FR2694072A1

FR2694072A1 - Improvements to gas burners.

Info

Publication number: FR2694072A1
Application number: FR9209098A
Authority: FR
Inventors: Berthelot Jean; Bielle Sylvain; Quere Albert
Original assignee: Chaffoteaux et Maury SAS
Current assignee: Chaffoteaux et Maury SAS
Priority date: 1992-07-23
Filing date: 1992-07-23
Publication date: 1994-01-28
Anticipated expiration: 2012-07-23
Also published as: EP0580500A1; FR2694072B1

Abstract

Brûleur à gaz du type distribuant à travers des ajutages multiples les flammes (8) engendrées par la combustion d'un gaz combustible sous pression dans l'air sous pression, lesdits ajutages (5, 7) étant perforés chacun dans une paroi (2) en regard de la sortie d'une aiguille creuse (1) alimentée par le gaz sous pression (G), ladite sortie étant écartée de ladite paroi de façon à réserver entre elles un passage annulaire (R) par lequel l'air sous pression (A) est admis, autour du jet de gaz sortant de l'aiguille, dans l'ajutage concerné. Ce brûleur comprend, rapportées sur la face extérieure de la paroi perforée et superposées l'une contre l'autre, au moins deux grilles métalliques (9) à petites mailles rectangulaires inclinées obliquement l'une sur l'autre, chaque grille étant évidée par des petits trous (10) en regard des ajutages.Gas burner of the type which distributes through multiple nozzles the flames (8) generated by the combustion of a combustible gas under pressure in pressurized air, said nozzles (5, 7) each being perforated in a wall (2) facing the outlet of a hollow needle (1) supplied with pressurized gas (G), said outlet being spaced from said wall so as to reserve between them an annular passage (R) through which the pressurized air ( A) is admitted around the jet of gas coming out of the needle, into the nozzle concerned. This burner comprises, attached to the outer face of the perforated wall and superimposed one against the other, at least two metal grids (9) with small rectangular meshes inclined obliquely on one another, each grid being hollowed out by small holes (10) facing the nozzles.

Description

Perfectionnements aux brûleurs à gaz.Improvements to gas burners.

L'invention est relative aux brûleurs à gaz du type distribuant à travers des ajutages multiples les flammes engendrées par la combustion d'un gaz combustible sous pression dans l'air sous pression, ce gaz pouvant être par exemple à volonté l'un ou l'autre des suivants The invention relates to gas burners of the type distributing through multiple nozzles the flames generated by the combustion of a combustible gas under pressure in the pressurized air, this gas being able for example to be at will one or the other of the following

gaz naturel, butane, propane.natural gas, butane, propane.

De tels brûleurs équipent par exemple les chauffe- Such burners equip for example the heaters

eau, les chauffe-bains, les chaudières de chauffage central domestiques ou industrielles, les cuisinières L'invention vise plus spécialement, parmi ces water, bath heaters, domestic or industrial central heating boilers, stoves The invention more specifically aims, among these

brûleurs ceux pour lesquels les ajutages sont essentielle- burners those for which the nozzles are essential-

ment constitués par des orifices perforés chacun dans une paroi en regard de la sortie d'une aiguille creuse alimentée par le gaz sous pression, ladite sortie étant légèrement écartée de ladite paroi de façon à réserver entre elles un passage annulaire par lequel l'air sous pression est admis, autour du jet de gaz sortant de ment constituted by holes each perforated in a wall opposite the outlet of a hollow needle supplied by the pressurized gas, said outlet being slightly spaced from said wall so as to reserve between them an annular passage through which the air under pressure is allowed, around the gas jet leaving

l'aiguille, dans l'orifice concerné de la paroi. the needle, in the concerned opening of the wall.

