CH631004A5 - Appareil de combustion d'un melange d'air et de combustible. - Google Patents

Description

La présente invention concerne un appareil de combustion d'un mélange d'air et de combustible.

L'un des problèmes importants qui se posent dans les appareils de combustion est de trouver comment augmenter le rendement de la combustion et d'élargir l'éventail de combustion. Ce problème peut être résolu par des dispositions visant à améliorer l'état de la flamme de combustion et à obtenir un meilleur mélange du combustible avec l'air.

A cet effet, la pratique courante consistait jusqu'ici à délivrer à la tête de brûleur un mélange de combustible et d'air primaire pour qu'elle brûle le mélange et à souffler de l'air secondaire dans la partie centrale de la flamme depuis la périphérie de celle-ci. Dans certains modes de réalisation, l'air secondaire est délivré verticalement. Toutefois, les appareils de combustion de l'état antérieure de la technique avaient pour inconvénients que la flamme ne restait pas stable et que la combustion du mélange air-combustible était bruyante. En outre, une flamme a pour caractéristique de se refermer sur elle-même et cela rend difficile l'introduction de l'air secondaire dans la partie centrale d'une flamme. C'est la raison pour laquelle les tentatives visant à augmenter le rendement de la combustion et à élargir l'éventail de combustion au-delà d'une certaine limite ont abouti à un échec dans les appareils de combustion de l'état antérieur de la technique.

Le but de la présente invention est de fournir un appareil

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de combustion qui pallie les inconvénients ci-dessus.

L'appareil de combustion selon l'invention est défini par la revendication indépendante.

Des modes de réalisation de l'appareil objet de l'invention seront décrits, à titre d'exemple, en se référant au dessin annexé, dans lequel:

La fig. 1 est une vue en coupe verticale de l'appareil de combustion liquide.

La fig. 2 est une vue en perspective partiellement découpée du cylindre de gazéification de l'appareil de combustion représenté sur la fig. 1.

La fig. 3 est une vue en perspective, à l'échelle agrandie, du dispositif d'atomisation du combustible de l'appareil de combustion représenté sur la fig. 1.

La fig. 4 est une vue en perspective éclatée de la tête de brûleur de l'appareil de combustion représenté surla fig. 1.

La fig. 5 est une vue en coupe de la tête de brûleur représentée sur la fig. 4.

La fig. 6 est une vue d'extrémité arrière de la tête de brûleur représentée sur la fig. 4.

La fig. 7 est une vue d'extrémité avant de la tête de brûleur représentée sur la fig. 4.

La fig. 8 est une représentation graphique de l'intervalle de combustion.

La fig. 9 est une vue en coupe d'un autre mode de réalisation de l'appareil de combustion.

La fig. 10 est une vue en perspective éclatée de la tête de brûleur de l'appareil de combustion représenté sur la fig. 9.

La fig. 1 représente un appareil rotarif de combustion de combustible liquide du type à vaporisation, comprenant un carter cylindrique de moteur 1, un carter cylindrique de brûleur 2 formé d'un premier carter de brûleur 2a et d'un second carter de brûleur 2b, et un cylindre de combustion 3. Le cylindre de combustion 3, le second carter de brûleur 2b et le premier carter de brûleur 2a sont raccordés entre eux avec interposition de garnitures réfractaires entre le cylindre de combustion 3 et le second carter de brûleur 2b et entre le second carter de brûleur 2b et le premier carter de brûleur 2a. Un moteur électrique 4 est logé dans le carter de moteur 1 et comporte un arbre de sortie 5 qui s'étend à travers le carter de brûleur 2, son extrémité antérieure étant située au voisinage du cylindre de combustion 3. Le carter de moteur 1 est muni d'une admission d'air 6 dans sa paroi latérale et, dans sa paroi d'extrémité contigue au carter de brûleur 2, de plusieurs ouvertures de communication 7 disposées en cercle de façon à maintenir l'intérieur du carter de moteur 1 en communication avec l'intérieur du carter de brûleur 2. Un ensemble d'ailettes de ventilateur à deux étages 8 est monté sur l'arbre de sortie 5, pratiquement à mi-longueur de cet arbre et des ailettes de guidage 9 sont fixées sur le carter de brûleur 2 et situées du côté refoulement de chaque étage de l'ensemble d'ailettes de ventilateur 8. En coopération avec les ailettes de guidage 9, l'ensemble d'ailettes de ventilateur 8 constitue un compresseur 10. Si l'on augmente le nombre d'étages de l'ensemble d'ailettes de ventilateur, il en résulte une élévation de la pression statique.

