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EP0178198B1 - Brûleur à mélange préalable intégré et à flamme pilote intégrée - Google Patents

Brûleur à mélange préalable intégré et à flamme pilote intégrée Download PDF

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Publication number
EP0178198B1
EP0178198B1 EP85401683A EP85401683A EP0178198B1 EP 0178198 B1 EP0178198 B1 EP 0178198B1 EP 85401683 A EP85401683 A EP 85401683A EP 85401683 A EP85401683 A EP 85401683A EP 0178198 B1 EP0178198 B1 EP 0178198B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
tube
burner
flame
air
burner according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP85401683A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP0178198A2 (fr
EP0178198A3 (en
Inventor
Bernard Gallet
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
FinaGaz SAS
Original Assignee
TotalGaz Compagnie Francaise des Gaz Liquefies SNC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by TotalGaz Compagnie Francaise des Gaz Liquefies SNC filed Critical TotalGaz Compagnie Francaise des Gaz Liquefies SNC
Publication of EP0178198A2 publication Critical patent/EP0178198A2/fr
Publication of EP0178198A3 publication Critical patent/EP0178198A3/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP0178198B1 publication Critical patent/EP0178198B1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/02—Premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air upstream of the combustion zone
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/30—Injector mixers
    • B01F25/31—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/46—Details, e.g. noise reduction means
    • F23D14/62—Mixing devices; Mixing tubes

Definitions

  • the present invention relates to an integrated premix burner and an integrated pilot flame.
  • Patent DE-A-2 428 622 discloses a premix burner according to the preamble of claim 1.
  • the gas first flows axially in the chamber between the intermediate tube and the internal tube. Part of this gas enters the right part of this gas enters the internal tube, through a first series of inclined orifices and mixes with the combustion air which circulates in the internal tube.
  • the remainder of the gas flow flows axially in said chamber and enters the chamber between the outer tube and the intermediate tube, through a second series of orifices drilled in the latter, and mixes in the burner nose with the combustion air flowing in the outer tube.
  • the air and the gas do not undergo a sufficiently vigorous mixing to form homogeneous premixes, given on the one hand, that the air flow circulates in practically laminar mode in the internal tube, and on the other hand that the two premixes do not intersect at right angles in the burner nose.
  • the object of the present invention is to remedy the drawbacks specific to each of these types of burners, while reconciling the performance of combustion, the simplicity and the low cost of construction and installation and safety of use. To this end, it offers a burner supplied with separate air and gases, with integrated partial pre-mixing, intense mixing and rapid combustion.
  • the burner according to the invention conforms to the characterizing part of claim 1.
  • the formation of a homogeneous premix is ensured by the gyratory movement of the air current, which movement is preserved in the intermediate tube. This current meets the substantially radial current of the gas at right angles, and therefore mixes intimately with it.
  • the premix thus formed propagates towards the outlet of the intermediate chamber in a substantially helical movement.
  • the gyratory current of the premix is transformed by the fins into a linear jet substantially coaxial with the tubes, while the gyratory current of combustion air is reduced by the diaphragm towards the axis of the burner in the form of a centripetal jet perpendicular to the jet of the premix.
  • the zone where combustion takes place and which is at very high temperature is not in contact with no component part of the burner.
  • the use of any diaphragm or any functional part downstream from the combustion zone was prohibited for obvious reasons of behavior and price of materials.
  • centripetal jet of combustion air retains a gyratory movement, which in its movement causes the axial jet of premix.
  • the final mixture therefore also has a gyratory effect conducive to obtaining a "ball flame" which, as is known, has a low volume and a high combustion intensity, due to the recirculation of the burnt gases in front of the diaphragm. This, being cooled by the combustion air, heats very little and can therefore be made of ordinary steel.
  • the straightening effected by the fins on the gyratory flow of the premix has the effect of giving the premix jet exiting at the nose of the burner a maximum axial speed. It is understood that any risk of flashback is thus eliminated.
  • the flame obtained is very stable, without having to use, as is customary, special devices, such as a refractory pipe.
  • the very rapid combustion and the shape of the flame, on the one hand, the recirculation of the gases burned at the nose of the burner, on the other hand, make it possible to use the burner according to the invention in a combustion chamber of small volume, or without a chamber directly in the thermal enclosure to be heated.
