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DISPOSITIF D ALLUMAGE POUR BRULEURS A COMBUSTIBLE LIQUIDE.
L'invention concerne des dispositifs d'amorçage de la combustion, destinés aux brûleurs fonctionnant notamment avec un combustible consti- tué par un hydrocarbure liquide et qui sera désigné ici par le terme géné- ral de "mazout".
Le type général de dispositif d'allumage auquel se rapporte la présente invention comprend une résistance en forme de bobine, chauffée électriquement et disposée.à proximité d'une nappe d'huile combustible pré- vue sur le fond d'un brûleur à mazout. Lorsque cette bobine est parcourue par un courant d'une intensité suffisante, elle s'échauffe rapidement jusqu'à une température qui provoque une vaporisation locale de combustible et une inflammation du mélange air-combustible qui en résulte.
L'invention vise à établir un dispositif d'allumage perfectionné, conçu et agencé de façon à produire une volatilisation et une inflammation très rapides d'un combustible relativement froid qui peut être amené à proxi- mité de ce dispositif d'allumage.
Un autre objet de l'invention consiste à établir un dispositif d'allumage électrique du type ci-dessus dans lequel la bobine est constam- ment maintenue dans une atmosphère oxydante, quelle que soit la nature du mélange air-combustible produit dans le brûleur, de sorte que la bobine métallique se trouve constamment en tourée d'une couche d'oxyde, ce qui a pour effet d'augmenter notablement sa durée utile.
Un autre objet de l'invention consiste à établir un dispositif d'allumage du type décrit ci-dessus, dispositif pouvant être aisément enlevé du brûleur en vue de son entretien et convenablement remis en place, cela sans nécessiter une habileté ou un entraînement particuliers.
Dans les dessins ci-joints :
Fig. 1. est une vue en élévation latérale d'un brûleur à mazout, dont une partie est arrachée afin de montrer le dispositif d'allumage selon la présente invention dans la position de fonctionnement;
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Fig. 2 est une vue en bout du dispositif d'allumage montré dans la fig 1, prise depuis l'extérieur du brûleur;
Figo 3 est'une vue en bout du dispositif d'allumage, prise depuis l'intérieur du brûleur;
Fig. 4 est une vue en coupe transversale d'une partie du disposi- tif d'allumage, prise suivant le plan indiqué par la ligne 4-4 de la fig. 5.
Fig. 5 est une vue latérale en coupe verticale du dispositif d'al- lumage, où une partie du brûleur a été dessinée afin de permettre une meil- leure compréhension, les lignes en traits mixtes indiquant la position des organes lorsque le dispositif a été amené à l'emplacement approprié à l'in- térieure du brûleur;
Fig. 6 est une vue en bout prise suivant la direction de la ligne à pointe de flèche 6 de la fig. 5 ;
Fig. 7 est une vue en coupe transversale prise suivant le plan désigné par la ligne 7-7 de la fig. 5 ;
Fig. 8 est une vue analogue à la fig. 5, mais montrant une variante du dispositif d'allumage;
Fig. 9 est une vue en coupe transversale prise suivant le plan in- diqué par la ligne 9-9 de la fig. 8.
Le dispositif d'allumage selon la présente invention, désigné gé- néralement par le chiffre 11 est prévu pour occuper une position de fonction- nement dans un brûleur à mazout 12, lequel est représenté ici comme étant du type à tirage d'en bas et où le combustible liquide est introduit par le conduit d'admission 13 prévu sur la paroi avant 14 du brûleur, le combus- tible se déversant et se répandant sur le fond 16 du brûleur.
Conformément au mode de fonctionnement connu, le mazout ainsi introduit s'évapore et se mélange avec l'air primaire entrant par les orifices 17 pratiqués dans les parois latérales 18 du brûleur, le mélange de vapeur de mazout et d'air s'é- levant ensuite à travers la couronne 19 du brûleur, où se produit l'admis- sion d'air secondaire, Un diffuseur de flamme 21 peut être monté immédiate- ment au-dessus du collet du brûleur afin de transformer et de modifier la forme, normalement circulaire, de la flamme. Dans les brûleurs de ce type, il est généralement avantageux que le fond 16 soit légèrement incliné vers le bas en direction de l'arrière du brûleur et jusque sous le collet de ce- lui-ci, de façon que l'huile se répande par gravité en une nappe peu profon- de sur la totalité du fond, permettant ainsi une évaporation maximum.
Pour assurer une inclinaison convenable de ce fond, on prévoit généralement des vis de mise à niveau 22 ou dispositifs analogues, le niveau du mazout sur le fond du brûleur étant contrôlé et maintenu à une valeur constante à l'ai- de d'une soupape extérieure à flotteur, qui ne fait pas partie de la présen- te invention et n'a donc pas été représentée dans les dessinso
Le dispositif d'allumage 11 comprend un élément de support métal- lique tubulaire oblong 23 monté de façon à être supporté à son extrémité 24 à proximité de la paroi avant 14 du brûleur et à pénétrer dans ce dernier dans une position obliquant vers le bas, comme montré clairement dans la fig. 5 des dessins.
Normalement,l'autre extrémité 25, de l'élément 23 est située juste au dessus du fond 16 du brûleur et est montée de façon à pou- voir exécuter un mouvement axial et à être immobilisée, par rapport à la paroi avant 14, comme indiqué par les lignes en traits mixtes de la fig. 5, cette disposition permettant à cet élément de venir occuper automatiquement sont emplacement correct comme il sera exposé en détail ci-après. Il est également avantageux que l'ensemble du dispositif d'allumage puisse être enlevé du brûleur en vue du remplacement de la substance formant mèche, pour nettoyage et pour d'autres raisons.
