EP1941207B1

EP1941207B1 - Bruleur/generateur d'air chaud a allumage interne

Info

Publication number: EP1941207B1
Application number: EP05815272A
Authority: EP
Inventors: Jean-Claude Sarrazy
Original assignee: Sefmat
Current assignee: Sefmat
Priority date: 2005-10-28
Filing date: 2005-10-28
Publication date: 2011-07-06
Anticipated expiration: 2025-10-28
Also published as: ATE515666T1; US8678816B2; WO2007048886A1; EP1941207A1; CN101297159A; US20080241781A1; CN101297159B

Description

La présente invention concerne un brûleur/générateur d'air chaud à allumage interne.
Elle s'applique notamment, mais non exclusivement, aux brûleurs à gaz de type à buse intrinsèquement froide, apte à effectuer une combustion externe d'un mélange gazeux à grande vitesse.
On sait que les brûleurs de ce genre s'appliquent fréquemment au chauffage à basse température de film de matière plastique, par exemple de film de polyéthylène en vue de leur rétractation au moyen d'un flux gazeux provenant de la combustion d'un gaz combustible tel que du propane et de l'air.
Pour satisfaire à ce type d'application, le brûleur doit donc être conçu de manière à produire un flux gazeux présentant une température de l'ordre de 120° à 540°C à une distance prédéterminée du brûleur (distance à laquelle le film plastique à traiter doit être disposé).
A cette distance, la température doit être relativement homogène et le flux gazeux exempt de matière en combustion, si l'on veut éviter toute possibilité de brûlure, de roussissement et de boursouflure du film.
En vue de parvenir à ce résultat, on a déjà proposé un brûleur comprenant un dispositif d'injection apte à produire un flux de mélange gazeux combustible à haute vitesse et à injecter ce flux dans une tête de brûleur de forme tubulaire comportant successivement :

une chambre de récupération de pression présentant, dans le plan de symétrie de la tête, une forme divergente et à l'intérieur de laquelle le mélange gazeux provenant du dispositif d'injection se développe selon une configuration en éventail,
une chambre d'ignition de section sensiblement constante et rectangulaire,
deux déflecteurs qui prolongent respectivement les deux grands côtés de la chambre d'ignition, et qui convergent l'un vers l'autre, ces deux déflecteurs présentant deux bordures antérieures rectilignes formant entre elles un passage de largeur réduite, et
des moyens de diffusion pouvant comprendre une grille au même un ensemble de deux grilles, de forme sensiblement hémicylindrique fixée à l'intérieur de la tête au niveau de la jonction des deux chambres, ces moyens de diffusion formant une cloison bombée, axée parallèlement auxdites bordures, dans ledit plan de symétrie, et dont la concavité est orientée vers l'intérieur de la chambre de récupération de pression.

Dans ce brûleur, les moyens de diffusion peuvent être réalisés à partir d'un grillage ou d'une tôle perforée.
Il s'avère que, grâce à la structure précédemment décrite, la tête de brûleur ne se trouve pas léchée par la flamme et ne subit donc pas d'échauffement important.
Pour homogénéiser le front antérieur de la flamme et éviter que des orientations inopportunes du brûleur induisent des hétérogénéités de la flamme, on a proposé (demande de brevet FR 2 615 271 ) d'utiliser des formes circulaires pour les bordures antérieures de la chambre d'ignition et des déflecteurs ainsi que pour la grille de diffusion.
Par ailleurs, on sait que pour effectuer l'allumage de la flamme, on a déjà proposé d'utiliser une bougie d'allumage montée dans un logement tubulaire débouchant dans la chambre d'ignition grâce à un orifice prévu dans un emplacement de la paroi de ladite chambre situé au droit de la zone latérale de la grille.
Toutefois, on constate à l'usage que cette solution présente un grave inconvénient. En effet, le logement tubulaire de la bougie forme une cavité engendrant un régime turbulent du flux gazeux émis par les perforations de la grille. De ce fait, une combustion permanente autoentretenue du flux gazeux peut s'établir au niveau de cette cavité, causant un échauffement de la paroi de la chambre d'ignition, ce qui est contraire au but recherché.
Pour tenter de supprimer cet inconvénient, on a également proposé un dispositif d'allumage faisant intervenir une cavité d'allumage extérieure à la chambre d'ignition, et communiquant avec celle-ci grâce à un orifice de passage de section réduite prévu dans la paroi de la chambre d'ignition sensiblement au droit de la région frontale de la grille, la section de cet orifice étant prévue suffisamment petite pour faire en sorte que les perturbations du flux de mélange gazeux au niveau de cet orifice ne puissent pas engendrer un foyer de combustion parasite autoentretenu susceptible d'échauffer la paroi de la chambre d'ignition.
Néanmoins, cette solution présente un inconvénient résultant du fait que, lors de l'allumage, l'étincelle engendrée provoque une combustion brutale du mélange gazeux dans la chambre d'allumage. Les gaz en combustion sont éjectés et viennent alors allumer le flux de mélange gazeux qui sort des perforations centrales de la grille du brûleur. Il s'agit là d'une solution bruyante désagréable pour l'opérateur et pour les personnes qui se trouvent dans son entourage.
Par ailleurs, il s'avère qu'un problème important qui doit être résolu dans la conception d'un dispositif d'allumage direct est celui de la tension et de l'énergie des impulsions électriques qu'il convient d'appliquer aux électrodes d'allumage, pour obtenir un allumage efficace du mélange gazeux qui s'écoule à grande vitesse à l'intérieur du brûleur. En effet, pour réaliser un allumage direct, l'écart entre les électrodes doit être relativement important. Cette tension et cette énergie instantanée doivent donc être relativement élevées de sorte qu'il convient d'utiliser, d'une part, un générateur suffisamment puissant et, d'autre part, une liaison électrique entre le générateur et les électrodes qui soit particulièrement bien isolée de manière à éviter les pertes ou les perturbations en ligne.
L'invention a donc plus particulièrement pour but de supprimer tous ces inconvénients.
A cet effet, elle propose un brûleur à gaz à buse froide du type susdit dans lequel des moyens de diffusion simples ou multiples comprennent un orifice central dans lequel débouche une cheminée d'allumage qui s'étend axialement à l'intérieur de la chambre de récupération de pression, cette cheminée d'allumage délimitant une chambre d'allumage munie d'électrodes d'allumage en communication avec la chambre de récupération de pression du brûleur grâce à un orifice calibré.
Ainsi, en raison de la différence de pression existant entre l'orifice calibré et l'orifice de sortie de la cheminée d'allumage, il se crée, à l'intérieur de cette dernière, un écoulement de mélange gazeux à une vitesse inférieure à celle de l'écoulement gazeux à l'intérieur de la chambre de combustion et à une pression relativement basse. L'usage d'un orifice calibré orienté radialement permet d'éviter que son orifice extérieur ne se trouve dans une zone de surpression et que le mélange gazeux présent à l'intérieur de la chambre d'allumage ne soit soumis à des turbulences.
De ce fait, lors de l'allumage, l'étincelle engendrée entre les électrodes d'allumage provoque un allumage sans déflagration du mélange gazeux à l'intérieur de la chambre d'allumage, et une combustion qui se propage axialement jusqu'à la chambre de combustion du brûleur en provoquant ainsi l'allumage du brûleur.
Il s'avère que cette solution présente de multiples avantages :