Une plaque de cloisonnement 11 est fixée sur la surface interne de la paroi du carter de brûleur 2 en un point convenablement éloigné du dernier étage des ailettes de guidage 9 et comporte, à sa partie centrale, un orifice 12 d'admission d'air primaire de diamètre relativement grand pour que l'arbre de sortie 5 du moteur électrique 4 puisse le traverser. Plusieurs orifices 13 d'admission d'air secondaire, de diamètre relativement petit, sont formés dans la partie périphérique externe de la plaque de cloisonnement 11. Le dernier étage d'ailettes de guidage 9 et la plaque de cloisonnement 11

délimitent entre eux une chambre de partage d'air 14 dans laquelle l'air délivré par l'ensemble d'ailettes de ventilateur est divisié en deux parties: l'une de ces parties s'écoule à travers l'orifice 12 d'admission d'air primaire pratiqué dans la plaque de cloisonnement 11 pour être délivré en tant qu'air primaire et l'autre partie traverse les ouvertures 13 d'admission d'air secondaire pratiquées dans la plaque de cloisonnement 11 pour servir d'air secondaire.

Un cylindre de vaporisation 15, de forme généralement cylindrique, est monté dans le carter de brûleur 2 en un point situé en aval de la plaque de cloisonnement 11. Le cylindre de vaporisation 15 est formé d'un métal à conductivité thermique élevée, par exemple l'aluminium; il est fabriqué par exemple par moulage sous pression et il comporte une unité de pré-chauffage 16 (éléments chauffants engainés) noyée dans sa paroi à proximité de la plaque de cloisonnement 11. Par l'une de ses extrémités, le cylindre de vaporisation 15 est raccordé à la plaque de cloisonnement 11 avec interposition d'une garniture réfractaire et, par son autre extrémité, il est raccordé à la paroi de l'extrémité ouverte du second carter de brûleur 2b avec interposition d'une garniture réfractaire. Le second carter de brûleur 2b est formé par exemple par emboutissage profond. Le cylindre de vaporisation 15 délimite intérieurement une chambre de vaporisation 17 en communication avec l'orifice 12 d'admission d'air primaire et le cylindre de vaporisation 15 et le carter de brûleur 2 délimitent entre eux une chambre d'air secondaire 18, en communication avec les orifices 13 d'admission d'air secondaire. L'arbre de sortie 5 du moteur électrique est muni, à sa partie terminale antérieure, d'une pièce conique 19, d'un disque de projection 20 et d'jun ensemble d'ailettes agitatrices 21 en forme d'ombrelle, disposés dans l'ordre indiqué et maintenus en place par un écrou de fixation, pour constituer l'ensemble de roter représenté sur la fig. 3. La pièce conique 19 s'amincit de l'extrémité antérieure de l'arbre 5 vers le moteur 4, avec une faible pente. Le disque de projection 20, situé à l'extrémité à grand diamètre de la pièce conique 19, présente une partie périphérique externe qui est repliée en direction de la pièce conique 19 de manière à former une surface de paroi unie 20a. L'ensemble d'ailettes agitatrices 21, situé en avant du disque de projection 20, comporte un disque formé par emboutissage profond de sorte que sa partie périphérique externe soit conique, et plusieurs ailettes obtenues par découpage et flexion de la partie conique du disque. L'unité de pré-chauffage 16 est située dans une partie de la paroi du cylindre de vaporisation 15 qui se trouve au voisinage immédiat de la périphérie externe de l'ensemble d'ailettes agitatrices 21.

Le numéro 22 désigne une conduite d'arrivée de combustible liquide que parcourt un combustible liquide (kérosène) d'alimentation en provenance d'une pompe non représentée. La conduite 22 d'arrivée de combustible liquide s'étend dans la direction radiale de la chambre de partage 14 et sa partie terminale antérieure se trouve légèrement au-dessus de l'arbre de sortie 5, comme le montre la fig. 1 où la conduite 22 est recourbée sous la forme de la lettre U renversée, si bien que l'extrémité de la conduite 22 est disposée de telle manière que son orifice se trouve au-dessus et au voisinage de la pièce conique 19. La partie de la paroi de cloisonnement 11 qui entoure l'orifice 12 d'admission d'air primaire est légèrement conique et pénètre à une certaine distance dans la chambre de vaporisation 17, de sorte que l'orifice 12 d'admission d'air primaire au centre de la plaque de cloisonnement 11 encercle l'extrémité avant de la conduite 22 d'arrivée de combustible liquide située au voisinage de la pièce conique 19. Le numéro 23 désigne une tête de brûleur fixée à l'extrémité antérieure du cylindre de vaporisation 15 qui regarde vers le cylindre de combustion 3. La tête de brûleur 23 est décrite en détail ci-

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après, en référence aux fig. 4 et 7..