La caractéristique ci-dessus., qui concerne l'ajustement correct et l'amovibilité,peut être réalisée comme suit Comme cela se pratique généralement dans cette industrie, le compartiment qui constitue l'envelop- pe du brûleur est ordinairement construit en une tôle d'épaisseur relative-
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ment réduite. Par conséquent, et afin d'assurer un support adéquat au dis- positif d'allumage, la paroi antérieure 14 est munie d'un orifice 26, limité par un raccord métallique 27 plus épais qui fait saillie vers l'avant sur cette paroi antérieure, à partir de la périphérie de la dite ouverture.
Cette ouverture est normalement obturée par un portillon ou une plaque de couverture 28 fixée amoviblement à l'extrémité antérieure du raccord 27 à l'aide de vis 29 qui s'engagent dans des orifices taraudés de ce raccord.
La plaque 28 est munie d'un bossage 31 traversé par un orifice 32 orienté obliquement et présentant un diamètre suffisant pour permettre le coulisse- ment de l'élément 11 dans cet orifice. De cette façon l'élément 11 peut se déplacer axialement par rapport à la plaque 28 et la paroi frontale 14, comme indiqué ci-dessus, de manière à lui permettre de se placer automati- quement, et de façon répétée, dans la position correcte par rapport au fond 16 du brûleur et à la nappe de mazout répandue sur celui-ci. Afin d'assu- jettir l'élément 11 dans la position voulue, on prévoit une vis 33 dans un orifice 34 du bossage 31 de la plaque, cet orifice coupant l'orifice 32 à angle sensiblement droit.
On comprendra aisément que, lorsque la vis 33 est serrée à fond, son bout extrême vient porter contre l'élément 23 et blo- que celui-ci amoviblement au point choisi de son trajet axial. On remarque- ra que l'axe de l'orifice 32 oblique vers le fond du brûleur, de sorte que l'élément 23, une fois mis en place, est orienté de façon à former un an- gle avec le fond 16.
Deux conducteurs électriques 37 et 38 sont montés dans l'inté- rieur de l'élément 11 et sont supportés rigidement dans celui-ci à isole- ment et dans des positions écartées, par exemple au moyen d'une matière isolante céramique appropriée 36. Ces conducteurs sont de préférence éta- blis sous la forme de tiges d'une matière offrant une faible résistance électrique, telle que du cuivre ou analogue, et sont appelés à servir de support rigide aux organes attachés à ces conducteurs, les dites tiges faisant saillie au-delà de l'extrémité 24 de l'élément 11, de façon à pré- senter des extrémités exposées 39 et 41, appelées à être connectées à une source de potentiel électrique.
Comme montré dans le dessin, ces extrémités sont reliées à des fils conducteurs convenablement isolés 42 et 43, commec- tés en série avec une batterie 44 ou autre source de courant électrique, ainsi qu'avec un interrupteur 46. Les extrémités 39 et 41 sont de préféren- ce filetées .en vue de recevoir les écrous d'attache 47 qui facilitent la connection des conducteurs électriques extérieurs.
Les extrémités opposées des conducteurs 37 et 38 sont connectées aux extrémités des fils de chauffe 48 et 49 à résistance électrique élevée, qui s'étendent longitudinalement depuis l'extrémité 26 de l'élément tubulaire 11, le dernier de ces fils s'avançant sur une distance plus importante que le premier, de façon à per- mettre l'intercalation,entre les deux extrémités intérieures de ces fils, d'une bobine d'allumage en hélice 51 disposée de façon que son axe longitu- dinal coïncide avec celui de l'élément 11. Ces extrémités des fils 48 et 49 peuvent être insérées dans les orifices'destinés à recevoir les dites tiges.
En ondulant les extrémités des tiges, on peut assurer une liaison mécanique et électrique convenable entre ces tiges et les fils de la bobine. Il res- sort de ce qui précède que, après fermeture de l'interrupteur 46, la bobine 51 s'échauffe rapidement grâce à sa résistance électrique élevée, et assure ainsi une vaporisation initiale et un allumage du mazout.
Le dispositif selon la présente invention comporte une feuille ou bande de matière 52 formant mèche et composée d'une substance non-combus- tible appropriée, capable de conduire, par action capillaire, de petites quantités de mazout ou autre combustible liquide, depuis la nappe de mazout répandue sur le fond du brûleur jusqu'en un point proche de la bobine 51.
On comprendra que grâce au fait qu'une partie de cette matière est placée sur le fond du brûleur et est immergée dans le combustible liquide répandu sur celui-ci tandis que l'autre partie de la dite matière se trouve en dehors de la nappe de mazout et à proximité de la bobine d'allumage, cette dernière partie de la mèche attire par effet de capillarité une quantité limitée de mazout, laquelle se présente dans des conditions permettant sa vaporisa- tion et son allumage rapides à la suite de la mise sous courant et de l'é-
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chauffement de la bobine.
Selon une caractéristique importante de la présepte invention, on prévoit des moyens pour assujettir la matière absorbante formant mèche dans la position sus-indiquée par rapport au fond du brûleur, ces moyens assurant simultanément l'emplacement correct de l'élément 23 et de la bobine 51 dans l'intérieur de ce brûleur. Ces moyens comprennent de pré- férence une semelle métallique sensiblement rectangulaire 50 de section transversale plane ou légèrement incurvée, l'axe longitudinal de cette plaque présentant un coude, de façon à déterminer des parties 53 et 54 formant un angle entre elles.
Comme montré dans la fig. 5 du dessin, la partie 53 de la semelle est fixée par soudure ou analogue à la surface inférieure de l'extrémité 25 de l'élément 23, cela dans une position déterminée par rapport à la bobine 51, cette partie 53 ainsi fixée consti- tuant un prolongement parallèle de l'élément 23 qui occupe une position im- médiatement sous-jacente à la bobine, cela sensiblement sur la totalité de la longueur de cette dernière. La partie 54 forme avec la partie 53 le même angle que celui formé par l'élément 23 et la bobine 51 d'une part et le fond 16 du brûleur d'autre part. Grâce à cette disposition, le disposi- tif d'allumage peut être aisément installé dans;le brûleur par simple in- sertion de l'élément 23 à travers les orifices 32 et 26, jusqu'à ce que la base de la semelle 54 rencontre le fond du brûleur.