  • the chamber can be metallic and cold, without risk of "flame quenching", or of formation of unburnt.
  • Said laminar mixture gives rise to an inner flame to the main flame which is hooked behind the outlet diaphragm.
  • This flame which is very stable, constitutes a true pilot ignition flame integrated in the burner and is in permanent operation.
  • it is also possible to produce a gas supply independent of the main supply.
  • the great stability of the pilot flame makes it possible to install an ionization flame control device, which, as we know, only works properly if its electrode is constantly submerged in an area where combustion is particularly stable. In this case, the electrode of the flame control device is placed in the pilot flame.
  • the central tube will serve as a sighting tube, a transparent window being formed on the bottom wall of the external tube for observation by the cell.
  • the burner shown in the figures consists of three metallic tubular elements 10, 12, 14, for example of steel, mounted coaxially with respect to each other.
  • the outer tube 10 is closed at one end by a bottom wall 16 and is open at the other end. In the vicinity of said end, the outer tube 10 is provided on its inner wall with an annular diaphragm 18 intended to restrict the passage section of the tube.
  • the intermediate tube 12 has a diameter much smaller than that of the external tube so as to form with it an external chamber 20.
  • the internal tube 14 defines with the tube 12 an intermediate chamber 22 and internally, an internal chamber 24 .
  • the tubes 12 and 14 are practically the same length and are shorter than the portion of external tube between the bottom wall 16 and the diaphragm 18. They are positioned inside said external tube so that the chambers 20, 22 and 24 communicate with each other at their two ends.
  • the external tube 10 has, in the vicinity of the bottom wall 16, an orifice 26, in which a pipe 28 for supplying combustion air is tangentially connected, connected to a fan.
  • the gas is brought into the intermediate chamber 22, at a pressure higher than that of the air, by means of a longitudinal rod 30, which is fitted through an orifice drilled in the bottom wall 16 and which is embedded in a notch formed at the upper end of the inner tube 14.
  • the portion of the rod which is inside the intermediate chamber 22 is provided with a plurality of orifices 32, through which the gas flows in a radial direction.
  • the intermediate tube 12 ends at its lower end with an annular diaphragm 34 extending towards 1, outside, above the diaphragm 18, so as to form with it a passage with baffle 36, of substantially radial direction.
  • the inner tube 14 is provided on the outer wall of its lower end portion, with a plurality of longitudinal fins 38, extending radially to the intermediate tube 12.
  • the inner tube East pierced with two orifices 40 distributed over a cross section of the internal tube.
  • the latter is provided on its internal wall, immediately above the orifices, 40 with an annular diaphragm 42, which extends towards the center of the internal tube so as to restrict its passage section.
  • the combustion air flowing in the external chamber 20 passes through the passage 36 defined between the diaphragms 18, 34, which orient it towards the axis of the burner.
  • the jets of combustion air and premix therefore meet at the nose of the burner at right angles to form a homogeneous flammable mixture.
  • the gyratory effect of the combustion air stream is preserved in the mixture obtained, which promotes the recirculation of the combustion products in the mixing zone and therefore obtaining combustion in "ball flame" characterized by a flame 45 low volume and high combustion intensity.
  • any risk of flashback is excluded, then that upstream of the burner nose, the premix circulating in the intermediate chamber 22 is too rich in gas to be flammable.
  • the flame obtained is particularly stable, without the need to add to the burner a special device, such as a refractory pipe.
  • a special device such as a refractory pipe.
  • the diaphragm 18 heats only very little, because it is cooled by the combustion air. This is why, and this is an important advantage of the invention, the constituent parts of the burner can be made of ordinary steel.
  • the burner may have only one combustion chamber 46 of very small volume, as shown in FIG. 2, or no chamber at all.
  • the central tube 14 can serve as a sighting tube for a cell type flame control, not shown.
  • a transparent sight window 48 is then formed in the bottom wall 16 for observation by the cell.
  • the electrode of an ionization flame control device can be placed in the central tube. As explained above, this electrode must be placed in a zone of great flame stability so that the current which it supplies can be representative of the operating state of the burner.
  • this zone is located at 50 inside the central tube, downstream of the internal diaphragm 42. Indeed, the latter, by slowing the flow of the stream of combustion air which s flows into the internal chamber, creates a depressed dead zone under it.