La cheminée d'allumage est constamment balayée et refroidie par le mélange gazeux circulant dans la chambre de récupération de pression du brûleur.
Du fait qu'elle n'est pas directement soumise à l'action de la flamme engendrée dans le brûleur, cette cheminée d'allumage n'est pas le siège d'une élévation de température importante.
Du fait qu'elle n'est pas directement en contact avec les parois du brûleur, elle ne risque pas de provoquer une surchauffe de cette paroi.
Compte tenu du fait qu'il est possible d'engendrer à l'intérieur de la chambre d'allumage des conditions d'allumage (vitesse d'écoulement/pression/absence de turbulences) idéales, il est possible de disposer des électrodes de manière à obtenir des étincelles à l'aide d'impulsions de plus faible énergie et de plus faible tension que celles qui sont habituellement nécessaires. En conséquence, les dimensions du générateur utilisé et les exigences en matière d'isolation des conducteurs reliant le générateur aux électrodes peuvent être réduites.
Du fait qu'elle se trouve confinée à l'intérieur de la chambre de récupération de pression, la cheminée d'allumage est protégée contre des agressions extérieures; elle peut donc être réalisée à l'aide d'éléments plus légers et plus précis.

Avantageusement, la chambre d'allumage tubulaire pourra être prolongée à l'une de ses extrémités d'une cheminée de section de passage minimale pour éviter tout retour de flamme mais permettre néanmoins la propagation du mélange gazeux en cours de combustion servant à l'allumage, et dont l'autre extrémité pourra être refermée par une douille en matière isolante munie d'une électrode d'allumage coaxiale. Cette électrode coopère avec au moins une portion annulaire du corps réalisée en un matériau électriquement conducteur qui constitue une deuxième électrode d'allumage entourant la première.
Par ailleurs, le brûleur précédemment décrit pourra être conçu de manière à pouvoir être équipé d'un prolongateur consistant en un élément tubulaire, éventuellement télescopique pouvant s'intercaler entre la tubulure du dispositif d'injection et la tête du brûleur.
Or, l'usage d'un tel prolongateur pose au moins trois problèmes, à savoir :

Un premier problème résultant du fait que lors de l'extinction du brûleur il demeure à l'intérieur de l'ensemble formé par la tête du brûleur le prolongateur et la tubulure d'injection un volume de mélange gazeux relativement important. Or, au moment de l'arrêt du brûleur la vitesse d'écoulement du mélange gazeux, notamment au travers de la grille de diffusion s'abaisse avant de devenir nulle. De ce fait, en dessous d'une certaine vitesse d'écoulement des moyens de diffusion dont les perforations ont été déterminées de manière à obtenir dans la chambre d'ignition un flux important de gaz à relativement haute vitesse, ne retient plus la flamme. C'est la raison pour laquelle la combustion se propage à l'intérieur du susdit ensemble en engendrant une légère explosion. Cette explosion qui n'est pas dénuée de tout risque présente surtout l'inconvénient d'être bruyante et, de ce fait, difficilement admissible en usine ou sur un chantier.
Un deuxième problème résultant du fait que le prolongateur est réalisé en un matériau électriquement conducteur et est porté à la masse du générateur électrique (piézoélectrique). De ce fait, le conducteur qui passe dans le prolongateur pour relier la sortie du générateur électrique à l'électrode d'allumage disposée dans la chambre d'allumage, constitue avec ledit prolongateur un condensateur dont la capacité est fonction de la longueur du prolongateur et de la disposition du conducteur à l'intérieur dudit prolongateur. Ce condensateur présente l'inconvénient d'absorber une fraction importante de la charge électrique délivrée par le générateur électrique au moment de l'allumage. La charge appliquée à l'électrode d'allumage se trouve donc affaiblie.
Un troisième problème résulte du fait que les gaz propulsés à grande vitesse par la tubulure d'injection ne se mélangent pas de façon homogène à l'intérieur du prolongateur. Cette hétérogénéité est elle-même fonction de la longueur du prolongateur. L'usage de déflecteurs destinés à créer des perturbations dans l'écoulement gazeux afin d'améliorer cette homogénéité présente néanmoins l'inconvénient de ralentir l'écoulement, ce qui est contraire à l'effet recherché dans un brûleur à grande vitesse.