Il suffira alors, pour assujettir le dispositif d'allumage dans la position voulue, de serrer la vis de blocage 33. Afin d'assurer l'orientation radiale correcte, on peut prévoir un ou plusieurs repères 45 sur l'extrémité de l'élément 23 et sur le bossage 31, de façon à pouvoir déterminer la position correcte de - la semelle sur la surface de fond du dispositif.
La semelle 53, outre qu'elle assure la position correcte du brûleur, sert également de support à la feuille absorbante 52. Cette der- nière est de préférence repliée sur elle-même, de façon à former une couche supérieure et une couche inférieure 56 et 57, qui peuvent être fixées l'une à l'autre par des rivets ou agrafes 58, cette feuille étant disposée de fa- çon à s'engager à la manière d'un manchon par dessus la plaque ou semelle
53. On voit clairement dans la fig- 5 que, lorsque la bande absorbante oc- cupe cette position, l'extrémité fermée de la feuille est en contact avec le fond du brûleur et immergée dans le mazout répandu sur celui-ci, cepen- dant que les parties de cette bande qui enveloppent la partie 53 de la se- melle au-dessus du niveau du mazout, leur saturation en mazout étant déter- minée par l'effet capillaire.
C'est cette dernière partie de la feuille absorbante qui agit comme source de mazout en vue d'une vaporisation locale et d'un allumage par l'action de la bobine. ,
Conformément aux enseignements fournis par la présente invention, on prévoit des moyens pour maintenir une atmosphère, oxydante au voisinage de la bobine d'allumage et pour empêcher l'accumulation de dépôts charbon- neux sur cette bobine quelle que soit la richesse du mélange air-combus- tible dans le brûleur. Ceci peut être réalisé par la prévision d'un ou de plusieurs tubes à air 59 disposés dans l'élément 23 sur toute la longueur de ce dernier, un au moins de ces tubes étant placé de façon que son axe longitudinal coïncide sensiblement avec celui de la bobine hélicoïdale 51.
De plus, on prévoit'de préférence au moins deux tubes à air supplémentaires
61 traversant des orifices appropriés des plaques-couvercles 28 et aboutis- sant à proximité de la bobine 51, la fonction de ces tubes consistant à admettre de l'air depuis l'extérieur du brûleur et à le conduire de façon qu'il soit refoulé à proximité de la bobine. Tous ces tubes agissent de façon à déterminer constamment une couche de mélange oxydant pauvre autour de la bobine.
L'admission d'air à travers ces tubes ne suffit pas pour dé- terminer l'allumage du mélange., et, même lorsqu'une combustion normale a lieu à la couronne du brûleur et que, par conséquent, il existe un tirage dans ce dernier, la quantité d'air accrue, introduite à travers les dits tubes, ne sert qu'à produire un mélange pauvre à proximité de la bobine et non pas à favoriser la combustion dans une mesure appréciable quelconque.
Eventuellement, les tubes 61 peuvent être fixés à d'autres parois latéra-
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les du brûleur, mais on a trouvé plus pratique de monter ces tubes directe- ment sur le couvercle frontal, comme décrit ci-dessus.
Il est à noter également que le fait de disposer la bobine 51 de façon qu'elle soit proche et parallèle de la partie non immergée de la matière formant mèche, et celui de la présence de l'atmosphère oxydante dans toute la zone voisine, ont pour effet la combustion complète de la totali- té du carbone et empêchent la formation de dépôt charbonneux sur la bobine.
Les fig. 8 et 9 représentent un dispositif d'allumage quelque peu modifié, désigné généralement par l'indice 66 et montré dans un brûleur com- portant une enveloppe 67 qui abrite une chambre de vaporisation 68 dont l'extrémité antérieure est munie d'un portillon d'inspection 69 tandis que la partie supérieure de cette chambre communique, en un point relativement éloigné, avec une couronne de brûleur surmontée par la galerie habituelle pour le guidage de la flamme et l'admission d'air secondaire, ainsi que par les ailettes du diffuseur.
Des ouvertures 71 prévues dans la partie inférieure des parois de l'enveloppe 67 sont destinées à l'admission de l'air comburant initial ou primaire vers la chambre 68, tandis que des ouvertures 72, prévues à un niveau plus élevé dans ces mêmes parois, servent à l'admis- sion d'une quantité d'air additionnel suffisant pour maintenir et propager la combustion à la couronne du brûleur. Un orifice d'admission 73, prévu à proximité de l'extrémité antérieure de l'enveloppe 67,communique avec un conduit d'alimentation convenable 74, à travers lequel des quantités me- surées d'un hydrocarbure liquide peuvent être introduites dans la chambre 68, pour se répandre sur le fond de celle-ci.
Pour imprimer à l'enveloppe 67 une légère obliquité vers l'arrière, de façon à assurer un écoulement constant et réglé du combustible liquide depuis l'orifice d'admission 73 jusqu'à la partie du fond de la chambre dei vaporisation, située au-dessous de la couronne du brûleur, cette enveloppe est munie d'une série de pieds de support écartés horizontalement et réglables verticalement dans le sens axial.
Le dispositif d'allumage qui sera décrit ci-après est à même de transmettre une chaleur extrêmement intense et concentrée au mazout sous- jacent, de façon à provoquer une vaporisation rapide et une inflammation instantanée du combustible. Comme montré très clairement dans la fig. 8, le portillon d'inspection 69, prévu de préférence dans la partie inférieure de ce brûleur est muni d'une ouverture 77, dans laquelle est fixée, à l'ai- de d'écrous de blocage 78 ou analogues, l'extrémité, de préférence filetée, d'un tube de support 79, orienté horizontalement et longutudinalement par rapport au brûleur et pénétrant dans la chambre de vaporisation ou de gazéi- fication 68, ce tube étant écarté verticalement, d'une distance prescrite, du fond de cette chambre.