Elle vise plus particulièrement encore -parce que c'est dans leur cas que son application semble devoir offrir le plus d'intérêt, mais non exclusivement parmi lesdits brûleurs, ceux pour lesquels la cloison est constituée par deux plaques juxtaposées et perforées différemment de façon telle que la plaque extérieure forme des pontets coupant les axes des aiguilles et divisant les orifices en deux moitiés ou orifices élémentaires (voir It is aimed more particularly still - because it is in their case that its application seems to offer the most interest, but not exclusively among said burners, those for which the partition is constituted by two plates juxtaposed and perforated differently in such a way the outer plate forms bridges cutting the axes of the needles and dividing the orifices in two halves or elementary orifices (see

le brevet US n' 4 887 963).U.S. Patent No. 4,887,963).

Les brûleurs du genre en question présentent l'avantage de rendre possible le réglage de la puissance calorifique dans une très large gamme, par exemple comprise entre 2 et 40 k W thermiques, en raison notamment de la possibilité pour les flammes de s'accrocher sur les Burners of the kind in question have the advantage of making it possible to adjust the calorific power in a very wide range, for example between 2 and 40 k W thermal, in particular because of the possibility for the flames to catch on the

pontets.bridges.

Mais dans la pratique, on a constaté que, à partir d'une certaine puissance, située en général vers le milieu de la gamme envisageable, le fonctionnement du brûleur était bruyant, l'accrochage des flammes sur la paroi perforée devenant parfois instable, en particulier lors des changements de régime. L'invention a pour but, surtout, de remédier à cet But in practice, it has been found that, from a certain power, generally situated towards the middle of the possible range, the operation of the burner was noisy, the catching of the flames on the perforated wall sometimes becoming unstable, in especially during diet changes. The invention aims, above all, to remedy this

inconvénient en assurant pour tous les régimes un ac- disadvantage by ensuring for all plans an ac-

crochage sûr et stable des flammes et, partant, un safe and stable spitting of flames and hence

fonctionnement silencieux du brûleur. silent operation of the burner.

A cet effet, les brûleurs du genre en question selon l'invention sont essentiellement caractérisés en ce qu'ils comprennent, rapportées sur la face extérieure de la paroi perforée et superposées l'une contre l'autre, au To this end, the burners of the kind in question according to the invention are essentially characterized in that they comprise, attached to the external face of the perforated wall and superimposed one against the other, at the

moins deux grilles métalliques à petites mailles rectan- minus two metallic grids with small rectangular mesh

gulaires, les directions des fils constitutifs de chaque grille étant inclinées sur les directions des fils constitutifs de chaque autre grille d'angles différents de 90 , chaque grille étant évidée, en regard des orifices perforés dans la paroi, de trous un peu plus petits que ces orifices, et chacune des deux dimensions des mailles de chaque grille étant inférieure à la moitié du diamètre gular, the directions of the constituent wires of each grid being inclined on the directions of the constituent wires of each other grid of angles different from 90, each grid being hollowed out, opposite the holes perforated in the wall, with holes slightly smaller than these orifices, and each of the two dimensions of the meshes of each grid being less than half the diameter

ou équivalent de chaque trou.or equivalent of each hole.

Dans des modes de réalisation préférés, on a recours en outre à l'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes: le nombre des grilles superposées est égal à 3 et les fils qui composent chaque grille sont inclinés sur les fils qui composent chaque grille contiguë d'angles égaux à 600, chaque grille est constituée par des fils en acier inoxydable dont le diamètre est compris entre 0,15 et 0,20 mm, formant des mailles carrées dont le pas est de l'ordre de 0,40 à 0,50 mm, le diamètre de chaque trou évidé dans la grille étant de l'ordre de 2 mm, la cloison est constituée par deux plaques juxtaposées et perforées différemment de façon telle que la plaque extérieure forme des pontets coupant les axes des aiguilles et divisant les orifices en deux moitiés ou orifices élémentaires, les axes des deux relativement petits trous évidés dans les grilles superposées et correspondant aux deux orifices élémentaires d'une même paire d'orifices associée à une aiguille sont plus éloignés de l'axe de l'aiguille que les axes de ces deux orifices élémentaires, les orifices élémentaires présentent une section circulaire de diamètre 2,8 mm et sont séparés par des pontets larges de 1 mm et les trous évidés dans chaque grille présentent une section circulaire de diamètre 2 mm In preferred embodiments, recourse is also had to one and / or the other of the following arrangements: the number of superimposed grids is equal to 3 and the wires which make up each grid are inclined on the wires which make up each contiguous grid of angles equal to 600, each grid consists of stainless steel wires whose diameter is between 0.15 and 0.20 mm, forming square meshes whose pitch is of the order of 0, 40 to 0.50 mm, the diameter of each hole hollowed out in the grid being of the order of 2 mm, the partition is formed by two juxtaposed plates and perforated differently so that the outer plate forms bridges cutting the axes of the needles and dividing the orifices into two halves or elementary orifices, the axes of the two relatively small holes hollowed out in the superimposed grids and corresponding to the two elementary orifices of the same pair of orifices associated with an acute They are more distant from the axis of the needle than the axes of these two elementary orifices, the elementary orifices have a circular section of diameter 2.8 mm and are separated by bridges 1 mm wide and the holes hollowed in each grid have a circular section with a diameter of 2 mm