L'invention a donc plus également pour but de résoudre ces problèmes.
Ainsi, dans le but de résoudre le premier problème, elle propose de disposer à l'intérieur de la chambre d'ignition, une grille supplémentaire ou tamis dont la maille est inférieure à celle de la grille de diffusion mais dont la section de passage totale (somme des section de toutes les mailles) est supérieure à celles des moyens de diffusion de manière à éviter un retour de flammes à l'intérieur du prolongateur sans cependant provoquer un ralentissement notoire du flux gazeux.
Avantageusement, cette grille supplémentaire pourra être disposée à demeure à l'intérieur de la chambre de récupération de pression, contre ou à proximité immédiate des moyens de diffusion. Dans le cas où l'on utilise une double grille de diffusion, cette grille supplémentaire pourra être disposée entre les deux grilles de diffusion.
Dans le but de résoudre les deuxième et troisième problèmes précédemment évoqués, l'invention propose d'utiliser un conducteur électrique rigide comportant une portion qui s'étend obliquement entre les deux organes de connexion respectivement situés aux extrémités du prolongateur. Ce conducteur électrique vient se connecter :

d'une part, par l'une de ses extrémités, sur une rondelle électriquement conductrice servant de diffuseur électrique annulaire, montée dans un manchon tubulaire isolant prévu à l'extrémité du prolongateur sur lequel s'engage la tête du brûleur, et
d'autre part, à un doigt de connexion électrique coaxial, monté sur un support électriquement isolant dans la deuxième extrémité, le connecteur formant de préférence un coude, de manière à atteindre une région symétrique de celle du raccordement à la rondelle conductrice avant de revenir vers le doigt de connexion électrique. Bien entendu, la distance séparant la paroi du prolongateur des extrémités de la portion oblique du conducteur électrique, doit être supérieure à une distance déterminée de manière à éviter la formation d'arcs électriques parasites.

Grâce à ces dispositions, la capacité du condensateur formé entre le conducteur et le prolongateur demeure dans les limites de l'acceptable, compte tenu des performances du dispositif d'allumage précédemment décrit. Par ailleurs, la partie oblique du conducteur provoque une perturbation progressive du flux gazeux sur toute la longueur du prolongateur, et sur l'ensemble de sa section. Cette perturbation qui permet d'obtenir un mélange gazeux homogène n'engendre cependant pas un ralentissement notable du flux gazeux et ce, en raison de sa progressivité le long de la portion oblique du conducteur.
Dans le cas où le prolongateur est télescopique, le conducteur électrique pourra être réalisé en au moins deux éléments rigides, l'un de ces deux éléments étant tubulaire tandis que l'autre consiste en une tige cylindrique qui s'engage étroitement dans l'élément tubulaire. Ces deux éléments présentent au moins partiellement la même oblicité.
L'avantage de la disposition précédemment décrite consiste alors en ce que du fait de la géométrie du conducteur, l'engagement et le coulissement des deux éléments s'effectue légèrement à force avec une friction entre les deux éléments. De ce fait, il existe toujours entre les deux éléments une zone de contact avec pression de contact. On obtient ainsi une excellente liaison électrique qui élimine les risques de formation d'arcs électriques, contrairement à la solution qui consisterait à utiliser deux éléments de conducteur télescopiques axés parallèlement à l'axe de coulissement des deux parties coulissantes du prolongateur.
Des modes d'exécution de l'invention seront décrits ci-après, à titre d'exemples non limitatifs, avec référence aux dessins annexés dans lesquels :

La figure 1 est une coupe dans un plan vertical d'un brûleur court à haute vitesse de type à buse froide ;
La figure 2 est une coupe schématique illustrant le principe de fonctionnement du brûleur représenté figure 1 ;
La figure 3 est une vue schématique, en perspective, de la tête du brûleur;
La figure 4 est une coupe à plus grande échelle de la tête du brûleur représenté figure 1 ;
La figure 5 est une vue en coupe partielle d'une variante d'exécution du brûleur de la figure 1 équipé d'un prolongateur ;
La figure 6 est une coupe partielle des variantes techniques concernant le système d'encliquetage du prolongateur et la connexion de l'électrode d'allumage ;
La figure 7 est une coupe partielle schématique d'un prolongateur télescopique.

Dans l'exemple représenté sur les figures 1 à 3, le brûleur selon l'invention comprend un dispositif d'injection 1 apte à transmettre à la tête du brûleur 2, un flux de mélange gazeux combustible.
Ce dispositif d'injection 1 fait plus particulièrement intervenir :

une tubulure 3 formée en deux tronçons, à savoir un tronçon postérieur convergent 4 et un tronçon antérieur 5 sensiblement divergent,
une buse d'injection 6 montée dans le tronçon convergent 4, cette buse 6 étant raccordée à une source de gaz inflammable présentant une pression de l'ordre de 1 à 4 bars, et
au moins une ouverture de passage d'air 7 située dans la zone annulaire comprise entre ladite buse 6 et ledit tronçon 4.