Des tiges parallèles 82 et 83, orientées longitu- dinalement et, de préférence, écartées dans le sens vertical, sont disposées de fagon à s'étendre longitudinalement dans le tube 79, dans lequel elles sont immobilisées par une matière réfractaire agglutinante 81 qui remplit ce tube, ces tiges émergeant à travers l'extrémité du dit tube, exposée à l'extérieur de l'enveloppe du brûleur, et s'étendant au-delà de la dite extrémité, les dites tiges étant munies de bouts filetés 84 ou éléments analogues formant des bornes auxquelles peut être raccordée une source ap- propriée de courant d'excitation.
L'extrémité intérieure de la tige 82 se prolonge au delà de l'extrémité intérieure du tube 79, tout en restant pa- rallèle à ce dernier, tandis que l'extrémité correspondante de la tige 83 est pliée vers le bas, de façon à former un montant 86 passant par un ori- fice de dégagement 87 formé dans la paroi latérale de ce tube, ce montant aboutissant de préférence à la surface intérieure de l'enveloppe 67, qui constitue le fond de la chambre 68.
Ceci assure un support pour l'extrémité intérieure du tube et maintient ce dernier à l'écartement vertical prescrit, mentionné ci-dessus, par rapport au fond de la chambre, tout en assurant une mise à la masse avantageuse d'une branche conductrice du circuit d'exci- tation du dispositif d'allumage par l'intermédiaire de la conduite d'alimen- tation mise à la terre 74, de façon à exclure la possibilité de fuites de courant provenant du circuit d'allumage aboutissant à l'enveloppe du brûleur
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et de l'accessoire de chauffage qui en est solidaire, de telles pertes ris- quant de communiquer un choc à une personne qui, dans certaines conditions, pourrait entrer en contact direct avec l'accessoire en question.
L'élément actif employé dans ce dispositif d'allumage consiste de préférence en une bobine cylindrique 88 formée en un fil de résistance en alliage au nickel, cette bobine étant diposée de façon que son axe soit parallèle au fond de la chambre et écarté verticalement de celui-ci de la distance prescrite, une extrémité de la bobine étant réunie conductivement au montant vertical 86 formé par une partie du tube 83, tandis que l'autre extrémité de cette bobine se prolonge sous la forme d'un conducteur 89 qui s'élève verticalement et qui est fixé conductivement à la partie de la tige 82 qui en forme le prolongement vers l'arrière.
Au-dessous de la bobine 88 est prévu un élément 91 en matière capillaire reposant sur le fond de la chambre ou situé à proximité immé- diate de celui-ci, cet élément étant composé d'une matière absorbante et résistant à la combustion, tel qu'un tissu de cordes ou de fibres d'amiante.
D'après un mode d'exécution préféré, l'élément 91 se compose d'au moins une paire de bandes de mèche d"amiante fixées l'une à l'autre, tout en demeurant écartées l'une de l'autre, à l'aide d'agrafes de fil métallique ou analogues, le fourreau ou manchon ainsi constitué étant piqué sur une pointe de fil métallique 92 disposé parallèlement à la bobine 88 et au dessous de celle- ci et fixé sur une face du montant vertical constitué par une partie de la tige 83, de façon à s'allonger à partir de ce montant. La disposition re- présentée dans le dessin permet de détacher aisément l'élément capillaire 91 de la pointe 92 et de le remplacer lorsque c'est nécessaire, tout en maintenant la face supérieure de l'élément 91 à la distance prescrite par rapport à la bobine d'allumage 29.
Un écran 93 en tôle, présentant une section transversale en U et ouvert à ses extrémités, est disposé de façon à recouvrir le'sommet de la bobine 88 et une partie importante des flancs de celle-ci, cet écran présen- tant au moins longitudinalement, dans les mêmes dimensions que la bobine et étant supporté convenablement au moins à une de ses extrémités, de pré- férence au moyen d'une patte rapportée 94, soudée par points ou fixés d'une autre fagon à l'écran d'une part et au montant vertical 86, formant le pro- longement de la tige 83, d'autre part.
Bien qu'il soit préférable que le centre de courbure de l'écran 93 coïncide avec l'axe de la bobine 88, de fagon à déterminer un espace 96 de largeur radiale sensiblement uniforme autour de la périphérie de la bobine, on peut éventuellement prévoir d'au- tres emplacements de ce centre, soit plus haut soit plus bas que l'axe de la bobine, tandis que la jupe 97 formant les côtés opposés de l'ouverture inférieure de l'écran peut occuper diverses positions allant depuis une légère convergence vers le bas, comme montré dans le dessin, jusqu'à une divergence importante, si nécessaire.
Après avoir été mise sous tension, la bobine d'allumage est rapi- dement portée à une température d'incandescence, avec le résultat qu'un flux de chaleur composé d'un rayonnement direct orienté vers le bas depuis la bobine et de la quantité de chaleur croissante réfléchie vers le bas de- puis la face inférieure de l'écran 93, sera concentrée sur la surface supé- rieure de l'élément capillaire 91 imprégné de combustible. Une telle con- centration de la chaleur sur le mazout exposé sous-jacent aura pour effet de volatiliser rapidement ce dernier, déterminant ainsi une montée de vapeurs en direction de la bobine et transversalement à l'axe de celle-ci, sur toute la longueur de cette bobine, ces vapeurs étant ensuite arrêtées par l'écran 95, lequel les maintiendra à proximité immédiate de la bobine.