  • the depression has the effect of sucking through the orifices 40 a low rate of premix, which meets the combustion air which flows in the central chamber to form a non-gyrating flammable mixture.
  • a very stable small central flame 52 is therefore obtained, which hooks behind the internal diaphragm 42 and which constitutes a true pilot ignition flame integrated into the burner.
  • the pilot flame can also be directly supplied with gas from the rod 30 by a conduit not shown.
  • This pilot flame can be easily ignited by a conventional high-voltage spark device, then ignites the main burner flame.
  • the intermediate tube 12 can be fixed in a coaxial position in the external tube 10 by means of bolts which pass through tabs projecting at its upper edge and, on the internal face 14, it is maintained in the centered position. , relative to the intermediate tube, by the fins 38 which bear on the latter. In addition, it is held against any axial displacement by the gas supply rod 30.
  • the burner according to the invention allows rapid, stable and complete combustion, with intense heat transfer, without any part of the burner having to withstand any particular thermal stress.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Description

  • La présente invention concerne un brûleur à mélange préalable intégré et à flamme pilote intégrée.
  • D'une façon générale, on sait que dans un brûleur, deux fluides constitués par un combustible gazeux, tel que le propane ou le butane, et par un comburant, tel que l'air, sont mélangés de manière à former un mélange combustible à haut pouvoir calorifique.
  • Dans certains types de brûleurs, ces deux fluides sont mélangés totalement avant leur introduction dans le brûleur.
  • De tels brûleurs procurent une combustion intense de haute qualité, mais ne sont pratiquement plus utilisés, car la réalisation du mélange combustible-comburant à l'extérieur du brûleur impose des dispositions constructives complexes et coûteuses pour conserver à l'installation une sécurité acceptable. En effet, le mélange des deux fluides dans les bonnes proportions est hautement explosif.
  • C'est pourquoi l'usage s'est répandu d'utiliser de plus en plus des brûleurs dits à mélange au nez, qui sont alimentés séparément en air et gaz dans lesquels le mélange est réalisé au mieux, juste avant d'assurer la combustion.
  • Un exemple de brûleur de ce type est décrit dans le brevet GB-A-1 142 406. Dans ce brûleur, l'air comburant est guidé selon un trajet hélicoî- dal dans un passage tubulaire et se mélange dans le nez du brûleur avec du gaz qui sort à travers des orifices formés à l'extrémité de sortie d'un arbre creux. Le flux de gaz et celui d'air se rencontrent pratiquement à angle droit, ce qui conduit à l'obtention d'un mélange relativement homogène de bon pouvoir calorifique.
  • La simplicité de l'installation de ces brûleurs et leur sécurité d'utilisation sont maximales. Toutefois, leurs performances de combustion sont insuffisantes dans certaines applications particulières, dans lesquelles une combustion complète intensive est requise. Dans ce cas, on peut faire appel soit à des brûleurs spéciaux, combustion chambrée, réalisés en matériaux réfractaires, mais qui ont l'inconvénient d'être coûteux, soit à des brûleurs à prémélange initial.
  • Par le brevet DE-A-2 428 622, on connaît un brûleur à prémélange selon le préambule de la revendication 1. Le gaz s'écoule d'abord axialement dans la chambre comprise entre le tube intermédiaire et le tube interne. Une partie de ce gaz pénètre dans drtie de ce gaz pénètre dans le tube interne, à travers une première série d'orifices inclinés et se mélange avec l'air comburant qui circule dans le tube interne. Le restant du débit de gaz s'écoule axialement dans ladite chambre et pénètre dans la chambre comprise entre le tube externe et le tube intermédiaire, à travers une seconde série d'orifices percés dans ce dernier, et se mélange dans le nez du brûleur avec l'air comburant qui s'écoule dans le tube externe.
  • Il se forme donc deux prémélanges indépendants circulant respectivement dans le tube interne et dans le tube externe et qui se mélangent entre eux dans le nez du brûleur.
  • Toutefois, l'air et le gaz ne subissent pas un brassage suffisamment énergique pour former des prémélanges homogènes, étant donné d'une part, que le courant d'air circule en régime pratiquement laminaire dans le tube interne, et d'autre part que les deux prémélanges ne se croisent pas à angle droit dans le nez du brûleur.