Ce dispositif forme donc une pompe à jet qui entraîne l'air provenant de l'ouverture 7 et engendre dans la portion convergent 4 de la tubulure 3 (point I) un flux de mélange gazeux à haute vitesse, de l'ordre de 12 660 mètres/minute.
La tête du brûleur 2, de forme tubulaire, se compose quant à elle de deux parties métalliques électriquement conductrices, qui délimitent successivement une chambre de récupération de pression 10 qui se raccorde à la tubulure et une chambre d'ignition 11 qui débouche à l'air libre.
La chambre de récupération de pression 10 présente au-delà de sa zone de raccordement à la tubulure 3, une forme évasée délimitée par deux parois convergentes 12, 13, de largeur croissante et deux parois latérales divergentes 14, 15 de largeur décroissante. Comme ceci est visible sur les figures 2 et 3, les bordures antérieures 16, 17 des deux parois convergentes 12, 13 présentent des formes circulaires coaxiales.
La chambre d'ignition 11 présente une forme également évasée. Toutefois, dans cet exemple, elle est délimitée par deux parois parallèles 18, 19 qui prolongent les deux parois convergentes 12, 13, et deux parois latérales divergentes 20, 21 qui prolongent les parois latérales 14, 15, respectivement selon les mêmes orientations. Les bordures antérieures 22, 23 des deux parois 18, 19 sont circulaires et s'étendent coaxialement aux bordures 16, 17.
Ces deux chambres 10, 11 sont séparées l'une de l'autre par une double grille de diffusion 24 qui consiste en deux pièces de tôle perforées présentant la forme d'un secteur torique de section sensiblement hémicylindrique, et dont le grand rayon de courbure correspond sensiblement à celui des bordures antérieures 16, 17 des parois convergentes 12, 13. La tôle perforée, côté chambre de récupération de pression 10, présente en son centre une longue et étroite découpe oblongue.
La fixation de cette grille de diffusion 24 à l'intérieur de la tête du brûleur 2 est effectuée dans la zone de jonction des chambres 10 et 11, la concavité de cette grille étant orientée vers la chambre de récupération de pression 10.
Les parois 18 et 19 de la chambre d'ignition 11 sont prolongées par deux déflecteurs 30, 31 de forme circulaire qui convergent sensiblement l'un vers l'autre et présentent deux bordures respectives 32, 33 coaxiales formant entre elles un espace de passage de largeur inférieure à la largeur des côtés latéraux 20, 21 de la chambre d'ignition 11.
Le principe de fonctionnement de cette tête de brûleur est alors le suivant :

A l'intérieur de la chambre de récupération de pression 10, la vitesse du mélange gazeux subit une légère diminution tandis qu'il se développe dans une configuration en éventail. Au niveau de la grille de diffusion 24, il se forme alors une zone de pression relativement homogène, due à une conversion de l'énergie cinétique des flux gazeux.

