FR2695457A1 - Gas burners for heating and heating water supplies - has venturi tubes each having injectors and supplying common parallel rectangular burners with perforated burner ramps - Google Patents
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Abstract
Description
Perfectionnements aux brûleurs atmosphériques à gaz.Improvements to atmospheric gas burners.
L'invention est relative aux brûleurs à gaz dits atmosphériques, c' est-à-dire pour lesquels l'air comburant primaire est aspiré dans l'atmosphère par au moins un jet de gaz combustible sous pression sortant d'un injecteur, à l'entrée d'un tube Venturi délimitant la portion amont du brûleur. The invention relates to so-called atmospheric gas burners, that is to say for which the primary combustion air is sucked into the atmosphere by at least one jet of pressurized combustible gas leaving an injector, at l entry of a Venturi tube delimiting the upstream portion of the burner.
Ces brûleurs sont destinés notamment à équiper les appareils de chauffage et de production d'eau chaude fonctionnant au gaz dont la puissance nominale n'excède pas 70 kW thermiques. These burners are intended in particular to equip heating and hot water production devices operating on gas whose nominal power does not exceed 70 kW thermal.
Dans les modes de réalisation connus de ces brûleurs, chaque tube Venturi débouche dans une chambre aval qui lui est affectée en propre et dont la paroi aval extrême est perforée par des orifices formant ajutages pour les flammes : chaque jet du pré-mélange air primairegaz combustible sortant à travers l'un de ces ajutages est allumé à sa sortie de l'ajutage et la combustion dudit jet, auquel se mélange l'air secondaire atmosphérique qui entoure ce jet et est entraîné par lui, constitue une flamme. In the known embodiments of these burners, each Venturi tube opens into a downstream chamber which is assigned to it in its own right and whose extreme downstream wall is perforated by orifices forming nozzles for the flames: each jet of the primary air-combustible gas pre-mixture exiting through one of these nozzles is ignited at its exit from the nozzle and the combustion of said jet, which mixes the atmospheric secondary air which surrounds this jet and is entrained by it, constitutes a flame.
Avec ces réalisations, le pré-mélange air primaire-gaz combustible réalisé dans chacun des ensembles constitués par un tube Venturi et par la chambre aval qui lui est associée n'est pas très intime : le pourcentage, de l'air comburant total, qui est alors constitué par l'air primaire intimement pré-mélangé, est relativement faible, savoir en général de l'ordre de 40 t seulement et, du fait que le pourcentage de l'air secondaire, moins bien mélangé au gaz, soit très élevé, entraîne une production relativement importante d'imbrûlés, tel que notamment des composés carbonés et nitreux. With these embodiments, the primary air-fuel gas pre-mixture produced in each of the assemblies constituted by a Venturi tube and by the downstream chamber which is associated with it is not very intimate: the percentage, of the total combustion air, which is then made up of intimately premixed primary air, is relatively low, generally known to be only around 40 t and, because the percentage of secondary air, which is less well mixed with gas, is very high , results in a relatively large production of unburnt materials, such as in particular carbonaceous and nitrous compounds.
L'invention a pour but, entre autres, de remédier à cet inconvénient. The object of the invention is, among other things, to remedy this drawback.
A cet effet, les brûleurs du genre en question selon l'invention comprennent encore une pluralité de tubes Venturi alimentés respectivement par autant d'injecteurs et débouchant dans des chambres aval et ils sont essentiellement caractérisés en ce qu'ils sont subdivisés en p brûleurs élémentaires (p étant un entier supérieur à 1) comprenant chacun n tubes Venturi (n étant un entier supérieur à 2) disposés côte à côte et en ce que les chambres aval associées à ces n tubes Venturi composant un même brûleur élémentaire sont constituées par une chambre commune unique dont la paroi extrême aval, perforée, constitue une rampe de combustion unique. To this end, the burners of the type in question according to the invention further comprise a plurality of Venturi tubes supplied respectively by as many injectors and opening into downstream chambers and they are essentially characterized in that they are subdivided into p elementary burners (p being an integer greater than 1) each comprising n Venturi tubes (n being an integer greater than 2) arranged side by side and in that the downstream chambers associated with these n Venturi tubes constituting the same elementary burner are constituted by a chamber single commune whose extreme downstream wall, perforated, constitutes a single combustion ramp.
L'invention vise également les brûleurs élémentaires compris par les brûleurs ci-dessus et répondant à la définition donnée ci-dessus. The invention also relates to the elementary burners understood by the above burners and corresponding to the definition given above.