et sont séparés par une bande de grille large de 2,6 mm. and are separated by a 2.6 mm wide grid strip.

L'invention comprend, mises à part ces disposi- The invention comprises, apart from these arrangements

tions principales, certaines autres dispositions qui s'utilisent de préférence en même temps et dont il sera main provisions, certain other provisions which are preferably used at the same time and which will be

plus explicitement question ci-après. more explicitly question below.

Dans ce qui suit, l'on va décrire un mode de réalisation préféré de l'invention en se référant au In the following, a preferred embodiment of the invention will be described with reference to

dessin ci-annexé d'une manière bien entendu non limita- drawing attached in a way of course not limited to

tive. La figure 1, de ce dessin, montre en coupe axiale partielle agrandie selon I-I, figure 2, un brûleur à gaz tive. Figure 1, of this drawing, shows an enlarged partial axial section along I-I, Figure 2, a gas burner

établi conformément à l'invention. established in accordance with the invention.

La figure 2 montre ce brûleur en vue partielle en plan. La figure 3 montre à une échelle encore plus grande que la figure 1 une portion de la vue en plan de la figure 2 avec des arrachements faisant apparaître les Figure 2 shows this burner in partial plan view. Figure 3 shows on an even larger scale than Figure 1 a portion of the plan view of Figure 2 with cutaways showing the

différentes grilles superposées.different superimposed grids.

D'une façon connue en soi par la publication signalée ci-dessus, le brûleur ici considéré comprend: une pluralité d'aiguilles creuses parallèles 1 toutes alimentées en gaz combustible sous pression et débouchant toutes dans un même plan P, une paroi plane 2 perpendiculaire aux axes des aiguilles 1 et composée de deux plaques 3 et 4 juxtaposées et perforées, paroi délimitant en partie un boîtier (non représenté) qui enveloppe les aiguilles 1 et dans lequel In a manner known per se from the publication indicated above, the burner considered here comprises: a plurality of parallel hollow needles 1 all supplied with pressurized combustible gas and all opening out in the same plane P, a plane wall 2 perpendicular to the axes of the needles 1 and composed of two juxtaposed and perforated plates 3 and 4, wall partly defining a housing (not shown) which envelops the needles 1 and in which

est admis de l'air sous pression.pressurized air is admitted.

Les perforations de la paroi 2 sont ici respec- tivement: des paires d'orifices élémentaires circulaires évidés dans la plaque extérieure 3 et séparés par des pontets 6, et des lumières allongées 7 évidées dans la plaque interne 4 et dont le contour correspond à celui de l'ensemble formé par deux orifices 5 et par le pontet 6 The perforations of the wall 2 are here respectively: pairs of elementary circular orifices hollowed out in the outer plate 3 and separated by bridges 6, and elongated openings 7 hollowed out in the internal plate 4 and whose outline corresponds to that of the assembly formed by two orifices 5 and by the trigger guard 6

qui les sépare.that separates them.

Chaque pontet 6 est centré sur l'axe d'une Each trigger guard 6 is centered on the axis of a

aiguille 1.needle 1.