En s'appro- chant du champ calorifique intense de la bobine, ou en traversant celui-ci, ces vapeurs seront portées à la température d'inflammation, tandis que leur combinaison, dans des proportions convenables, avec de l'air qui était ini- liai émeut présent sous l'écran ou qui a afflué vers l'intérieur de celui-ci par les extrémités et le fond ouverts de cet écran,donnera lieu à une combustion, laquelle augmentera l'effet calorifique de la bobine d'allumage,
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la vaporisation et la combustion s'étendant désormais sur une zone de plus en plus étendue du mazout répandu sur le fond de la chambre de vaporisa- tion 68, jusqu'au moment où la combustion atteindra la couronne du brûleur et se propagera au-delà de celle=ci,
établissant ainsi le fonctionnement normal du brûleur, après quoi la bobine d'allumage 88 pourra être mise hors courant, vu que la vaporisation du mazout et la propagation de la com- bustion seront désormais assurées d'une façon continue par la flamme présen- te à la couronne du brûleur.
On constatera que lors du fonctionnement normal du brûleur, tel que décrit ci-dessus, la bobine d'allumage proprement dite sera protégée par l'écran 93 contre le rayonnement direct de la chaleur provenant de la flamme du brûleur principal, de même que contre toute souillure par la suie ou autres dépôts charbonneux qui risqueraient d'influencer défavora- blement le rayonnement calorifique ultérieur de la bobine et l'efficacité de celle-ci en tant qu'organe d'allumage.
Comme on le verra en outre, quel que soit le nombre de fois dont le dispositif d'allumage sera enlevé et remis en place, il pourra toujours fonctionner certainement de fagon parfaitement efficace, sans nécessiter un réglage compensatoire de caractère quelconque.
REVENDICATIONS.
1. Dans un dispositif d'allumage pour un brûleur à mazout, la combinaison d'une bobine de chauffe électrique de forme hélicoïdale, appelée a être montée dans un brûleur à mazout, de façon que l'axe de la bobine soit orienté suivant une direction sensiblement horizontale, et d'une feuille d'une matière formant mèche et supportée parallèlement au dit axe de la bobine,mais écartée de cette dernière, de façon à reposer sur le fond gé- néralement horizontal d'un brûleur, dans une position étalée à plat sur ce fond.
2. Dispositif d'allumage pour brûleur à mazout, comprenant : une hélice d'un fil métallique offrant une résistance électrique relativement élevée ; un organe destiné à supporter cette hélice dans l'intérieur du dit brûleur, de fagon que l'axe de celle-ci forme un angle aigu avec le fond de ce dernier et que l'extrémité intérieure de la dite hélice soit écartée de ce fond; un organe pour fixer cette hélice dans une quelconque des posi- tions choisies le long d'un trajet coïncidant en substance avec l'axe de l'hélice ; une feuille relativement plane de matière formant mèche, suppor- tée à proximité de cette hélice et dont une première partie est parallèle à l'hélice tout en étant écartée de cette dernière, la dite feuille com- portant une seconde partie, prévue pour s'étaler sur le fond du dit brûleur.
3. Dispositif d'allumage pour un brûleur à mazout appelé à rece- voir du mazout de façon que celui-ci s'étale sur le fond du brûleur en vue de sa vaporisation dans l'intérieur des parois de celui-ci, le dit disposi- tif d'allumage comprenant : un élément tubulaire oblong fixé de façon amo- vible à une paroi latérale du brûleurde manière à s'étendre dans celui-ci, l'axe de cet élément tubulaire occupant une position oblique par rapport à cette paroi, de manière à former un angle aigu avec le fond du brûleur; deux conducteurs électriques montés à isolement dans l'intérieur du dit é- lément et traversant celui-ci, pour émerger de cet élément en vue de leur connexion à une source de potentiel électrique;
un trongon d'un fil métal- lique à résistance électrique relativement élevée, dont les extrémités sont reliées électriquement aux dits conducteurs, la partie médiane de ce fil étant fagonnée de manière à constituer un enroulement hélicoïdal aligné axia- lement avec le dit élément tubulaire et situé au-delà de l'extrémité inté- rieure de celui-ci; et une feuille d'une matière formant mèche, fixée au dit élément tubulaire et dont une partie est située au-dessous de la bobine, parallèlement à celle-ci, tout en étant écartée de cette bobine.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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IGNITION DEVICE FOR LIQUID FUEL BURNERS.
The invention relates to combustion initiation devices, intended for burners operating in particular with a fuel consisting of a liquid hydrocarbon and which will be designated here by the general term “fuel oil”.
The general type of ignition device to which the present invention relates comprises a coil-shaped resistor electrically heated and disposed near a fuel oil slick provided on the bottom of an oil burner. When this coil is traversed by a current of sufficient intensity, it heats up rapidly to a temperature which causes local vaporization of fuel and ignition of the resulting air-fuel mixture.
The object of the invention is to provide an improved ignition device, designed and arranged so as to produce very rapid volatilization and ignition of a relatively cold fuel which can be brought into the vicinity of this ignition device.
Another object of the invention consists in establishing an electric ignition device of the above type in which the coil is constantly maintained in an oxidizing atmosphere, whatever the nature of the air-fuel mixture produced in the burner, so that the metal coil is constantly surrounded by an oxide layer, which has the effect of significantly increasing its useful life.
Another object of the invention is to provide an ignition device of the type described above, a device which can be easily removed from the burner for maintenance and suitably replaced, without requiring special skill or training.
In the attached drawings:
Fig. 1. is a side elevational view of an oil burner, part of which is cut away to show the ignition device according to the present invention in the operating position;
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Fig. 2 is an end view of the ignition device shown in fig 1, taken from outside the burner;
Figo 3 is an end view of the ignition device, taken from inside the burner;
Fig. 4 is a cross-sectional view of part of the ignition device, taken along the plane indicated by line 4-4 of FIG. 5.