Au travers des perforations de la grille 24, le mélange combustible forme une succession de jets à nouveau accélérés (point N à 2400 m/mn, figure 2).
Dans la partie médiane de la grille 24, ces jets sont orientés axialement tandis que dans les parties latérales, ils sont sensiblement radiaux et viennent buter sur les parois 18, 19 et sur les déflecteurs 30, 31.
On constate que dans la partie médiane de la grille 24, l'écoulement gazeux formé par les jets subit une décélération ΔV₁ (point O à 1600m/mn). Ceci provient du fait qu'au sortir des perforations de la zone médiane de la grille 24, il se produit une détente du mélange combustible, cette détente étant favorisée par la distribution en jets du flux gazeux. Cette diminution de la vitesse d'écoulement permet à la combustion de s'établir à une légère distance de la grille 24.
Au-delà du point O, la combustion du mélange gazeux s'établit et l'on constate une légère accélération des gaz (dilatation due à la combustion). Toutefois, la vitesse au point OO (figure 2) demeure inférieure à celle mesurée au point N.
Au sortir de la grille de diffusion 24, la vitesse du flux gazeux n'est pas homogène, ce qui devrait, en principe conduire à une hétérogénéité de la flamme.
Cet inconvénient se trouve supprimé grâce à l'emploi des déflecteurs 30, 31 qui servent à dévier les zones d'écoulement de mélange combustible issues des parties latérales de la grille 24 et à les faire légèrement converger vers la région centrale du flux gazeux.
Parallèlement, la vitesse de cet écoulement gazeux se trouve ramenée, par effet d'entraînement, sensiblement à celle de la partie centrale du flux. La combustion du mélange gazeux forme alors, au-delà des bordures antérieures des déflecteurs 30, 31, une flamme en forme d'éventail.
Conformément à l'invention, ce dispositif d'allumage fait intervenir une chambre d'allumage cylindrique 43 qui s'étend coaxialement à la tête 2 du brûleur à l'intérieur de la chambre de récupération de pression 10 par l'intermédiaire d'une cheminée d'allumage 44 qui traverse la double grille perforée 24 en son centre et débouche dans la chambre d'ignition 11 tandis que dans l'autre extrémité de la chambre d'allumage, s'engage une douille tubulaire isolante 41 à alésage étage dans laquelle est disposée une électrode d'allumage cylindrique 42 présentant trois étagements successifs 42', 42", 42"' correspondant aux étagements dudit alésage.
L'étagement 42' de l'électrode 42 qui présente le plus petit diamètre dépasse à l'extérieur de la douille 41, à l'intérieur d'une chambre d'allumage 43.
L'étagement 42"' de plus grand diamètre s'étend quant à lui à l'extérieur de la douille 41 jusqu'au niveau du raccordement entre la tubulure 3 et la tête 2 du brûleur.
En fait, l'ensemble d'allumage 40 électriquement conducteur comporte : une première partie tubulaire 44 de faible section de passage, la cheminée d'allumage, dont une extrémité s'engage au travers de la double grille 24 et de l'autre côté une deuxième partie tubulaire 45 de plus grande section intérieure fermée, du côté opposé à la cheminée, par la douille isolante 41 de l'électrode 42.
Cette deuxième partie tubulaire 45 délimitée par la première partie tubulaire 44 et la douille en matière isolante 41 équipée de l'électrode 42, représente la chambre d'allumage 43 dans laquelle débouche un orifice calibré 46 prévu dans l'élément tubulaire 45, cet orifice calibré 46 s'étendant radialement.
L'ensemble d'allumage 40 est en contact électrique avec deux parties électriquement conductrices de la tête 2 du brûleur, d'une part, par l'intermédiaire de la double grille 24 et, d'autre part, par une pièce de maintien 47 électriquement conductrice qui s'étend radialement dans la chambre de récupération de pression 10.
La tête 2 du brûleur s'emmanche sur l'extrémité de la tubulure 3 au moyen d'un assemblage permettant d'assurer à la fois une étanchéité et une bonne connexion électrique, étant entendu que la tubulure 3 est électriquement raccordée à la masse d'un générateur piézoélectrique logé dans une poignée P solidaire de ladite tubulure 13. L'actionnement du générateur piézoélectrique est assuré grâce à une gâchette G équipant la poignée P.
Cet assemblage fait intervenir trois gorges coaxiales successives 48, 49, 50 axialement décalées, prévues dans la zone d'emboîtement de la tubulure 3, deux joints toriques 51, 52 en matière résiliente, respectivement disposés dans la première 48 et la troisième gorge 50 et une lame métallique 53 de retenue, déformable élastiquement, dont l'extrémité incurvée 54 est destinée à venir s'engager dans la gorge centrale 49, cette lame métallique étant solidaire de la tête du brûleur.
Cette disposition permet d'obtenir un assemblage rapide étanche en dépit des tolérances de fabrication de la tête 2 et de la tubulure 3, un bon contact électrique grâce à la languette 53 et aux zones de contact entre la tête 2 et la tubulure 3, et une étanchéité grâce au joint torique 52 (le joint torique 51 assurant essentiellement un rôle de guidage et de retenue).
Le générateur piézoélectrique est par ailleurs relié à l'électrode d'allumage 42 grâce à un fil conducteur électrique 63 et un connecteur situé au niveau de la zone d'emboîtement de la tubulure 3.
Dans cet exemple, ce connecteur fait intervenir un support collecteur isolant 55 se présentant sous la forme d'un manchon tubulaire étagé, en matière isolante, comprenant un premier étagement 56 qui s'emboîte dans la tubulure 3 et un second étagement 57 de diamètre extérieur plus important qui présente une surface intérieure formant une gorge annulaire 58.