Dans des modes de réalisation préférés, on a recours en outre à l'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes
- les différents tubes Venturi qui débouchent dans une chambre aval commune et constituent avec elle un brûleur élémentaire présentent des axes rectilignes parallèles et coplanaires,
- l'ensemble constitué par n tubes Venturi et par au moins la portion amont de la chambre aval commune dans laquelle débouchent ces tubes est constitué à l'aide de deux demi-coquilles métalliques juxtaposées de façon étanche l'une contre l'autre,
- les p brûleurs élémentaires composant le brûleur forment des éléments plats disposés parallèlement les uns aux autres et ils sont alimentés respectivement par p nourrices tubulaires s'étendant parallèlement à ces éléments plats et portant chacune n injecteurs,
- les p nourrices sont alimentées en parallèle à partir d'une même source de gaz combustible sous pression à travers respectivement p vannes,
- les p vannes sont du type tout ou rien,
- les entiers n et p sont respectivement égaux à huit et à trois.In preferred embodiments, use is also made of one and / or the other of the following arrangements.
- the various Venturi tubes which open into a common downstream chamber and constitute with it an elementary burner have parallel and coplanar rectilinear axes,
the assembly constituted by n Venturi tubes and by at least the upstream portion of the common downstream chamber into which these tubes open is constituted by means of two metal half-shells juxtaposed in a sealed manner against one another,
the p elementary burners making up the burner form flat elements arranged parallel to one another and they are fed respectively by p tubular feeders extending parallel to these flat elements and each carrying n injectors,
the p manifolds are supplied in parallel from the same source of pressurized combustible gas through respectively p valves,
- the p valves are of the all or nothing type,
- the integers n and p are respectively equal to eight and three.
L'invention comprend, mises à part ces dispositions principales, certaines autres dispositions qui s'utilisent de préférence en même temps et dont il sera plus explicitement question ci-après. The invention includes, apart from these main provisions, certain other provisions which are preferably used at the same time and which will be more explicitly discussed below.
Dans ce qui suit, l'on va décrire un mode de réalisation préféré de l'invention en se référant au dessin ci-annexé d'une manière bien entendu non limitative. In what follows, a preferred embodiment of the invention will be described with reference to the accompanying drawing, of course in a non-limiting manner.
Les figures 1 et 2, de ce dessin, montrent respectivement en vue de côté selon la flèche I de la figure 2 et en vue de côté selon la flèche Il de la figure 1, perpendiculaire à la flèche I, un brûleur à gaz établi conformément à l'invention. Figures 1 and 2, of this drawing, show respectively in side view along arrow I of Figure 2 and in side view along arrow II of Figure 1, perpendicular to arrow I, a gas burner established in accordance to the invention.
La figure 3 est une vue en plan de ce brûleur, parties enlevées. Figure 3 is a plan view of this burner, parts removed.
Le brûleur ici considéré comprend trois brûleurs élémentaires 1 définissant trois rampes de combustion 2 qui s'étendent respectivement selon des tronçons rectilignes parallèles situés dans un même plan horizontal. The burner considered here comprises three elementary burners 1 defining three combustion ramps 2 which extend respectively in parallel rectilinear sections situated in the same horizontal plane.
Chaque brûleur élémentaire 1 comprend
- huit tubes Venturi 3 s'étendant respectivement selon des axes verticaux situés dans un même plan vertical, chaque tube comprenant un court convergent 31, un col cylindrique 32 et un long divergent 33,
- et une chambre aval commune 4 ou caisson présentant une forme générale parallélépipèdique, dans laquelle débouchent la totalité des divergents 33.Each elementary burner 1 comprises
eight Venturi tubes 3 extending respectively along vertical axes situated in the same vertical plane, each tube comprising a short convergent 31, a cylindrical neck 32 and a long divergent 33,
- and a common downstream chamber 4 or box having a generally parallelepiped shape, into which all of the diverging openings 33 open.
Ladite chambre 4 est délimitée supérieurement par une grille ou paroi perforée en 5, constituant la rampe de combustion 2, les flammes 6 du brûleur étant formées par allumage des jets de pré-mélange combustible sous pression émis à travers les perforations 5. Said chamber 4 is delimited above by a grid or perforated wall at 5, constituting the combustion ramp 2, the flames 6 of the burner being formed by ignition of the jets of fuel pre-mixture under pressure emitted through the perforations 5.