Fig. 5 is a vertical sectional side view of the igniter, where part of the burner has been drawn for better understanding, the phantom lines indicating the position of the components when the device has been brought to. the appropriate location inside the burner;
Fig. 6 is an end view taken in the direction of the arrowhead line 6 of FIG. 5;
Fig. 7 is a cross-sectional view taken along the plane designated by line 7-7 of FIG. 5;
Fig. 8 is a view similar to FIG. 5, but showing a variant of the ignition device;
Fig. 9 is a cross-sectional view taken along the plane indicated by line 9-9 in FIG. 8.
The ignition device according to the present invention, generally designated by the numeral 11, is intended to occupy an operative position in an oil burner 12, which is shown here as being of the bottom draft type and where the liquid fuel is introduced through the inlet duct 13 provided on the front wall 14 of the burner, the fuel pouring out and spreading over the bottom 16 of the burner.
In accordance with the known mode of operation, the fuel oil thus introduced evaporates and mixes with the primary air entering through the orifices 17 made in the side walls 18 of the burner, the mixture of fuel oil vapor and air evaporates. then rising through the crown 19 of the burner, where the secondary air intake takes place, A flame diffuser 21 can be mounted immediately above the burner collar in order to transform and modify the shape, normally circular, flame. In burners of this type, it is generally advantageous for the base 16 to be inclined slightly downwards towards the rear of the burner and up to under the collar thereof, so that the oil spreads through gravity in a shallow slick over the entire bottom, thus allowing maximum evaporation.
To ensure a suitable inclination of this bottom, leveling screws 22 or similar devices are generally provided, the level of the fuel oil on the bottom of the burner being controlled and maintained at a constant value by means of a valve. external float, which does not form part of the present invention and therefore has not been shown in the drawings.
The ignition device 11 comprises an elongated tubular metal support member 23 mounted so as to be supported at its end 24 near the front wall 14 of the burner and to enter the latter in a downward slanting position, as clearly shown in fig. 5 of the drawings.
Normally the other end 25 of the element 23 is located just above the bottom 16 of the burner and is mounted so as to be able to perform an axial movement and to be immobilized, with respect to the front wall 14, as indicated by the dashed lines in fig. 5, this arrangement allowing this element to come automatically occupy its correct location as will be explained in detail below. It is also advantageous that the entire ignition device can be removed from the burner for replacement of the wick substance, for cleaning and for other reasons.
The above characteristic, which relates to correct fit and removability, can be achieved as follows As is generally practiced in this industry, the compartment which constitutes the casing of the burner is usually constructed of a sheet metal. 'relative thickness-
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reduced. Consequently, and in order to ensure adequate support for the ignition device, the front wall 14 is provided with an orifice 26, limited by a thicker metal fitting 27 which protrudes forwardly from this front wall. , from the periphery of said opening.
This opening is normally closed by a gate or a cover plate 28 removably attached to the front end of the connector 27 by means of screws 29 which engage in the threaded holes of this connector.
The plate 28 is provided with a boss 31 crossed by an orifice 32 oriented obliquely and having a diameter sufficient to allow the sliding of the element 11 in this orifice. In this way the element 11 can move axially with respect to the plate 28 and the front wall 14, as indicated above, so as to allow it to place itself automatically, and repeatedly, in the correct position. relative to the bottom 16 of the burner and to the oil layer spread over it. In order to secure the element 11 in the desired position, a screw 33 is provided in an orifice 34 of the boss 31 of the plate, this orifice intersecting the orifice 32 at a substantially right angle.
It will easily be understood that, when the screw 33 is fully tightened, its end end bears against the element 23 and locks the latter removably at the chosen point of its axial path. It will be noted that the axis of the orifice 32 obliquely towards the bottom of the burner, so that the element 23, once in place, is oriented so as to form an angle with the bottom 16.
Two electrical conductors 37 and 38 are mounted in the interior of the element 11 and are rigidly supported therein in isolation and in spaced positions, for example by means of a suitable ceramic insulating material 36. These conductors are preferably made in the form of rods of a material offering low electrical resistance, such as copper or the like, and are called upon to serve as a rigid support for the members attached to these conductors, said rods protruding. beyond the end 24 of the element 11, so as to present exposed ends 39 and 41, called to be connected to a source of electric potential.
As shown in the drawing, these ends are connected to suitably insulated conductor wires 42 and 43, connected in series with a battery 44 or other source of electric current, as well as with a switch 46. The ends 39 and 41 are preferably threaded in order to receive the fastening nuts 47 which facilitate the connection of the external electrical conductors.
The opposite ends of the conductors 37 and 38 are connected to the ends of the high electrical resistance heater wires 48 and 49, which extend longitudinally from the end 26 of the tubular member 11, the last of these wires jutting out. a greater distance than the first, so as to allow the insertion, between the two inner ends of these wires, of a helical ignition coil 51 arranged so that its longitudinal axis coincides with that of element 11. These ends of son 48 and 49 can be inserted into the orifices' intended to receive said rods.
By waving the ends of the rods, it is possible to ensure a suitable mechanical and electrical connection between these rods and the son of the coil. It emerges from the foregoing that, after closing the switch 46, the coil 51 heats up rapidly owing to its high electrical resistance, and thus ensures an initial vaporization and ignition of the fuel oil.
The device according to the present invention comprises a sheet or strip of material 52 forming a wick and composed of a suitable non-combustible substance capable of conducting, by capillary action, small quantities of fuel oil or other liquid fuel from the web. of fuel oil spread over the bottom of the burner to a point close to the coil 51.
It will be understood that thanks to the fact that part of this material is placed on the bottom of the burner and is immersed in the liquid fuel spread over it while the other part of said material is outside the layer of fuel oil and near the ignition coil, this last part of the wick attracts by capillary effect a limited quantity of fuel oil, which is present in conditions allowing its rapid vaporization and ignition following switching on. current and e-
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coil heating.
According to an important characteristic of the pre-invention, means are provided for securing the absorbent material forming a wick in the above-indicated position relative to the bottom of the burner, these means simultaneously ensuring the correct location of the element 23 and of the coil. 51 in the interior of this burner. These means preferably comprise a substantially rectangular metal sole 50 of flat or slightly curved cross section, the longitudinal axis of this plate having an elbow, so as to determine parts 53 and 54 forming an angle between them.