Dans cette gorge annulaire, sont disposés, d'une part, une rondelle électriquement, conductrice 59 connectée au fil conducteur électrique 63 et servant de diffuseur électrique annulaire et, d'autre part, un ressort métallique hélicoïdal 60 dont l'extrémité située vers l'extérieur de la tubulure est prolongée par un brin rectiligne 61 radial qui s'étend diamétralement.
La longueur de la partie dépassante de l'électrode 42 est déterminée de manière à ce que, en position assemblée de la tête 2 sur la tubulure 3, le brin rectiligne 61 du ressort 60 s'engage dans une gorge radiale 62 réalisée dans l'extrémité de l'électrode 42 et demeure appliquée dans le fond de cette gorge 62 afin de pouvoir entraîner le ressort 60 en rotation sur la rondelle électriquement conductrice 59 lors de la rotation de la tête de brûleur 2, l'ensemble formant ainsi un collecteur tournant. (Avantageusement, l'extrémité de l'électrode pourra comprendre deux gorges radiales à 90° l'une de l'autre).
Grâce à ces dispositions, et en particulier à la compression du ressort entre le brin rectiligne 61 et la rondelle 59, on obtient un excellent contact électrique d'une part entre le brin rectiligne 61 et l'électrode 42, d'autre part entre la rondelle métallique 59 et la dernière spire rapprochée meulée du ressort 60.
Une variante de cette construction figure 6, consiste à remplacer le susdit ressort 60 par le ressort 60' et la rondelle 60" comportant une forme de manoeuvre axiale 60"' reliée à sa partie périphérique par un ou plusieurs bras de liaison. Cette forme de manoeuvre s'engage dans ou autour de la forme opposée 62' de l'électrode 74' pour pouvoir entraîner en rotation la rondelle 60" sur le ressort 60' en appui sur la rondelle électriquement conductrice 59 lors de la rotation de la tête de brûleur 2, l'ensemble formant ainsi un collecteur tournant.
Comme précédemment mentionné, un avantage de la solution précédemment décrite consiste en ce que le mélange gazeux qui s'écoule dans la tubulure 3 voit sa pression s'accroître dans la chambre de récupération de pression 10 en raison de la présence de la double grille 24, tandis qu'elle s'abaisse au sortir de cette double grille 24 dans la chambre de combustion 11.
Du fait de cette différence de pression et de la présence de l'orifice calibré 46, il se produit un écoulement de mélange gazeux à l'intérieur de la cheminée d'allumage 40.
Lorsque le générateur piézoélectrique est actionné par l'intermédiaire de la gâchette G, l'impulsion électrique produite est appliquée à l'électrode 42 et à l'ensemble d'allumage 40 qui joue le rôle d'une deuxième électrode.
Cette disposition permet en outre d'effectuer une rotation de la tête 2 du brûleur par rapport à la tubulure 3 sans provoquer de disfonctionnement du brûleur ni de son système d'allumage.
Il se produit donc entre ces deux électrodes une étincelle qui provoque la combustion du mélange gazeux présent dans la chambre d'allumage 43. Ce mélange gazeux en combustion se déplace le long de la cheminée 44 jusqu'à atteindre son orifice de sortie O. Dès que le volume de mélange gazeux en combustion présent dans la chambre de combustion 11 est suffisant, le mélange gazeux délivré par les orifices de la double grille 24 s'enflamme et, en conséquence, produit une légère augmentation de pression provoquant l'extinction du mélange gazeux à l'intérieur de la cheminée.
Comme précédemment mentionné, le brûleur/générateur d'air chaud peut comprendre un prolongateur tubulaire 70 venant s'intercaler entre l'extrémité antérieur de la tubulure 3 et la tête 2 du brûleur. Dans ce cas pour éviter les retours de flamme au moment de l'arrêt du brûleur, un tamis est disposé derrière ou à la place de la grille ayant une découpe oblongue dans la chambre de récupération de pression, ou entre les deux grilles. Ce tamis GS comprend un orifice central par lequel passe la cheminée 44.
Dans l'exemple illustré sur la figure 5, ce prolongateur 70 consiste en un tube rigide, éventuellement coudé présentant, d'un côté, un profil d'assemblage femelle PF d'un type similaire à celui utilisé dans la tête du brûleur.
Toutefois, dans ce cas, à la place de la lame flexible d'encliquetage 53, ce profil d'assemblage femelle pourra comprendre suivant figure 6 un encliquetage comprenant une bille 71 retenue à l'intérieur d'un perçage conique 72 par une bague élastique 73, de manière à ce qu'elle puisse partiellement s'engager dans la gorge centrale 49 de l'extrémité de la tubulure 3.
Par ailleurs, figure 5, le prolongateur 70 est muni, au niveau de ce profil d'assemblage femelle, d'un doigt de contact électrique coaxial 74 monté sur un support en matière électriquement isolante 75 fixé grâce au support 47 à l'intérieur du prolongateur 70 à la base du profil d'assemblage PF.
Ce doigt de contact électrique 74 comprend d'une façon analogue à celle de l'électrode 42, deux gorges radiales en croix 76 destinées à recevoir le brin rectiligne radial 61 du ressort 60.
L'extrémité antérieure du prolongateur destinée à recevoir la tête 2 du brûleur présente un profil d'assemblage mâle PM identique à celui prévu à l'extrémité de la tubulure 3 et qui ne sera donc pas décrit à nouveau.