La face intérieure de la plaque interne 4 est écartée du plan P d'une distance D suffisante pour que soit créé autour de la sortie de chaque aiguille 1 un passage annulaire R permettant d'admettre un courant d'air comburant A, autour du jet de gaz G provenant de ladite The inner face of the internal plate 4 is spaced from the plane P by a distance D sufficient for an annular passage R to be created around the outlet of each needle 1 allowing a stream of oxidizing air A to be admitted, around the jet G gas from said

aiguille, dans les perforations en regard de la paroi 2. needle, in the perforations opposite the wall 2.

Le fonctionnement du brûleur ainsi décrit est le suivant. Les deux courants sous pression de gaz G et d'air A sont admis simultanément à travers l'aiguille 1 et le passage R en direction des évidements 5 et 7 et des The operation of the burner thus described is as follows. The two pressurized streams of gas G and air A are admitted simultaneously through the needle 1 and the passage R in the direction of the recesses 5 and 7 and of the

pontets 6.jumpers 6.

Les chocs des jets centraux de gaz G contre The shocks of the central gas jets G against

lesdits pontets 6 ont pour conséquence de dévier transver- said bridges 6 have the consequence of deviating transverse-

salement ces jets en les obligeant à se mélanger à l'air A et c'est le mélange intime de ces deux composants gazeux qui est allumé dès sa sortie des orifices 5 pour former dirty these jets by forcing them to mix with air A and it is the intimate mixture of these two gaseous components which is ignited as soon as it leaves the orifices 5 to form

les flammes 8.the flames 8.

Pour améliorer encore ce fonctionnement en assurant un excellent accrochage desdites flammes 8 sur To further improve this operation by ensuring excellent attachment of said flames 8 to

la paroi 1 pour tous les régimes, et même pour ceux cor- wall 1 for all diets, and even for those

respondant aux puissances calorifiques maximales et donc aux débits de gaz et d'air maximaux, conformément à l'invention, on rapporte sur la face extérieure de la plaque externe 3 une pluralité de grilles 9 superposées constituées par des fils très fins formant des mailles très petites, grilles perforées au droit des orifices 5 corresponding to the maximum calorific powers and therefore to the maximum gas and air flow rates, in accordance with the invention, a plurality of superimposed grids 9 made up of very fine wires forming very fine meshes are reported on the external face of the external plate 3 small, perforated grids in line with the openings 5

par des trous 10 plus petits que ces orifices. by holes 10 smaller than these orifices.

Le nombre des grilles superposées pourrait être égal à 2, les fils qui composent chaque grille étant alors The number of superimposed grids could be equal to 2, the wires that make up each grid then being

inclinés de 450 sur les fils composant l'autre grille. inclined by 450 on the wires making up the other grid.

Dans le mode de réalisation préféré illustré, le nombre des grilles superposées est égal à 3 et les fils constitutifs de chacune de ces trois grilles, désignées respectivement par les références 91, 92 et 93, sont alors inclinés de 600 sur les fils composant chacune des grilles contiguës. In the preferred embodiment illustrated, the number of superimposed grids is equal to 3 and the constituent wires of each of these three grids, designated respectively by the references 91, 92 and 93, are then inclined by 600 on the wires making up each of the contiguous grids.

Les petites mailles de chaque grille sont rectan- The small meshes of each grid are rectan-

gulaires et de préférence carrées. gular and preferably square.

Sur la figure 3, on a représenté trois pans de la face extérieure du brûleur, correspondant respectivement, à partir de la gauche, à la superposition des trois grilles, à la superposition de deux grilles seulement, une grille étant supprimée, et à la présence d'une grille In FIG. 3, three sections of the external face of the burner have been represented, corresponding respectively, from the left, to the superposition of the three grids, to the superposition of only two grids, one grid being removed, and to the presence of a grid

seulement, les deux autres grilles étant supprimées. only, the other two grids being deleted.