L'ensemble de tête de brûleur 23 représenté sur la fig. 4 se compose d'un corps de tête 24, d'une plaque 25 d'égalisation de pression, de plusieurs plaques poreuses 26 à orifices de formation de la flamme posées les unes sur les autres, et d'une plaque de retenue 27, ces éléments étant assemblés dans l'ordre indiqué pour constituer une structure unitaire. Une plaque 28 de redressement d'écoulement est fixée sur une surface du corps de tête 24 et constitue la paroi inférieure de l'ensemble de tête de brûleur 23 et l'ensemble de tête de brûleur 23 est inséré dans cette disposition dans le cylindre de vaporisation 15 et boulonné sur un épaulement 29 du cylindre de vaporisation 15, formé à proximité de l'ouverture de celui-ci (voir fig. 2). La partie du cylindre de vaporisation 15 qui se trouve en avant de l'épaulement 29 constitue une zone 30 de récupération de chaleur, chauffée par la flamme F.

Le corps de tête 24 est fabriqué par exemple en aluminium moulé sous pression et comprend une partie annulaire externe 31, un moyeu 32 et plusieurs bras 33 qui relient le moyeu 32 et la partie annulaire externe 31, ces bras 33 délimitant des ouvertures 34 entre eux. Dans le moyeu 32 est formée une ouverture qui sert de buse d'éjection d'air secondaire 35, dirigée vers l'axe central du cylindre de combustion 3. Pour délivrer l'air secondaire, à partir de la chambre d'air secondaire 18, à la buse 35 d'éjection d'air secondaire, des passages d'air secondaire 36 en communication avec la buse 35 d'éjection d'air secondaire sont formés chacun dans l'un des bras 33. Des ouvertures d'arrivée d'air secondaire 37 sont pratiquées dans le cylindre de vaporisation 15 dans des positions qui correspondent à celles des passages d'air secondaire 36, de sorte que l'air secondaire provenant de la chambre d'air secondaire 18 traverse les ouvertures 37 d'arrivée d'air secondaire et les passages d'air secondaire 36 pour pénétrer dans la buse 35 d'éjection d'air secondaire, d'où il est injecté dans le cylindre de combustion 3. Un rebord annulaire 38 est formé au bord inférieur de la périphérie externe du corps de tête 24. Par cette disposition, lorsque l'ensemble de tête de brûleur 23 est placé en position fixe à l'intérieur du cylindre de vaporisation 15, un collecteur d'air annulaire 39 est formé entre la périphérie externe du corps de tête 24 et la périphérie interne du cylindre de vaporisation 15, ce qui permet aux multiples passages d'air secondaires reliant la chambre d'air secondaire à la buse d'éjection d'air secondaire de communiquer entre eux.

Au centre de la plaque 25 d'égalisation de pression est formée une ouverture 40 dont le diamètre est supérieur à celui du moyeu 32 du corps de tête 24, afin que ce dernier puisse la traverser. Dans la plaque 25 sont également formées plusieurs ouvertures 41 de diamètre relativement grand, disposées en couronne dans une partie de la plaque 25 qui entoure l'ouverture centrale 40, ainsi que plusieurs ouvertures 42 de diamètre relativement petit, disposées en couronne dans une partie de la plaque 25 à l'extérieur de la partie de celle-ci dans laquelle sont formées les ouvertures 41. Le rapport du nombre des ouvertures de grand diamètre 41 à celui des ouvertures de petit diamètre 42 est de 1:2. La plaque 25 d'égalisation de pression est disposée dans l'ensemble de tête de brûleur 23 de telle manière que ses parties dans lesquelles sont formées les ouvertures de grand et de petit diamètres 41 et 42 soient contiguës aux ouvertures 34 délimitées par les bras 33 du corps de tête 24.

Des ouvertures 43 sont pratiquées au centre des multiples plaques poreuses 26 à orifices de formation de la flamme,

afin que le moyeu 32 du corps de tête 24 puisse y être adapté. Il est nécessaire que les multiples plaques poreuses 26 à orifices de formation de la flamme aient une bonne perméabilité à l'air, alors même qu'elles sont placées les unes sur les autres. A cet effet, dans le cas où les plaques 26 sont faites de treillis métallique, elles sont superposées de telle manière que les mailles d'une plaque soient perpendiculaires aux mailles de l'autre plaque, ce qui assure une bonne perméabilité à l'air de l'ensemble des plaques 26.