  • La présente invention a pour but de remédier- aux inconvénients propres à chacun de ces types de brûleurs, tout en conciliant les performances de la combustion, la simplicité et le faible coût de construction et d'installation et la sécurité d'utilisation. Elle propose, à cet effet, un brûleur alimenté en air et gaz séparés, à mélange préalable partiel intégré, à mélange intense et combustion rapide.
  • Le brûleur selon l'invention est conforme à la partie caractérisante de la revendication 1.
  • D'autres caractéristiques font l'objet des revendications 2 à 10.
  • La formation d'un prémélange homogèneest assurée par le mouvement giratoire du courant d'air, lequel mouvement se conserve dans le tube intermédiaire. Ce courant rencontre à angle droit le courant sensiblement radial du gaz, et se mélange donc intimement avec lui. Le prémélange ainsi formé se propage vers la sortie de la chambre intermédiaire selon un mouvement sensiblement hélicoïdal.
  • Le courant giratoire du prémélange est transformé par les ailettes en un jet linéaire sensiblement coaxial aux tubes, tandis que le courant giratoire d'air de combustion, est rabattu par le diaphragme vers l'axe du brûleur sous forme d'un jet centripète perpendiculaire au jet du prémélange. Ces deux jets se mélangent donc intimement et forment un mélange combustible de parfaite homogénéité.
  • L'invention se distingue des réalisations déjà connues de prémélange air/gaz par le fait que le mélange obtenu au nez du brûleur et entrant en combustion est rendu particulièrement homogène, ce qui est essentiel pour réaliser une combustion intensive sans imbrûlés, grâce à des dispositions constructives très simples. Ce mélange homogène est réalisé par la conjonction de trois moyens:
    • - un brassage efficace de l'air et du gaz dans la zone de prémélange entre les deux tubes interne et intermédiaire, favorisé essentiellement par le mouvement giratoire de l'air et la faible épaisseur de la couche annulaire d'air,
    • - une surface de contact finale maximale entre le prémélange et l'air de combustion au nez du brûleur puisque le prémélange sort en couche mince et en sandwich entre deux courants d'air de combustion,
    • - une interpénétration intense des jets de prémélange et d'air par courants croisés dans une section réduite constituant le nez du brûleur.
  • La zone où se développe la combustion et qui est à très haute température n'est en contact avec aucune pièce constitutive du brûleur. De plus on s'est interdit l'utilisation de tout diaphragme ou de toute pièce fonctionnelle en aval de la zone de combustion pour des raisons évidentes de tenue et de prix des matériaux.
  • On notera que le jet centripète d'air de combustion conserve un mouvement giratoire, qui entraîne dans son mouvement le jet axial de prémélange. Le mélange final a donc lui aussi un effet giratoire propice à l'obtention d'une "flamme boule" qui, comme on le sait, a un faible volume et une haute intensité de combustion, du fait de la recirculation des gaz brûlés devant le diaphragme. Celui-ci, étant refroidi par l'air de combustion, ne chauffe que très peu et peut donc être réalisé en acier ordinaire.
  • Le prémélange contenant une faible proportion de l'air de combustion, qui a pénétré par le tube intermédiaire et qui a servi à entraîner le gaz, est hors des limites d'inflammabilité. D'autre part, le redressement opéré par les ailettes sur l'écoulement giratoire du prémélange a pour effet de conférer au jet de prémélange sortant au nez du brûleur une vitesse axiale maximale. On comprend que tout risque de retour de flamme est ainsi éliminé.
  • La flamme obtenue est très stable, sans que l'on ait à utiliser, comme il est d'usage, des dispositifs spéciaux, tels qu'un ouvreau réfractaire.
  • La combustion très rapide et la forme de la flamme, d'une part, la recirculation des gaz brûlés au nez du brûleur, d'autre part, permettent d'utiliser le brûleur selon l'invention dans une chambre de combustion de faible volume, ou sans chambre directement dans l'enceinte thermique à chauffer. Lorsque la combustion est chambrée, la chambre peut être métallique et froide, sans risque de "trempage de flamme", ni de formation d'imbrûlés.
  • L'air de combustion qui s'écoule dans le tube interne est freiné par le diaphragme annulaire interne de sorte qu'il se crée sous ce dernier une zone morte où règne une dépression qui contient l'orifice percé dans le tube interne. Un débit de prémélange est donc aspiré à travers ledit orifice par la dépression, ce débit venant se mélanger avec l'air de combustion qui circule dans le tube interne, en donnant un mélange à régime laminaire dépourvu de toute turbulence.