Sur cette figure 3, les deux trous 10 d'une même paire correspondant aux deux trous 5 constituant l'ajutage d'une même flamme 8 ont été représentés respectivement dans le pan de gauche correspondant à la réalisation In this FIG. 3, the two holes 10 of the same pair corresponding to the two holes 5 constituting the nozzle of the same flame 8 have been shown respectively in the left-hand panel corresponding to the embodiment

effective et dans le pan du milieu.effective and in the middle pan.

Le fil constitutif de chaque grille doit bien The wire constituting each grid must

entendu être constitué en un matériau réfractaire. understood to be made of a refractory material.

Il présente un petit diamètre, ce diamètre étant It has a small diameter, this diameter being

notamment de l'ordre de 0,1 à 0,2 mm. in particular of the order of 0.1 to 0.2 mm.

Les pas des mailles de chaque grille sont avanta- The mesh pitches of each grid are preferred.

geusement de l'ordre de 0,4 à 0,5 mm. on the order of 0.4 to 0.5 mm.

Un exemple typique est le suivant: les fils sont en acier inoxydable et ont un diamètre de 0,17 mm, les A typical example is as follows: the wires are made of stainless steel and have a diameter of 0.17 mm, the

mailles sont carrées et leur pas est égal à 0,45 mm. meshes are square and their pitch is equal to 0.45 mm.

Dans un mode de réalisation ayant donné toute satisfaction, les autres cotes relatives aux perforations du brûleur étaient les suivantes: les trous 5 circulaires avaient chacun un diamètre de 2,8 mm et étaient séparés par un pontet 6 large de 1 mm, quant aux trous 10 perforés dans chaque grille, ils étaient également circulaires, présentaient un diamètre de 2 mm et étaient séparés par une bande de In one embodiment which was entirely satisfactory, the other dimensions relating to the perforations of the burner were as follows: the circular holes 5 each had a diameter of 2.8 mm and were separated by a bridge 6 wide by 1 mm, as for the holes 10 perforated in each grid, they were also circular, had a diameter of 2 mm and were separated by a strip of

grille large de 2,6 mm.2.6 mm wide grid.

Si donc on considère une projection sur le plan P, les cercles correspondant aux trous 10 sont tangents intérieurement aux cercles correspondant aux orifices : en d'autres termes, les relativement "petits" trous évidés dans les grilles sont excentrés par rapport aux orifices 5 plus grands, les axes desdits trous 10 étant plus éloignés de l'axe X de l'aiguille 1 que les axes If we therefore consider a projection on the plane P, the circles corresponding to the holes 10 are tangent internally to the circles corresponding to the orifices: in other words, the relatively "small" holes hollowed out in the grids are eccentric with respect to the orifices 5 more large, the axes of said holes 10 being further from the axis X of needle 1 than the axes

desdits orifices 5, comme bien visible sur la figure 3. said orifices 5, as clearly visible in FIG. 3.

Cette excentricité présente un avantage qui sera exposé This eccentricity has an advantage which will be explained

plus loin.further.

Quand on perfore les grilles 9,, 92 et 93 pour y former les trous 10, on coupe les fils constitutifs de ces grilles et les différentes extrémités coupées de ces fils délimitent autour de chaque trou 10 des couronnes de When the grids 9, 92 and 93 are perforated to form the holes 10, the constituent wires of these grids are cut and the different cut ends of these wires define around each hole 10 crowns of

"pointes" acérées orientées selon de multiples directions. sharp "points" oriented in multiple directions.

L'expérience montre que la présence de ces pointes, qui sont très rapidement chauffées et même portées au rouge lors de l'allumage des flammes, a pour effet de retenir très efficacement les bases de ces flammes en interdisant leur décollage, même pour des Experience shows that the presence of these spikes, which are very quickly heated and even brought to red when the flames are lit, has the effect of very effectively retaining the bases of these flames by preventing them from taking off, even for

débits élevés du mélange air-gaz. high air-gas mixture flow rates.

On obtient ainsi une excellente stabilité du This gives excellent stability of the

brûleur, ce qui se traduit par un fonctionnement silen- burner, which results in quiet operation

cieux de celui-ci à tous les régimes. heavens from it to all diets.