Au centre de la plaque de retenue 27 est formée une ouverture 44 dans laquelle peut être adapté le moyeu 32 du corps de tête 24 et plusieurs rayons 45 s'étendent radialement du centre à la périphérie externe de la plaque, délimitant entre eux plusieurs orifices de formation de la flamme 46. Les rayons 45 et la périphérie externe de la plaque de retenue 27 présentent des parois 47 qui font saillie en avant et entourent les orifices de formation de la flamme 46 dont le nombre est de huit (8) dans la forme de réalisation ici décrite et représentée. La plaque de retenue 27 est disposée dans l'ensemble de tête de brûleur 23 de telle manière que chacun des orifices de formation de la flamme 46 soit dans l'alignement d'une ouverture de grand diamètre 41 et de deux ouvertures de petit diamètre 42 de la plaque 25 d'égalisation de pression. Après que la plaque 25 d'égalisation de pression, les plaques poreuses 26 à orifices de formation de la flamme et la plaque de retenue 27 ont été placées successivement les unes sur les autres, elles sont assemblées, par exemple par soudage par points ou par matage au niveau de leurs parties périphériques externes, pour former une structure unitaire. L'ensemble de plaques ainsi obtenu est placé sur le corps de tête 24 par insertion du moyeu 32 de ce dernier dans l'ouverture centrale de l'ensemble de plaques, et le bord de la buse 35 d'injection d'air secondaire formée dans le moyeu 32 est évasé et maté de manière à fixer rigidement le corps de tête 24 à l'ensemble, ce qui achève la fabrication de l'ensemble de tête de brûleur 23.

La plaque 28 de redressement d'écoulement a la forme d'une poêle, une petite cavité ouverte étant interposée entre cette plaque 28 et le corps de tête 24, et il est formé à sa partie centrale une ouverture 48 dont le diamètre est plus petit que le diamètre extérieur des ouvertures 34 pratiquées dans le corps de tête 24 et que le diamètre extérieur de l'ensemble d'ailettes agitatrices 21. Lorsque la plaque 28 de redressement d'écoulement est en place dans le cylindre de vaporisation 15 avec l'ensemble de tête de brûleur 23, cette plaque 28 est située en aval de l'ensemble des ailettes agitatrices 21 du rotor, mais au voisinage immédiat de celui-ci. Ainsi, un courant d'un mélange d'air secondaire et du combustible liquide converti à l'état gazeux dans le cylindre de vaporisation 15 est étranglé en traversant l'ouverture 48 au centre de la plaque 28 de redressement d'écoulement, si bien que la quantité du mélange qui traverse l'ouverture 48 est rendue uniforme et que l'homogénéité du mélange des éléments est améliorée.

Sur la fig. 2, le cylindre de vaporisation 15 présente à sa périphérie externe un élément 49 de montage de thermostat qui est formé d'une seule pièce avec lui pour le montage d'un thermostat de brûleur 50 en contact intime avecle cylindre de vaporisation 15. Le thermostat de brûleur 50 a pour fonction de contrôler la température dans le carter de brûleur 2. Le numéro 51 désigne sur la fig. 1 un fusible qui est fixé au carter de brûleur 2 en regard de la chambre d'air secondaire 18. Le numéro 53 désigne un interrupteur à pression d'air qui est raccordé à la chambre de compression 10 et au carter de moteur 1 par des tuyaux de pression 54 et 55, pour détecter la différence de pression afin de vérifier si l'alimentation en air est effectuée. Le numéro 56 désigne une électrode d'allumage qui s'étend depuis une partie du cylindre de combustion 3 vers l'ensemble de tête de brûleur 23. Le numéro 57 désigne une tige sonde-flamme pour détecter l'état de combustion, tige qui est fixée sur une partie du cylindre de combustion 3 de manière à être située dans la flamme F en avant de la tête de brûleur 23.