L'ensemble constitué par les tubes Venturi 3 et au moins la portion amont de la chambre aval commune 4 qui leur est associée est formé par deux demi-coquilles, de préférence identiques, qui sont assemblées jointivement et de façon étanche l'une contre l'autre, notamment par sertissage ou soudure : chaque demi-coquille est avantageusement constituée par une tôle emboutie. The assembly constituted by the Venturi tubes 3 and at least the upstream portion of the common downstream chamber 4 which is associated with them is formed by two half-shells, preferably identical, which are joined together and in a sealed manner, one against the 'other, in particular by crimping or welding: each half-shell is advantageously constituted by a stamped sheet.
Comme visible sur la figure 2, chaque rampe 2 présente avantageusement une forme bombée vers l'extérieur : de la sorte, certaines des flammes latérales 61 sortant de chaque rampe 2 sont orientées vers la rampe voisine, ce qui rend possible un allumage automatique de chaque rampe à partir d'une rampe voisine déjà allumée. As can be seen in FIG. 2, each ramp 2 advantageously has a curved shape towards the outside: in this way, some of the lateral flames 61 exiting from each ramp 2 are oriented towards the neighboring ramp, which makes possible an automatic ignition of each ramp from a neighboring ramp already lit.
Chaque brûleur élémentaire 1 constitue un élément plat qui est placé au-dessus d'une nourrice tubulaire 7 s'étendant parallèlement à cet élément et équipée de huit injecteurs 8. Each elementary burner 1 constitutes a flat element which is placed above a tubular casing 7 extending parallel to this element and equipped with eight injectors 8.
Chaque injecteur 8 est orienté vers le haut et disposé selon l'axe d'un tube Venturi 3, un peu au-dessous de son convergent 31 de façon à rendre possible 1 'admis- sion d'air comburant à ce niveau, par entraînement de cet air à partir du gaz combustible injecté sous pression à travers ledit injecteur 8. Each injector 8 is oriented upwards and arranged along the axis of a Venturi tube 3, a little below its convergent 31 so as to make possible the admission of combustion air at this level, by driving of this air from the combustible gas injected under pressure through said injector 8.
Les axes des trois nourrices tubulaires 7 sont de préférence horizontaux, parallèles et coplanaires. The axes of the three tubular feeders 7 are preferably horizontal, parallel and coplanar.
Ces trois nourrices sont alimentées à partir d'une même source de gaz combustible sous pression 9, à travers des canalisations 10 et, respectivement, trois vannes 11. These three manifolds are supplied from the same source of pressurized combustible gas 9, through pipes 10 and, respectively, three valves 11.
Ces vannes 11 peuvent être modulantes, et par exemple susceptibles d'occuper chacune à volonté l'une ou l'autre de trois positions, savoir une position complètement fermée, une position ouverte à moitié et une position complètement ouverte. These valves 11 can be modulating, and for example capable of occupying each at will one or the other of three positions, namely a fully closed position, a half open position and a fully open position.
Avec cette formule, il est possible d'alimenter chacun des brûleurs élémentaires avec un débit de gaz correspondant au maximum admissible et avec un débit de gaz moitié du précédent : on peut ainsi, en ouvrant successivement et progressivement les trois vannes 11, régler la puissance calorifique du brûleur, d'une façon discontinue, depuis le sixième de sa valeur nominale à sa valeur nominale proprement dite, en passant successivement par chacun des sixièmes intermédiaires. With this formula, it is possible to supply each of the elementary burners with a gas flow corresponding to the maximum admissible and with a gas flow half of the previous one: it is thus possible, by successively and gradually opening the three valves 11, to adjust the power calorific of the burner, in a discontinuous manner, from the sixth of its nominal value to its nominal value proper, passing successively through each of the sixth intermediates.
Selon une variante conforme à l'enseignement de la demande de brevet déposée ce jour au même nom pour des "Perfectionnements aux générateurs de calories mettant en oeuvre la combustion d'un gaz", les trois vannes 11 sont du type tout ou rien et sont dimensionnées de façon telle que, lorsqu'elles sont ouvertes, les brûleurs élémentaires qu'elles alimentent travaillent chacun avec le débit de gaz optimum au plan de la combustion. According to a variant in accordance with the teaching of the patent application filed today with the same name for "Improvements to heat generators implementing the combustion of a gas", the three valves 11 are of the all or nothing type and are dimensioned in such a way that, when open, the elementary burners that they supply each work with the optimum gas flow in terms of combustion.