L'excentricité décrite ci-dessus à propos du mode de réalisation illustré sur les figures 1 et 3 présente l'avantage suivant: la répartition des "pointes" de fil coupé qui font saillie vers l'intérieur des canaux définis par les prolongements axiaux des orifices 5 vers l'exté- rieur du brûleur est d'autant plus dense que l'on se rapproche de l'axe X de l'aiguille 1, c'est-à-dire de la The eccentricity described above with respect to the embodiment illustrated in FIGS. 1 and 3 has the following advantage: the distribution of the "tips" of cut wire which project inwards from the channels defined by the axial extensions of the orifices 5 towards the outside of the burner is all the more dense the closer one gets to the axis X of the needle 1, that is to say the

portion centrale du courant gazeux à enflammer. central portion of the gas stream to ignite.

Cette répartition privilégiée desdites pointes d'accrochage vers ladite portion centrale favorise l'efficacité de cet accrochage, pour un diamètre donné des This privileged distribution of said attachment points towards said central portion promotes the effectiveness of this attachment, for a given diameter of the

orifices 5 et donc pour un débit donné du gaz combustible. orifices 5 and therefore for a given flow rate of combustible gas.

En suite de quoi, et quel que soit le mode de réalisation adopté, on dispose finalement d'un brûleur dont la constitution, le fonctionnement et les avantages Following this, and whatever the embodiment adopted, there is finally a burner whose constitution, operation and advantages

résultent suffisamment de ce qui précède. sufficiently result 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, As goes without saying, and as it already follows from the foregoing, the invention is in no way limited to those of its modes of application and embodiments, which have been more especially envisaged; she embraces it,

au contraire, toutes les variantes.on the contrary, all variants.

Claims

1 Gas burner of the type distributing through multiple nozzles the flames (8) generated by the combustion of a combustible gas under pressure in the air

under pressure, said nozzles being essentially

formed by holes each perforated in a wall (2) opposite the outlet of a hollow needle (1) supplied by the pressurized gas (G), said outlet being slightly spaced from said wall so as to reserve between them a annular passage (R) by which the pressurized air (A) is admitted, around the jet of gas leaving the needle, in the orifice concerned in the wall, characterized in that it comprises, attached to the face exterior of the perforated wall (2) and superposed one against the other, at least two metal grids (9) with small rectangular meshes, the directions of the contiguous wires of each grid being inclined to the directions of the constituent wires of each other grid of angles different from 900, each grid being hollowed out, opposite the orifices (5) perforated in the wall, holes (10) slightly smaller than these orifices, and each of the two dimensions of the meshes of each grid being smaller to the m iterates the diameter or equivalent of each

hole.

2 gas burner according to claim 1, characterized in that the number of superimposed grids (9) is equal to 3 and in that the wires which compose each grid are inclined on the wires which compose

each contiguous grid of angles equal to 600.

3 Gas burner according to any one of

previous claims, characterized in that each

grid (9) is formed by stainless steel wires whose diameter is between 0.15 and 0.20 mm, forming square meshes whose pitch is of the order of 0.40 to 0.50 mm, the diameter of each hole (10) hollowed out in

the grid being of the order of 2 mm.

4 Gas burner according to any one of

previous claims, characterized in that the

partition is constituted by two plates (3,4) juxtaposed and perforated differently so that the outer plate (3) forms bridges (6) cutting the axes of the needles (1) and dividing the orifices in two halves or

elementary orifices (5).

Gas burner according to claim 4, characterized in that the axes of the two relatively small holes (10) hollowed out in the superimposed grids and corresponding to the two elementary orifices (5) of the same pair of orifices associated with a needle (1 ) are further from the axis of the needle than the axes of these

two elementary orifices.

6 gas burner according to claim 5, characterized in that the elementary orifices (5) have a circular section of diameter 2.8 mm and are separated by bridges (6) 1 mm wide and in that

that the holes (10) hollowed out in each grid (9) present

try a circular section with a diameter of 2 mm and are

separated by a grid strip (11) 2.6 mm wide.