  • Ledit mélange laminaire donne naissance à une flamme intérieure à la flamme principale qui est accrochée derrière le diaphragme de sortie. Cette flamme, qui est d'une grande stabilité, constitue une véritable flamme pilote d'allumage intégrée dans le brûleur et est à fonctionnement permanent. Toutefois, on peut également réaliser une alimentation en gaz indépendante de l'alimentation principale.
  • La grande stabilité de la flamme pilote rend possible la mise en place d'un dispositif de contrôle de flamme à ionisation, qui, comme on le sait, ne fonctionne correctement que si son électrode se trouve constamment plongée dans une zone où la combustion est particulièrement stable. Dans le cas présent, l'électrode du dispositif de contrôle de flamme est placée dans la flamme pilote.
  • Il va de soi que l'on peut utiliser également tout autre type connu de dispositif de contrôle de flamme, par exemple celui à cellule àultraviolet. Dans ce cas, le tube central servira de tube de visée, une fenêtre transparente étant formée sur la paroi de fond du tube externe pour l'observation par la cellule.
  • Un mode de réalisation de l'invention sera décrit à présent en détail, à titre d'exemple non limitatif, en regard de dessin annexé, sur lequel:
    • La figure 1 est une vue en plan du brûleur dans le sens de la flèche F de la figure 2; et
    • La figure 2 est une vue en coupe axiale suivant la ligne II-II de la figure 1.
  • Le brûleur représenté sur les figures est constitué de trois éléments tubulaires métalliques 10, 12, 14, par exemple en acier, montés coaxiale- ment l'un par rapport à l'autre. Le tube externe 10 est fermé à une extrémité par une paroi de fond 16 et est ouvert à l'autre extrémité. Au voisinage de ladite extrémité, le tube externe 10 est muni sur sa paroi interne d'un diaphragme annulaire 18 destiné à restreindre la section de passage du tube.
  • Le tube intermédiaire 12 a un diamètre nettement inférieur à celui du tube externe de manièire à former avec celui-ci une chambre externe 20. De même, le tube interne 14 définit avec le tube 12 une chambre intermédiaire 22 et intérieurement, une chambre interne 24.
  • Les tubes 12 et 14 ont pratiquement la même longueur et sont plus courts que la portion de tube externe comprise entre la paroi de fond 16 et le diaphragme 18. Ils sont positionnés à l'intérieur dudit tube externe de manière que les chambres 20, 22 et 24 communiquent entre elles à leurs deux extrémités.
  • Le tube externe 10 présente au voisinage de la paroi de fond 16 un orifice 26, dans lequel se raccorde tangentiellement une canalisation 28 d'alimentation en air de combustion, reliée à un ventilateur.
  • Le gaz est amené dans la chambre intermédiaire 22, à une pression supérieure à celle de l'air,au moyen d'une canne longitudinale 30, qui est emmanchée à travers un orifice percé dans la paroi de fond 16 et qui est encastrée dans une échancrure formée à l'extrémité supérieure du tube interne 14. La portion de la canne qui est intérieure à la chambre intermédiaire 22 est pourvue d'une pluralité d'orifices 32, par lesquels le gaz s'écoule selon une direction radiale.
  • Le tube intermédiaire 12 se termine à son extrémité inférieure par un diaphragme annulaire 34 s'étendant vers 1,extérieur, au-dessus du diaphragme 18, de façon à former avec lui un passage à chicane 36, de direction sensiblement radiale.
  • Le tube interne 14 est muni sur la paroi externe de sa portion terminale inférieure, d'une pluralité d'ailettes longitudinales 38, s'étendant radialement jusqu'au tube intermédiaire 12. Dans sa portion qui est munie d'ailettes, le tube interne est percé de deux orifices 40 répartis sur une section- droite du tube interne. De plus, ce dernier est muni sur sa paroi interne, immédiatement au-dessus des orifices, 40 d'un diaphragme annulaire 42, qui s'étend vers le centre du tube interne de façon à en restreindre la section de passage.