As shown in fig. 5 of the drawing, the part 53 of the sole is fixed by welding or the like to the lower surface of the end 25 of the element 23, this in a determined position with respect to the coil 51, this part 53 thus fixed constitutes killing a parallel extension of element 23 which occupies a position immediately below the coil, this substantially over the entire length of the latter. The part 54 forms with the part 53 the same angle as that formed by the element 23 and the coil 51 on the one hand and the bottom 16 of the burner on the other hand. Thanks to this arrangement, the ignition device can be easily installed in the burner by simply inserting the element 23 through the orifices 32 and 26, until the base of the sole 54 meets the bottom of the burner.
It will then be sufficient, to secure the ignition device in the desired position, to tighten the locking screw 33. In order to ensure the correct radial orientation, one or more marks 45 can be provided on the end of the element. 23 and on the boss 31, so as to be able to determine the correct position of the sole on the bottom surface of the device.
The sole 53, in addition to ensuring the correct position of the burner, also serves as a support for the absorbent sheet 52. The latter is preferably folded back on itself, so as to form an upper layer and a lower layer 56. and 57, which can be fixed to each other by rivets or staples 58, this sheet being arranged so as to engage in the manner of a sleeve over the plate or sole.
53. It can be clearly seen from Fig. 5 that when the absorbent strip occupies this position, the closed end of the sheet is in contact with the bottom of the burner and submerged in the fuel oil spread over it, however. As long as the parts of this strip which surround part 53 of the sole above the level of the fuel oil, their oil saturation being determined by the capillary effect.
It is this last part of the absorbent sheet which acts as a source of fuel oil for local vaporization and ignition by the action of the coil. ,
In accordance with the teachings provided by the present invention, means are provided for maintaining an oxidizing atmosphere in the vicinity of the ignition coil and for preventing the accumulation of carbonaceous deposits on this coil regardless of the richness of the air mixture. fuel in the burner. This can be achieved by providing one or more air tubes 59 disposed in the element 23 over the entire length of the latter, at least one of these tubes being placed so that its longitudinal axis substantially coincides with that of the helical coil 51.
In addition, at least two additional air tubes are preferably provided.
61 passing through suitable orifices of the cover plates 28 and terminating near the coil 51, the function of these tubes being to admit air from outside the burner and to conduct it so that it is discharged near the coil. All these tubes act in such a way as to constantly determine a layer of lean oxidant mixture around the coil.
Admission of air through these tubes is not sufficient to determine the ignition of the mixture., And, even when normal combustion takes place at the burner crown and, therefore, there is a draft in the latter, the increased quantity of air, introduced through said tubes, serves only to produce a lean mixture near the coil and not to promote combustion to any appreciable extent.
Optionally, the tubes 61 can be attached to other side walls.
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the burner, but it has been found more convenient to mount these tubes directly on the front cover, as described above.
It should also be noted that the fact of arranging the coil 51 so that it is close and parallel to the non-submerged part of the material forming the wick, and that of the presence of the oxidizing atmosphere in the entire neighboring zone, have the effect is complete combustion of all the carbon and prevents the formation of carbon deposits on the coil.
Figs. 8 and 9 show a somewhat modified ignition device, generally designated by the index 66 and shown in a burner comprising a casing 67 which houses a vaporization chamber 68, the front end of which is provided with a gate d inspection 69 while the upper part of this chamber communicates, at a relatively distant point, with a burner crown surmounted by the usual gallery for guiding the flame and the admission of secondary air, as well as by the fins of the Streamer.
Openings 71 provided in the lower part of the walls of the casing 67 are intended for the admission of the initial or primary combustion air to the chamber 68, while openings 72, provided at a higher level in these same walls , are used to admit an additional quantity of air sufficient to maintain and propagate combustion to the burner crown. An inlet port 73, provided near the anterior end of the casing 67, communicates with a suitable supply conduit 74, through which measured quantities of a liquid hydrocarbon can be introduced into the chamber. 68, to spread over the bottom of it.
To impart to the casing 67 a slight rearward slant, so as to ensure a constant and controlled flow of liquid fuel from the inlet port 73 to the bottom part of the vaporization chamber, located at the bottom. below the burner crown, this casing is provided with a series of horizontally spaced support feet that can be adjusted vertically in the axial direction.
The ignition device which will be described below is able to transmit an extremely intense and concentrated heat to the underlying fuel oil, so as to cause rapid vaporization and instantaneous ignition of the fuel. As shown very clearly in fig. 8, the inspection door 69, preferably provided in the lower part of this burner is provided with an opening 77, in which is fixed, by means of locking nuts 78 or the like, the end , preferably threaded, of a support tube 79, oriented horizontally and longitudinally with respect to the burner and penetrating into the vaporization or gasification chamber 68, this tube being spaced vertically, a prescribed distance, from the bottom of the this room.
Parallel rods 82 and 83, oriented longitudinally and preferably spaced apart in the vertical direction, are arranged to extend longitudinally in the tube 79, in which they are immobilized by an agglutinating refractory material 81 which fills it. tube, these rods emerging through the end of said tube, exposed outside the casing of the burner, and extending beyond said end, said rods being provided with threaded ends 84 or the like forming terminals to which a suitable source of excitation current can be connected.
The inner end of the rod 82 extends beyond the inner end of the tube 79, while remaining parallel to the latter, while the corresponding end of the rod 83 is bent downwards, so as to forming an upright 86 passing through a clearance opening 87 formed in the side wall of this tube, this upright preferably terminating in the interior surface of the casing 67, which constitutes the bottom of the chamber 68.