La rondelle de diffusion électrique 59' équipant ce profil d'assemblage mâle PM est alors reliée au doigt de contact électrique 74 par l'intermédiaire d'une tige de liaison 77 électriquement conductrice. Cette tige de liaison présente au-delà de sa connexion à la rondelle 59' un tronçon rectiligne qui s'étend obliquement par rapport à l'axe longitudinal du prolongateur. Les deux extrémités de ce tronçon sont symétriques par rapport à un point médian situé sur ledit axe longitudinal. L'extrémité est raccordée au doigt de contact électrique grâce à une portion comprenant un segment sensiblement radial et deux extrémités coudés. Les avantages de cette disposition ont été précédemment décrits et ne seront donc pas exposés à nouveau.
Eventuellement, la rallonge pourra être coudée et/ou extensible télescopiquement.
Dans ce dernier cas, elle pourra être réalisée en au moins deux tronçons tubulaires coulissant l'un dans l'autre équipés de moyens permettant d'assurer un blocage axial temporaire et limitant les mouvements de rotation l'un par rapport à l'autre.
Dans ce cas, le fil conducteur de liaison 77 pourra être réalisé en spirale à l'aide de matériaux à mémoire de forme, le diamètre des spires étant inférieur au diamètre intérieur de la rallonge. Cette solution permet d'obtenir une liaison électrique extensible qui ne perturbe que dans une très faible mesure le flux de mélange gazeux circulant dans le prolongateur.
Dans l'exemple illustré sur la figure 7, le prolongateur se compose de deux éléments tubulaires cylindriques 81, 82 de diamètre légèrement différents qui s'emboîtent l'un dans l'autre télescopiquement.
L'extrémité de l'élément tubulaire 81 opposée à la zone d'emboîtement comprend un dispositif de connexion similaire à celui qui a été décrit au regard de la figure 5 et qui comprend un manchon tubulaire 83 en matériau électriquement isolant, qui s'emboîte partiellement dans l'élément 81. Ce manchon tubulaire 83 présente un décrochement d'alésage 84 contre lequel est disposée une rondelle électriquement conductrice 85 munie d'une patte de connexion 86 en saillie vers l'intérieur. Cette patte de connexion présente un perçage au travers duquel passe une vis de fixation venant se visser dans une douille électrique 87 sur laquelle s'engage un tube de connexion électriquement conducteur 88. Cette douille 87 est disposée à l'intérieur d'une gaine 89 en matière électriquement isolante solidarisée au manchon 83 par une entretoise.
Contre la rondelle 85 est maintenu appliqué un organe de connexion rotatif comprenant un élément annulaire 90 en contact avec la rondelle 85 et un élément rectiligne 91 muni d'un gaufrage central qui relie deux points diamétralement opposés de l'élément annulaire 90.
Le maintien de cet élément annulaire 90 en contact de la rondelle 85 est assuré au moyen d'une bague 92 en matière électriquement isolante qui s'emboîte dans le manchon tubulaire 83.
De la même façon que le brin rectiligne 61 selon la figure 5, l'élément rectiligne 91 est destiné à venir en appui sur la face antérieure de l'électrode 42 de la tête du brûleur. Néanmoins, dans ce cas, au lieu de s'engager dans la gorge radiale 62 selon la figure 4, elle s'engage dans des espaces compris entre des tétons axialement en saillie, prévus sur la face frontale d'un manchon tubulaire MT dans lequel s'engage l'extrémité de l'électrode 42. Avantageusement, le manchon MT pourra comprendre cinq tétons T uniformément répartis sur sa circonférence.
A l'intérieur de l'élément tubulaire 81, le tube de connexion rectiligne 88 s'étend obliquement par rapport à l'axe longitudinal du prolongateur.
Ce tube 88 s'étend jusqu'à l'autre extrémité de l'élément 81. Au niveau de cette extrémité, il est maintenu en position, dans la région centrale de l'élément tubulaire 81 par un support radial 93 réalisé en une matière électriquement isolante solidaire d'un manchon isolant 94 partiellement engagé dans l'élément 81.
L'extrémité de l'élément tubulaire 82 située à l'opposée de la zone d'emboîtement renferme un doigt de contact 95 similaire au doigt 76 précédemment décrit, monté sur un support 96 en matière électriquement isolante, et muni de deux gorges radiales en croix destiné à recevoir le brin rectiligne radial 61 du ressort 60 équipant l'extrémité de la tubulure 3. A l'opposé des gorges radiales, le doigt de contact 95 comprend une cavité cylindrique dans laquelle s'engage une tige électriquement électrique 97. Cette tige 97 comprend, à la sortie de la cavité, un premier coude 98 puis une portion sensiblement radiale 99 qui s'étend jusqu'à atteindre une région située à une distance déterminée D de la paroi de l'élément tubulaire 82.
La tige 97 présente alors un second coude 100 qui s'étend obliquement par rapport à l'axe longitudinal du prolongateur, pour venir s'introduire dans le tube de connexion électrique 88 (l'oblicité du tube 88 étant sensiblement égale à l'oblicité de la tige 97).
Ainsi, lorsqu'on provoque un déplacement relatif des deux éléments tubulaires 81, 82 on provoque un coulissement de la tige 97 à l'intérieur du tube 88. Parallèlement, on provoque une flexion élastique de la tige 97 dans sa partie située à l'extérieur du tube 88. De ce fait, on obtient en permanence un contact électrique avec pression de contact, entre la tige 97 et le tube 88 quelle que soit la position relative des éléments tubulaires 81, 82. De même on élimine tout jeu susceptible d'être le siège d'arcs électriques lors du processus d'allumage. Comme précédemment mentionné, cette solution procure en outre l'avantage de provoquer une homogénéisation progressive du flux gazeux sans provoquer de ralentissement notable de ce flux.
Un autre avantage de celle solution consiste en ce que les éléments tubulaires 81 et 82 peuvent faire l'objet de rotations relatives sans engendrer de perturbation au niveau de la liaison électrique.