  • Le fonctionnement du brûleur qui vient d'être décrit est le suivant:
    • L'air qui arrive par la canalisation 28 pénètre tangentiellement dans la chambre externe 20 et se divise en:
    • un courant externe et un courant central d'air de combustion s'écoulant tous deux selon un mouvement hélicoïdal, respectivement dans la chambre externe 20 et dans la chambre centrale 24, et
    • un courant intermédiaire de faible débit, qui s'écoule dans la chambre intermédiaire 22 également selon un mouvement hélicoïdal. Ce courant rencontre le jet radial de gaz émis à travers les orifices 32, sous un angle pratiquement droit, ce qui assure un brassage énergique de l'air et du gaz et permet d'obtenir un prémélange homogène. Ce prémélange se déplace le long du tube intermédiaire selon un mouvement hélicoïdal,puis il est orienté axialement par les ailettes 38, de sorte qu'il arrive au nez 44 du brûleur avec une vitesse de sortie axiale maximale.
  • L'air de combustion qui s'écoule dans la chambre externe 20 passe à travers le passage 36 défini entre les diaphragmes 18, 34, qui l'orientent vers l'axe du brûleur. Les jets d'air de combustion et de prémélange se rencontrent donc, au nez du brûleur, à angle droit, pour former un mélange inflammable homogène. L'effet giratoire du courant d'air de combustion se conserve dans le mélange obtenu, ce qui favorise la recirculation des produits de combustion dans la zone de mélange et donc l'obtention d'une combustion en "flamme boule" caractérisée par une flamme 45 de faible volume et de haute intensité de combustion.
  • De plus, tout risque de retour de flamme est exclu puis que en amont du nez du brûleur, le prémélange circulant dans la chambre intermé- diairs 22 est trop riche en gaz pour être inflammable.
  • La flamme obtenue est particulièrement stable, sans qu'il soit nécessaire d'adjoindre au brûleur un dispositif spécial, tel qu'un ouvreau réfractaire. Malgré la haute température de la flamme, le diaphragme 18 ne chauffe que très peu, du fait qu'il est refroidi par l'air de combustion. C'est pourquoi, et c'est là un avantage important de l'invention, les pièces constitutives du brûleur peuvent être réalisées en acier ordinaire.
  • En raison de la rapidité et de la forme de la flamme obtenue, le brûleur peut ne comporter qu'une chambre de combustion 46 de très faible volume, comme le montre la figure 2, ou pas de chambre du tout.
  • Le tube central 14 peut servir de tube de visée pour un contrôle de flamme de type à cellule, non représenté. Une fenêtre de visée transparente 48 est alors formée dans la paroi de fond 16 pour l'observation par la cellule.
  • On peut mettre en place dans le tube central l'électrode d'un dispositif de contrôle de flamme à ionisation. Ainsi qu'on l'a expliqué précédemment, cette électrode doit être placée dans une zone de grande stabilité de flamme pour que le courant qu'elle fournit puisse être représentatif de l'état de fonctionnement du brûleur.
  • Dans le brûleur représenté à la figure 2, cette zone est localisée en 50 à l'intérieur du tube central, en aval du diaphragme interne 42. En effet, ce dernier, en freinant l'écoulement du courant d'air de combustion qui s'écoule dans la chambre interne, crée sous lui une zone morte dépressive. La dépression a pour effet d'aspirer à travers les orifices 40 un faible débit de prémélange, qui rencontre l'air de combustion qui s'écoule dans la chambre centrale pourformer un mélange inflammable non giratoire. On obtient donc une petite flamme centrale 52 très stable, qui s'accroche derrière le diaphragme interne 42 et qui constitue une véritable flamme pilote d'allumage intégrée au brûleur.
  • La flamme pilote peut être également directement alimentée en gaz à partir de la canne 30 par un conduit non représenté.
  • Cette flamme pilote peut être facilement allumée par un dispositif classique d'étincelage à haute tension, puis allume à son tour la flamme principale du brûleur.
  • L'allumage de ce pilote très fiable et le circuit court du gaz combustible autorisent des temps d'allumage inférieurs à une seconde, procurant ainsi une sécurité supérieure à celle da la plupart des brûleur du commerce et permettant en particulier l'emploi du brûleur en toute sécurité sur des enceintes de très faible volume ou à forte perte de charge.