This provides support for the inner end of the tube and maintains the latter at the prescribed vertical spacing, mentioned above, from the bottom of the chamber, while providing an advantageous grounding of a conductive branch of the tube. circuit for energizing the ignition device via the earthed supply line 74, so as to exclude the possibility of current leaks from the ignition circuit to the enclosure burner
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and of the heating accessory which is integral with it, such losses risk imparting a shock to a person who, under certain conditions, could come into direct contact with the accessory in question.
The active element employed in this ignition device preferably consists of a cylindrical coil 88 formed of a nickel alloy resistance wire, this coil being positioned so that its axis is parallel to the bottom of the chamber and vertically spaced apart from the latter of the prescribed distance, one end of the coil being connected conductively to the vertical upright 86 formed by a part of the tube 83, while the other end of this coil is extended in the form of a conductor 89 which s' raises vertically and which is conductively attached to the part of the rod 82 which forms its rearward extension.
Below the coil 88 is provided an element 91 of capillary material resting on the bottom of the chamber or located in the immediate vicinity thereof, this element being composed of an absorbent and combustion resistant material, such as than a fabric of ropes or asbestos fibers.
According to a preferred embodiment, the element 91 consists of at least one pair of strips of asbestos wick attached to one another, while remaining spaced from one another, using metal wire staples or the like, the sleeve or sleeve thus formed being stitched onto a point of metal wire 92 arranged parallel to and below the coil 88 and fixed to one side of the vertical upright formed by a part of the rod 83, so as to elongate from this post. The arrangement shown in the drawing allows the capillary element 91 to be easily detached from the tip 92 and to be replaced when necessary. , while maintaining the upper face of element 91 at the prescribed distance from ignition coil 29.
A sheet metal screen 93, having a U-shaped cross section and open at its ends, is arranged so as to cover the top of the coil 88 and a substantial part of the sides thereof, this screen having at least longitudinally. , in the same dimensions as the coil and being suitably supported at least at one of its ends, preferably by means of an attached tab 94, spot-welded or fixed in another way to the screen with a on the hand and to the vertical upright 86, forming the extension of the rod 83, on the other hand.
Although it is preferable that the center of curvature of the screen 93 coincides with the axis of the coil 88, in order to determine a space 96 of substantially uniform radial width around the periphery of the coil, one can optionally provide other locations of this center, either higher or lower than the axis of the spool, while the skirt 97 forming the opposite sides of the lower opening of the screen can occupy various positions ranging from a slight downward convergence, as shown in the drawing, to significant divergence, if necessary.
After being energized, the ignition coil is rapidly brought to an incandescent temperature, with the result that a heat flow consisting of direct radiation directed downward from the coil and the amount of increasing heat reflected downward from the underside of the shield 93 will be concentrated on the upper surface of the fuel impregnated capillary element 91. Such a concentration of heat on the underlying exposed fuel oil will quickly volatilize the latter, thus causing a rise of vapors in the direction of the coil and transversely to the axis of the latter, over the entire length. of this coil, these vapors then being stopped by the screen 95, which will keep them in the immediate vicinity of the coil.
On approaching or passing through the intense calorific field of the coil, these vapors will be brought to the ignition temperature, while their combination, in suitable proportions, with air which was ini - the stirring present under the screen or which has flocked towards the inside of it through the open ends and bottom of this screen, will give rise to combustion, which will increase the calorific effect of the ignition coil,
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vaporization and combustion now extending over an increasingly extensive area of the fuel oil spilled on the bottom of vaporization chamber 68, until the moment when combustion reaches the crown of the burner and propagates beyond of this,
thus establishing the normal operation of the burner, after which the ignition coil 88 can be de-energized, since the vaporization of the fuel oil and the propagation of the combustion will henceforth be ensured in a continuous manner by the flame present. at the burner crown.
It will be noted that during normal operation of the burner, as described above, the ignition coil proper will be protected by the screen 93 against the direct radiation of heat coming from the flame of the main burner, as well as against any contamination by soot or other carbonaceous deposits which could adversely affect the subsequent heat radiation of the coil and the effectiveness of the latter as an ignition device.
As will further be seen, however many times the ignition device is removed and replaced, it will certainly still be able to operate perfectly efficiently, without requiring any compensatory adjustment of any kind.
CLAIMS.
1. In an ignition device for an oil burner, the combination of an electric heating coil of helical shape, called to be mounted in an oil burner, so that the axis of the coil is oriented in a direction substantially horizontal, and of a sheet of a material forming a wick and supported parallel to said axis of the coil, but spaced from the latter, so as to rest on the generally horizontal bottom of a burner, in a position spread out flat on this background.
2. An ignition device for an oil burner, comprising: a helix of a metal wire providing a relatively high electrical resistance; a member intended to support this propeller in the interior of said burner, so that the axis of the latter forms an acute angle with the bottom of the latter and that the inner end of said propeller is spaced from this bottom ; a member for fixing this propeller in any of the positions chosen along a path substantially coinciding with the axis of the propeller; a relatively flat sheet of material forming a wick, supported near this helix and of which a first part is parallel to the helix while being spaced from the latter, said sheet comprising a second part, intended to be s' spread on the bottom of said burner.
3. Ignition device for an oil burner called upon to receive oil so that the latter spreads over the bottom of the burner with a view to its vaporization in the interior of the walls thereof, the said ignition device comprising: an oblong tubular element removably attached to a side wall of the burner so as to extend therein, the axis of this tubular element occupying an oblique position with respect to this wall , so as to form an acute angle with the bottom of the burner; two electrical conductors mounted in isolation in the interior of said element and passing through it, to emerge from this element with a view to their connection to a source of electrical potential;
a section of a metal wire of relatively high electrical resistance, the ends of which are electrically connected to said conductors, the middle part of this wire being shaped so as to constitute a helical winding aligned axially with said tubular element and located beyond the inner end of it; and a sheet of a material forming a wick, fixed to said tubular member and a part of which is located below the coil, parallel to the latter, while being spaced from this coil.
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