On considérera maintenant le mode de fonctionnement de l'appareil de combustion ainsi construit. Avant le déclenches

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ment de la combustion, on fait passer un courant à travers l'unité de pré-chauffage 16 pour pré-chauffer le cylindre de vaporisation 15. Lorsque la température dans le cylindre de vaporisation 15 a atteint un niveau prédéterminé qui est suffisamment élevé pour obtenir la vaporisation d'un combustible liquide, le thermostat de brûleur 50 est activé et met en marche le moteur électrique 4. En tournant, l'arbre de sortie 5 du moteur 4 entraîne en rotation l'ensemble d'ailettes de ventilateur 8, la pièce conique 19, le disque de projection 20 et l'ensemble 21 d'ailettes agitatrices. Du fait que l'ensemble d'ailettes de ventilateur 8 produit une pression d'air, de l'air destiné à être mélangé avec le combustible pour sa combustion est introduit par l'admission d'air 6 dans le carter de moteur 4, d'où il passe à travers les ouvertures de communication 7 et la chambre de compression 10 vers la chambre de partage 14 où il est divisé en deux courants: l'un des courants d'air traverse l'orifice 12 d'admission d'air primaire pour pénétrer dans la chambre de vaporisation 17 en tant qu'air primaire, tandis que l'autre courant d'air traverse les orifices 13 d'admission d'air secondaire pour pénétrer dans la chambre d'air secondaire 18 en tant qu'air secondaire.Entre-temps, le déclenchement de l'alimentation en air est détecté par l'interrupteur à pression d'air 53 et la pompe à combustible est mise en marche et commence à délivrer le combustible liquide, par la conduite 22 d'arrivée de combustible liquide, à la pièce conique 19 sur l'arbre de sortie 5 du moteur 4. Le combustible liquide parvenant sur la pièce conique 19 en rotation est transféré, par les forces centrifuges, de la partie à petit diamètre de la pièce conique 19 vers la partie à grand diamètre de celle-ci et il passe sur le disque de projection 20 sur lequel il chemine du centre vers la périphérie externe. Au niveau du bord périphérique externe du disque de projection 20, le combustible liquide est dispersé à l'extérieur du disque 20. Du fait qu'il est dispersé de cette manière, le combustible liquide s'étale en une couche mince de combustible qui est fractionnée en petits fragments par l'ensemble des ailettes agitatrices 21 qui tourne autour de la périphérie externe du disque de projection 20. De la sorte, le combustible liquide est transformé en particules atomisées qui se répandent largement vers la périphérie interne du cylindre de vaporisation 15. Etant donné que le cylindre de vaporisation 15 estpré-chauffé comme on l'a vu ci-dessus, les particules atomisées de combustible liquide sont gazéifiées instantanément.

L'air primaire délivré par l'orifice 12 d'admission d'air primaire au cylindre de vaporisation 15 est mélangé au combustible gazéifié, pour former un courant d'un mélange de combustible gazéifié et d'air primaire. Le combustible gazéifié et l'air primaire de ce mélange sont intimement mélangés au passage du mélange à travers l'ouverture 48 pratiquée au centre de la plaque 28 de redressement d'écoulement, ce qui permet d'obtenir un mélange d'air-combustible dont les proportions sont uniformes. Le courant du mélange d'air et de combustible de proportions uniformes traverse les ouvertures 34 délimitées entre les bras 33 du corps de tête 24, les ouvertures 41 et 42 de grand et de petit diamètres formées dans la plaque 25 d'égalisation de pression, les plaques poreuses 26 à orifices de formation de la flamme et les orifices de formation de la flamme 46 ménagées dans la plaque de retenue 28. Par l'actionnement de l'électrode d'allumage 56 à ce moment, une flamme bleue F peut être produite dans l'ensemble de tête de brûleur 23. Le déclenchement de la combustion est détecté par la tige sonde-flamme 57 de détection de combustion.

Entre-temps, le courant de l'air secondaire délivré à la chambre d'air secondaire 18 traverse les ouvertures 37 d'alimentation en air secondaire pratiquées dans le cylindre de vaporisation 15 et se rassemble dans le collecteur d'air 39, à partir duquel l'air secondaire s'écoule par les passages d'air secondaire 36 dans la buse 35 d'éjection d'air secondaire par laquelle il est injecté dans la partie centrale de la flamme F, parallèlement à l'axe longitudinal de cette flamme F. Le courant de l'air secondaire, injecté vigoureusement dans la partie centrale de la flamme F, a pour effet de contrecarrer la tendance de la flamme F au resserrement sur elle-même, si bien que les composants de la flamme F sont étalés par le courant de l'air secondaire, lequel est ainsi incorporé uniformément dans la flamme. Le courant de l'air secondaire s'écoule parallèlement à l'axe longitudinal de la flamme F, comme on l'a indiqué ci-dessus, ce qui fait que la flamme F n'est pas perturbée par le courant de l'air secondaire et que sa stabilité reste intacte. De la sorte, l'air secondaire peut être incorporé en douceur dans la flamme F.