Claims

Brûleur/générateur d'air chaud à allumage interne du type comprenant un dispositif d'injection apte à produire un flux de mélange gazeux combustible à haute vitesse et à injecter ce flux dans une tête de brûleur (2), de forme tubulaire comportant successivement une chambre de récupération de pression (10), une chambre d'ignition (11) et des moyens de diffusion (24) simple ou multiple fixée à l'intérieur de la tête (2) au niveau de la jonction des deux chambres,
caractérisé en ce que des moyens de diffusion (24) comprennent un orifice central dans lequel débouche une cheminée d'allumage (44) qui s'étend axialement à l'intérieur de la chambre de récupération de pression (10), cette cheminée d'allumage (44) délimitant une chambre d'allumage (43) munie d'électrodes d'allumage (42) en communication avec la chambre de récupération de pression (10) du brûleur (2) grâce à un orifice calibré (46).
Brûleur selon la revendication 1,
caractérisé en ce que le susdit orifice calibré (46) est orienté radialement par rapport à l'axe longitudinal de la tête (2) du brûleur.
Brûleur selon l'une des revendications 1 et 2,
caractérisé en ce qu'il comprend un ensemble d'allumage (40) présentant une chambre d'allumage (43) tubulaire délimitée d'un côté par la cheminée d'allumage de faible section de passage (44) et refermée du côté opposé à son ouverture dans la chambre d'ignition par une douille en matière isolante (41) munie d'une première électrode d'allumage coaxiale (42).
Brûleur selon la revendication 3,
caractérisé en ce que ladite électrode (42) coopère avec au moins une portion annulaire du corps réalisée en un matériau électriquement conducteur qui constitue une deuxième électrode d'allumage entourant la première (42).
Brûleur selon la revendication 2,
caractérisé en ce que le susdit orifice calibré (46) est situé dans la chambre d'allumage (43).
Brûleur selon l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que la cheminée d'allumage (40) est réalisée en matériaux métalliques électriquement conducteurs.
Brûleur selon l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que les susdites électrodes sont reliées à un générateur d'impulsions électriques logé dans la poignée du brûleur.
Brûleur selon l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que les susdits moyens de diffusion comprennent au moins une grille de diffusion.
Brûleur selon la revendication 8,
caractérisé en ce que la tête du brûleur comprend une grille supplémentaire ou tamis dont la maille est inférieure à celle de la grille de diffusion mais dont la section de passage totale est supérieure à celle de ladite grille de diffusion.
Brûleur selon la revendication 9,
caractérisé en ce que la susdite grille supplémentaire ou tamis est disposée à demeure à l'intérieur de la chambre de récupération de pression.
Brûleur selon la revendication 9,
caractérisé en ce que les moyens de diffusion comprennent deux grilles de diffusion et en ce que la grille supplémentaire est disposée entre les deux grilles de diffusion.
Brûleur selon l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que la tête du brûleur s'emmanche sur l'extrémité de la tubulure du dispositif d'injection au moyen d'un assemblage incluant des moyens d'étanchéité et des moyens de connexion électrique autorisant une rotation de la tête du brûleur par rapport à la tubulure.
Brûleur selon la revendication 12,
caractérisé en ce que le susdit assemblage fait intervenir trois gorges coaxiales successives (48, 49, 50) axialement décalées, prévues dans la zone d'emboîtement de la tubulure (3), deux joints toriques (51, 52) en matière résiliente, respectivement disposés dans la première (48) et la troisième (50) gorges et une lame métallique (53) de retenue, déformable élastiquement, dont l'extrémité incurvée (54) est destinée à venir s'engager dans la gorge centrale (49), cette lame métallique étant solidaire de la tête du brûleur.
Brûleur selon l'une des revendications 7 à 13,
caractérisé en ce que le générateur piézoélectrique est relié à l'électrode d'allumage (42) grâce à un fil conducteur électrique (63) et un collecteur situé au niveau de la zone d'emboîtement de la tubulure (3).
Brûleur selon la revendication 14,
caractérisé en ce que le susdit collecteur comprend un support collecteur isolant (55) se présentant sous la forme d'un manchon tubulaire qui s'emboîte dans ou sur la susdite tubulure (3).
Brûleur selon la revendication 15,
caractérisé en ce que le support collecteur isolant du susdit collecteur est muni d'une gorge annulaire logeant un ressort en spirale (60) en appui sur une rondelle électriquement conductrice (59) connectée au susdit fil conducteur et dont une extrémité du ressort (60) est prolongée par un brin rectiligne radial et, d'autre part, au moins une gorge radiale (62) réalisée dans l'extrémité postérieure de la première électrode et disposée de manière à ce qu'en fin d'assemblage de la tête du brûleur (2) sur la tubulure (3), le brin rectiligne (61) vienne en appui dans le fond de la gorge (62).
Brûleur selon la revendication 15,
caractérisé en ce que le support collecteur isolant du susdit collecteur est muni d'une gorge annulaire logeant un ressort en spirale (60') en appui d'un côté sur une rondelle électriquement conductrice (59) connectée au susdit fil conducteur et dont l'autre côté est en appui sur une rondelle (60") comportant une forme de manoeuvre axiale (60"') reliée à sa partie périphérique par un ou plusieurs bras de liaison et d'autre part une forme de manoeuvre opposée (62') réalisée dans l'extrémité postérieure de la première électrode et disposée de manière à ce qu'en fin d'assemblage de la tête du brûleur (2) sur la tubulure (3) cette forme de manoeuvre s'engage dans ou autour de la forme opposée (60"') de la rondelle (60").
Brûleur selon l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce qu'il comprend un prolongateur tubulaire (70) venant s'intercaler entre l'extrémité antérieure de la tubulure (3) et la tête (2) du brûleur.
Brûleur selon la revendication 18,
caractérisé en ce qu'il comprend une liaison électrique passant à l'intérieur du prolongateur, cette liaison électrique consistant en une tige de liaison présentant un tronçon rectiligne qui s'étend obliquement par rapport à l'axe longitudinal du prolongateur.
Brûleur selon la revendication 18,
caractérisé en ce que le prolongateur consiste en un tube rigide, éventuellement coudé, présentant d'un côté un profil d'assemblage femelle apte à se connecter sur le profil d'assemblage mâle de l'extrémité de la tubulure (3) et, de l'autre côté, un profil d'assemblage mâle (PM) identique à celui de la tubulure, en ce qu'au niveau de la base du profil d'assemblage femelle, le prolongateur comprend un doigt de contact électrique coaxial (74) monté sur un support en matière électriquement isolante (75), ce doigt de contact électrique comprenant au moins une gorge radiale 76 destinée à recevoir le brin rectiligne radial (61) du ressort (60) du profil d'assemblage mâle de la tubulure (3), et en ce que la rondelle de diffusion électrique (59') équipant ce profil d'assemblage mâle (PM) est alors reliée au doigt de contact électrique (74) par l'intermédiaire d'un fil conducteur (77) de liaison éventuellement souple gainé dans un revêtement isolant.
Brûleur selon la revendication 20,
caractérisé en ce que le doigt de contact électrique du prolongateur comporte une forme de manoeuvre qui s'engage dans ou autour de la forme opposée (60"') de la rondelle (60").
Brûleur selon l'une des revendications 20 et 21,
caractérisé en ce que le profil d'assemblage femelle du prolongateur est similaire à celui de la tête du brûleur à la différence que la languette flexible est remplacée par un encliquetage à bille.
Brûleur selon l'une des revendications 18 à 22,
caractérisé en ce que le prolongateur est extensible télescopiquement et en ce que, dans ce cas, la liaison électrique comprend un fil conducteur de liaison réalisé en spirale à l'aide de matériaux à mémoire de forme.
Brûleur selon l'une des revendications 18 à 22,
caractérisé en ce que le prolongateur est extensible télescopiquement, et en ce que la liaison électrique est réalisé en au moins deux éléments rigides obliques relativement à l'axe longitudinal du prolongateur, l'un de ces deux éléments étant tubulaire tandis que l'autre consiste en une tige cylindrique qui s'engage étroitement dans l'élément tubulaire.
Brûleur selon la revendication 24,
caractérisé en ce que les deux éléments de conducteur présentent au moins partiellement la même oblicité.
Brûleur selon l'une des revendications 18 à 25,
caractérisé en ce que le prolongateur comprend deux éléments tubulaires cylindriques (81, 82) qui s'emboîtent l'un dans l'autre télescopiquement, l'extrémité de l'un de ces éléments tubulaires comprenant, à l'opposé de la zone d'emboîtement, un manchon tubulaire (83) en matériau électriquement isolant, qui s'emboîte partiellement dans l'élément (81), ce manchon tubulaire (83) présentant un décrochement d'alésage (84) contre lequel est disposée une rondelle électriquement conductrice (85) munie d'une patte de connexion (86) en saillie vers l'intérieur, connectée à la susdite liaison électrique, en ce que, contre la rondelle (85) est maintenu appliqué un organe de connexion rotatif comprenant un élément annulaire (90) en contact avec la rondelle (85) et un élément rectiligne (91) muni d'un gaufrage central qui relie deux points diamétralement opposés de l'élément annulaire (90), le maintien de cet élément annulaire (90) en contact de la rondelle (85) étant assuré au moyen d'une bague (92) en matière électriquement isolante qui s'emboîte dans le manchon tubulaire (83), et en ce que le brin rectiligne (61) de l'élément rectiligne (91), qui est destiné à venir en appui sur la face antérieure de la susdite électrode (42) s'engage dans des espaces compris entre des tétons axialement en saillie, prévus sur la face frontale d'un manchon tubulaire (MT) dans lequel s'engage l'extrémité de l'électrode (42).