  • On notera encore la simplicité de la structure et de l'assemblage du brûleur selon l'invention. Il peut être réalisé au moyen d'éléments courants du commerce, tels que des tubes et diaphragmes en acier, qui peuvent être solidarisés entre eux à l'aide de moyens appropriés économiques. C'est ainsi par exemple que le tube intermédiaire 12 peut être fixé en position coaxiale dans le tube externe 10 au moyen de boulons qui traversent des pattes faisant saillie à son bord supérieur et, sur la face interne 14, il est maintenu en position centrée, par rapport au tube intermédiaire, par les ailettes 38 qui prennent appui sur ce dernier. De plus, il est maintenu contre tout déplacement axial par la canne d'amenée de gaz 30.
  • Le brûleur selon l'invention permet de réaliser une combustion rapide, stable et complète, avec un transfert intense de chaleur, sans qu'aucune pièce du brûleur n'ait à supporter de contrainte thermique particulière.

Claims (10)

1. Brûleur à mélange préalable intégré, du type comprenant trois tubes coaxiaux, à savoir un tube externe (10) dans lequel débouche de l'air comburant, un tube intermédiaire (12) dans lequel arrive le gaz de combustion et un tube interne (14) dans lequel circule également de l'air comburant, caractérisé en ce que:
l'air pénètre tangentiellement dans le tube externe (10) au voisinage d'une de ses extrémités qui est obturée par une paroi de fond (16), l'air se partageant en trois courants qui traversent respectivement les trois tubes avec un mouvement hélicoïdal,
le gaz pénètre radialement dans le tube intermédiaire (12) également au voisinage de son extrémité voisine de la paroi du fond et forme avec l'air qui le traverse un prémélange non inflammable,
le tube intermédiaire et le tube interne sont ouverts aux deux extrémités et se terminent à une extrémité à une distance prédéterminée de la paroi de fond,
le tube externe (10) est muni, légèrement en aval de l'extrémité de sortie du tube intermédiaire, de premiers moyens de déflexion (18) capables de rabattre le courant d'air externe radialement vers l'axe du brûleur,
des seconds moyens de déflexion (38) sont prévus pour orienter axialement le prémélange à sa sortie du tube intermédiaire, de manière qu'il coupe pratiquement à angle droit le courant d'air externe.
2. Brûleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits premiers moyens de déflexion sont constitués par au moins un diaphragme (18) fixé sur la paroi interne du tube externe (10), légèrement en aval de l'extrémité de sortie du tube intermédiaire (12).
3. Brûleur selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le tube intermédiaire (14) est muni à son extrémité de sortie d'un second diaphragme annulaire (34) s'étendant vers l'extérieur, le premier et le second diaphragmes définissant entre eux un passage annulaire à chicanes (36), dans lequel le courant d'air de combustion qui arrive du tube externe est rabattu vers l'axe du brûleur.
4. Brûleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits seconds moyens de déflexion sont constitués par des ailettes radiales longitudinales (38), montées entre le tube intermédiaire et le tube interne, au voisinage de l'extrémité de sortie de ces derniers.
5. Brûleur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le tube central (14) présente, dans la zone se trouvant en regard des ailettes (38), au moins un orifice (40) qui permet de dériver une fraction du débit de prémélange qui s'écoule dans le tube intermédiaire (12) vers le tube interne (14), ledit orifice étant surmonté, immédiatement en amont, par un obstacle ou un diaphragme annulaire (42) monté dans le tube interne et sur lequel se développe une flamme centrale pilote (52).
6. Brûleur selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le tube interne (14) comporte un conduit grâce auquel du gaz pur est prélevé sur l'arrivée de gaz (30) pour alimenter une flamme pilote (52) s'accrochant derrière un diaphragme annulaire (42) du tube interne.
7. Brûleur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un dispositif de contrôle de flamme est monté dans le tube interne, dans la région de la flamme pilote.
8. Brûleur selon la revendication 5, caractérisé en ce que le dispositif de contrôle de flamme est du type à cellule à ultra-violet, et en ce que le tube externe présente dans sa paroi de fond (16) une fenêtre de visée (48).
9. Brûleur selon la revendication 7, caractérisé en ce que le dispositif de contrôle de flamme est du type à ionisation, dont l'électrode est plongée dans la flamme pilote.
10. Brûleur selon l'une des revendications 5 à 9, caractérisé en ce qu'un dispositif d'allumage électrique est monté dans le tube interne, dans la région de la flamme pilote.
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