Dans ce cas, les ouvertures des trois vannes se succèdent en fonction des besoins calorifiques, l'un seulement des trois brûleurs élémentaires étant allumé lorsque les besoins calorifiques sont relativement faibles alors qu'au contraire deux de ces brûleurs élémentaires sont allumés pour un besoin calorifique plus important et que les trois brûleurs élémentaires sont alimentés pour le besoin maximum. In this case, the openings of the three valves follow one another according to the calorific needs, only one of the three elementary burners being lit when the calorific needs are relatively low whereas on the contrary two of these elementary burners are lit for a calorific need more important and that the three elementary burners are supplied for the maximum need.
Le fonctionnement de chaque brûleur élémentaire est le suivant. The operation of each elementary burner is as follows.
Dès que la vanne 11 d'alimentation qui lui est associée est ouverte, le gaz combustible sous pression provenant de la source 9 est émis, à travers les injecteurs 8 correspondants, dans l'ensemble des tubes Venturi 3 composant ce brûleur élémentaire. As soon as the supply valve 11 associated with it is open, the pressurized combustible gas from the source 9 is emitted, through the corresponding injectors 8, into the set of Venturi tubes 3 making up this elementary burner.
Dans l'intervalle qui sépare la sortie de chaque injecteur 8 de l'entrée de chaque tube Venturi 3, le jet de gaz combustible sortant sous pression de l'injecteur est entouré par un manchon d'air qui est entraîné par ce jet et qui constitue l'air comburant primaire. In the interval which separates the outlet of each injector 8 from the inlet of each Venturi tube 3, the jet of combustible gas leaving under pressure from the injector is surrounded by an air sleeve which is driven by this jet and which constitutes the primary combustion air.
Cet air primaire est intimement mélangé au gaz combustible à l'intérieur de chaque tube Venturi 3 : le pré-mélange de ces deux constituants qui parvient dans la chambre aval 4 est donc déjà relativement intime. This primary air is intimately mixed with the combustible gas inside each Venturi tube 3: the premixing of these two constituents which reaches the downstream chamber 4 is therefore already relatively intimate.
Ce pré-mélange est complété dans ladite chambre par le contact mutuel des différents courants pré-mélangés provenant respectivement des différents tubes Venturi 3 et débouchant tous dans cette même chambre. This pre-mixing is completed in said chamber by mutual contact of the different pre-mixed streams respectively coming from the different Venturi tubes 3 and all opening into this same room.
Les jets, de ce pré-mélange, qui sortent en définitive de la chambre 4 à travers les perforations 5 et forment les flammes 6, ont alors des compositions particulièrement homogènes. The jets of this premix, which ultimately leave the chamber 4 through the perforations 5 and form the flames 6, then have particularly homogeneous compositions.
Le complément d'air comburant nécessaire à la combustion (air secondaire) est, comme d'habitude, prélevé dans l'air ambiant par les jets ci-dessus eux-mêmes à leur sortie des perforations 5. The additional combustion air required for combustion (secondary air) is, as usual, taken from the ambient air by the above jets themselves upon leaving the perforations 5.
Du fait de l'excellent brassage observé entre les deux constituants du pré-mélange dans l'ensemble constitué par les tubes Venturi 3 et la chambre commune 4, on peut augmenter la proportion de l'air comburant primaire par rapport à celle généralement envisagée dans les brûleurs atmosphériques connus, cette proportion pouvant en particulier dépasser la moitié du total. Due to the excellent mixing observed between the two components of the premix in the assembly constituted by the Venturi tubes 3 and the common chamber 4, it is possible to increase the proportion of the primary combustion air compared to that generally envisaged in known atmospheric burners, this proportion being able in particular to exceed half of the total.
On obtient ainsi une très bonne combustion et une forte réduction des produits imbrûlés nocifs tels que les produits nitreux. Very good combustion is thus obtained and a large reduction in harmful unburnt products such as nitrous products.
En suite de quoi, et quel que soit le mode de réalisation adopté, on dispose d'un brûleur atmosphérique dont la constitution, le fonctionnement et les avantages résultent suffisamment de ce qui précède. As a result of which, and whatever the embodiment adopted, there is an atmospheric burner whose constitution, operation and advantages result sufficiently from the above.
Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus spécialement envisagés ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. As goes without saying, and as it already follows from the above, the invention is in no way limited to those of its modes of application and embodiments which have been more especially envisaged; on the contrary, it embraces all its variants.
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