La fig. 8 est un graphique représentant l'intervalle de combustion par confrontation du CO2 avec le CO dans le cas où du kérosène est brûlé. La courbe continue A représente le résultat obtenu avec un appareil de combustion suivant l'état antérieur de la technique qui présente en général un éventail de combustion d'environ 3%, tandis que la courbe discontinue B représente le résultat obtenu avec l'appareil de combustion de la présente invention, présentant un éventail de combustion d'environ 6%. Cela démontre que le présent appareil permet d'obtenir une combustion complète au voisinage du volume d'air théorique et qu'elle permet que la combustion se produise dans des conditions stables, même en cas d'excès d'air d'alimentation.

D'après la description qui précédé, on comprendra aisément que, dans le mode de réalisation représenté et décrit ci-dessus, l'air secondaire injecté dans la partie centrale de la flamme F traverse les passages d'air secondaire 36 pratiqués dans les bras 33 du corps de tête 24, avant d'être éjecté par la buse 35 d'éjection d'air secondaire. Grâce à cette disposition, l'ensemble de tête de brûleur 23 comprenant le corps de tête 24 et, en aval du corps de tête 24, les moyens à orifices de formation de la flamme qui se composent de la plaque 25 d'égalisation de pression et des plaques 26 à orifices de formation de la flamme, est refroidi en bloc par l'air secondaire, ce qui réduit à un minimum l'élévation de la température dans l'ensemble de tête de brûleur 23. Ainsi, une élévation excessive de la température dans l'ensemble de tête de brûleur 23 et une augmentation consécutive de la vitesse de combustion, se produisant par un déséquilibre de la vitesse à laquelle le mélange de gaz et d'air est éjecté et de la vitesse à laquelle se produit la combustion du mélange de gaz et d'air, peuvent être évitées, ce qui permet que le mélange de gaz et d'air brûle de manière stable sans qu'il puisse se produire de phénomènes de retour de flamme.

L'air secondaire qui passe des ouvertures 37 d'alimentation en air secondaire du cylindre de vaporisation 15 vers les passages d'air secondaire 36 pratiqués dans les bras 33 du corps de tête 24 se rassemble temporairement dans le collecteur d'air 39 entre la périphérie interne du cylindre de vaporisation 15 et la périphérie externe du corps de tête 24. La présence du collecteur d'air 39 a pour effet de maintenir l'uniformité de la quantité de l'air secondaire, même s'il n'est pas possible d'obtenir un alignement rigoureux des passages d'air secondaire 36 du corps de tête 24 avec les ouvertures 37 d'alimentation en air secondaire du cylindre de vaporisation 15, d'où il résulte que l'effet de refroidissement de l'air secondaire peut se produire sans à-coups et que l'on obtient une stabilité accrue de la combustion. Cela élimine la nécessite d'exécuter une opération qui prend du temps, consistant à mettre les passages d'air secondaire 36 du corps de tête 24 dans l'alignement exact des ouvertures 37 d'alimentation en air secondaire du cylindre de vaporisation 15 au moment où le corps de tête 24 est monté dans le cylindre cle combustion 3, ce qui permet d'améliorer le rendement du travail.

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Le courant de mélange d'air et de gaz éjecté de la tête de brûleur 23 traverse les ouvertures de grand diamètre 41 et les ouvertures de petit diamètre 42 pratiquées dans la plaque 25 d'égalisation de pression. Cela augmente le débit du courant dans sa partie centrale et réduit le débit du courant dans sa partie périphérique externe.

En conséquence, la flamme F formée dans l'ensemble de tête de brûleur 23 se compose d'une grande partie de flamme qui est maintenue stable sans phénomènes de retour de flamme au centre et d'une petite partie de flamme qui est également maintenu stable sans phénomènes de soulèvement de flamme dans la partie périphérique externe de la flamme. La stabilité de la combustion s'en trouve réellement augmentée.

Le courant de mélange de gaz et d'air éjecté de l'ensemble de tête de brûleur 23 est subdivisé en plusieurs sous-courants par les orifices de formation de la flamme 46 de la plaque de retenue 27. Il en résulte que la flamme formée dans ces orifices 46 est divisée en plusieurs parties, ce qui accroît le rendement de combustion. En même temps, les parois 47 saillantes vers l'avant, formées au bord des orifices de formation de la flamme 46, ont pour effet d'empêcher une augmentation du débit du mélange et ces parois saillantes 47 sont elles-mêmes chauffées par la flamme F, ce qui augmente la longueur de cette flamme F. Ainsi, la combustion se produit de manière stable, la flamme continuant à exister sans interruption, et l'intervalle de combustion est considérablement augmenté lorsque la quantité d'air devient excessive. Plus précisément, comme le montre la fig. 8, la limite inférieure de combustion est à 9,0% de CO2 dans l'appareil de combustion classique, alors qu'avec l'appareil de la présente invention, cette limite inférieure est abaissée à environ 7,5% de CO2. Cela met en évidence que l'appareil de combustion suivant l'invention présente une stabilité améliorée en cas d'excès d'alimentation d'air.

Le combustible liquide délivré en un point situé au-dessus de la pièce conique 19 par la conduite 22 d'arrivée de combustible liqukîe frappe la partie de paroi 20a du disque de projection 20, tandis que le combustible liquide se déplace vers le bas en gouttes. Bien que pendant un temps très bref, le combustible liquide est temporairement immobilisé et la quantité de combustible dispersée en particules vers l'extérieur peut être rendue uniforme. Le combustible liquide délivré à l'ensemble de tête de brûleur 23 par l'ouverture centrale 48 de la plaque 28 de redressement d'écoulement est

étranglé en traversant cette ouverture 48, si bien que le courant de combustible liquide stagne temporairement juste avant son introduction par l'ouverture 48. Ce phénomène a également pour effet d'uniformiser la dispersion du combus-s tibie liquide. Ainsi, même si le courant du combustible liquide délivré par la pompe de combustible a tendance à être pulsatoire, cette tendance ne peut pas perturber l'écoulement uniforme de combustible entre la plaque 28 de redressement d'écoulement et l'ensemble de tête de brûleur 23, ce qui fait 10 que la flamme F formée dans l'ensemble de tête de brûleur 23 est très stable. La flamme F chauffe la zone de récupération de chaleur 30 du cylindre de vaporisation 15 et elle maintient l'ensemble du cylindre de vaporisation 15 à une température élevée. Cela permet de réduire la consommation d'énergie îs électrique, du fait que l'application d'un courant à l'unité de pré-chauffage peut être interrompue au bout d'un laps de temps approprié après la détection de la combustion par la tige sonde-flamme 57.

Les fig. 9 et 10 représentent une autre forme de réalisation 20 de l'appareil, dans laquelle l'ensemble de tête de brûleur 23 est modifié en ce sens que la plaque de retenue 27 comporte des renflements 59 formés dans sa partie périphérique externe dans des positions qui sont alignées avec les rayons 45. Lorsque la plaque de retenue 27 de ce modèle est réunie 25 aux plaques poreuses 26 à orifices de formation de la flamme et aux autres éléments pour constituer l'ensemble de tête de brûleur 23 destiné à être monté dans le cylindre de vaporisation 15, des passages d'air secondaire auxiliaire 60 sont formés entre le collecteur d'air 39 et les plaques poreuses 46 à 30 orifices de formation de la flamme. Cette disposition a pour effet que de l'air secondaire auxiliaire est injecté à partir du collecteur d'air 39 dans les parties de la flamme F dans les orifices 46 de formation de la flamme, ce qui favorise l'incorporation de l'air secondaire dans la flamme F et augmente le 35 rendement de combustion.

Dans les formes de réalisation ici décrites et représentées, une seule buse d'éjection d'air secondaire est prévue au centre de l'ensemble de tête de brûleur et la flamme est formée de manière à entourer la buse d'éjection d'air secondaire. Mais il 40 est bien entendu que plusieurs buses d'éjection d'air secondaire peuvent être prévues en plusieurs points dans l'ensemble de tête de brûleur, de manière à former plusieurs flammes de telle sorte que chaque flamme entoure l'une des buses d'éjection d'air secondaire.

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Claims (15)

1. 631004

   2

   REVENDICATIONS

   1. Appareil de combustion d'un mélange d'air et de combustible, caractérisé en ce qu'il comprend une tête de brûleur logée dans un carter de brûleur et construite de telle manière qu'un mélange de combustible gazéifié et d'air primaire soit délivré dans la zone qui entoure une buse d'éjection d'air secondaire.
2. 2. Appareil de combustion selon la revendication 1, caractérisé en ce que la buse d'éjection d'air secondaire est située au centre de la tête de brûleur et en ce que la tête de brûleur comporte au moins un orifice de formation de la flamme agencé de manière à former une flamme de combustion du mélange de combustible gazéifié et d'air primaire de telle sorte qu'elle entoure la buse d'éjection d'air secondaire.
3. 3. Appareil de combustion selon l'une des revendications

   1 et 2, caractérisé en ce que la buse d'éjection d'air secondaire s'ouvre dans la direction dans laquelle s'écoule le courant du mélange de combustible gazéifié et d'air primaire.
4. 4. Appareil de combustion selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la tête de brûleur comprend en outre un corps de tête et des organes avec orifices de formation de la flamme situés en aval du corps de tête et solidaires de celui-ci, des passages d'air secondaire étant formés dans le corps de tête, en communication avec la partie centrale des organes avec orifices de formation de la flamme.
5. 5. Appareil de combustion selon la revendication 4, caractérisé en ce que le corps de tête comprend une partie annulaire externe, un. moyeu et plusieurs bras reliant le moyeu à la partie annulaire extern, l'un au moins de ces bras étant creux de manière à délimiter intérieurement les passages d'air secondaire à travers lesquels l'air secondaire peut s'écouler, une ouverture étant formée dans le moyeu pour servir de buse d'éjection d'air secondaire.
6. 6. Appareil de combustion selon la revendication 5, caractérisé en ce que le corps de tête est entouré, à sa périphérie externe, par un éléînent cylindrique qui délimite une chambre d'air secondaire av ec le carter de brûler, des ouvertures d'alimentation en air secondaire étant formées dans la paroi de l'élément cylindrique dans des positions où une communication est maintenu î.entre les passages d'air secondaire et la chambre d'air seccndaire par ces ouvertures d'alimentation en air secondaire, et en ce qu'un collecteur d'air annulaire est formé entre la périphérie interne de l'élément cylindrique et la périphérie externe du corps de tête, de façon à communiquer avec les pas âges d'air secondaire formés dans les bras du corps de tête,
7. 7. Appareil de combustion selon la revendication 4, caractérisé en ce que les organes avec orifices de formation de la flamme sont réak'sés de telle manière que le mélange de combustible gazéifié 2t d'air primaire s'écoule en un courant dont le débit est plus élevé dans la partie centrale que dans la partie périphérique externe.
8. 8. Appareil de combustion selon l'une des revendications 4 et 7, caractérisé en ce que les organes avec orifices de formation de la flamm ï comprennent une plaque d'égalisation de pression dans laquelle sont pratiquées des ouvertures, au moins une plaqi-s poreuse à orifices de formation de la flamme réalisée îous forme de treillis métallique et une plaque de retenue da ns laquelle sont formés les orifices de formation de la lamme, ces plaques étant superposées en une structure unitaire. .
9. 9. Appareil de combustion selon la revendication 8, caractérisé en ce queîî; orifices de formation de la flamme formés dans la plaque c"e retenue présentent chacun des parois en saillie vers l'ava.it le long de leur bord.
10. 10. Appareil de combustion selon la revendication 8, caractérisé en ce que des passages d'air auxiliaire sont formés à la périphérie des orifices de formation de la flamme pour délivrer de l'air secondaire auxiliaire à partir de prolongements des rayons qui délimitent les orifices de formation de la flamme.
11. 11. Appareil de combustion selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'air primaire et l'air secondaire sont délivrés par une soufflerie et en ce que le mélange de combustible gazéifié et d'air primaire est produit par mélange d'un combustible gazéifié obtenu par gazéification d'un combustible liquide avec l'air primaire délivré par le groupe soufflante.
12. 12. Appareil de combustion selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un mécanisme d'atomisation de combustible rotatif, délivrant le combustible liquide à un rotor en rotation, de sorte que le combustible liquide soit divisé en particules atomisées et diffusé par les forces centrifuges produites par le rotor en rotation dans l'air primaire délivré par le groupe soufflante, ainsi que des moyens de vaporisation pour chauffer et vaporiser les particules atomisées du liquide combustible diffusées par le rotor en rotation, les moyens de vaporisation produisant le combustible gazéifié qui est mélangé avec l'air primaire dans le mélange de combustible gazéifié et d'air primaire délivré à la tête de brûleur en vue de sa combustion.
13. 13. Appareil de combustion selon la revendication 12, caractérisé en ce que les moyens de vaporisation sont constitués d'un élément cylindrique entourant la périphérie externe du corps de tête.
14. 14. Appareil de combustion selon l'une des revendications

    I et 2, caractérisé en ce que les moyens de vaporisation comprennent une partie terminale antérieure qui s'étend jusqu'à un point où elle est mise en contact avec la flamme formée dans la tête de brûleur, constituant une zone de récupération de chaleur.
15. 15. Appareil de combustion selon l'une des revendications

    II à 14, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une plaque de redressement d'écoulement située en amont de la tête de brûleur, pour constituer des moyens destinés à ralentir temporairement le courant du mélange de combustible gazéifié et d'air primaire.