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Brûleur à gaz à combustion de surface
L'invention se situe dans le domaine des brûleurs à gaz à
combustion de surface.
Par le terme "brûleur à gaz", on désigne un brûleur alimenté en
fait par un pré-mélange air/gaz. Dans la suite de la description et des
revendications, le terme "gaz", utilisé à des fins de simplification, désigne
en fait
un pré-mélange air/gaz.
Un brûleur dit "à combustion de surface" désigne, par opposition à
un brûleur à flamme torche, un brûleur dans lequel la combustion s'effectue
sur
une surface de combustion ou grille de combustion, au travers de laquelle le
mélange air/gaz est amené sous pression.
Ce type de brûleur trouve une application particulière mais non
limitative dans les chaudières à gaz. Le brûleur génère des gaz de combustion
qui
réchauffent l'échangeur de chaleur parcouru par le fluide à réchauffer.
Dans ce type de brûleur à gaz, la performance d'accrochage de la
flamme sur la surface de combustion conditionne la qualité de la combustion du
combustible utilisé (ici le gaz), ainsi que la plage de variation de puissance
de ce
brûleur.
Par ailleurs, de la performance d'un brûleur à accrocher sa
flamme, de la forme du brûleur, et du volume de l'enceinte (ou du foyer) dans
lequel se produit la combustion, dépend la qualité de cette combustion, c'est-
à-
dire le rejet plus ou moins important de gaz polluants dans l'atmosphère.
Par "accrochage de flamme", on désigne la capacité de la base de
la flamme à rester à proximité de la surface de combustion.
On connaît déjà, d'après l'état de la technique, deux types de
brûleur à combustion de surface très répandus.
Le premier type de brûleur comprend une surface de combustion
(ou grille de combustion), constituée d'une tôle d'acier inoxydable perforée
de
divers trous plus ou moins petits ainsi que de fentes de dimensions variables.
Un
tel brûleur est par exemple de forme cylindrique. L'association particulière
de
zones de petits trous avec des zones de fentes dont les sections sont donc
plus
importantes, permet d'accrocher la flamme de façon correcte, mais uniquement
pour une plage très faible de variation de puissance, c'est-à-dire de l'ordre
de 1 à
3.
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Ce type de brûleur présente les inconvénients mentionnés ci-après.
Lorsque ce brûleur est utilisé à basse puissance, c'est-à-dire avec
un faible débit d'introduction du pré-mélange air/gaz, sa surface subit une
très
forte augmentation de température, (de plusieurs centaines de degrés), liée au
contact de la flamme avec la tôle, ce qui provoque des rentrées de flamme à
l'intérieur du brûleur, et peut même aboutir à la destruction de celui-ci.
Inversement, lorsque ce brûleur est utilisé à forte puissance, il
existe un risque de décollement de la flamme de la surface du brûleur, ce qui
se
produit lorsque la vitesse de sortie du gaz est nettement supérieure à la
vitesse
de propagation de la flamme, et ceci a pour effet de provoquer d'importants
rejets de gaz polluants, notamment d'oxydes d'azote (N0x) et de monoxyde de
carbone (CO).
Au regard des inconvénients précités, la gamme des puissances
utilisables pour un brûleur donné est donc assez réduite.
Le second type de brûleur connu consiste en une tôle d'acier
perforée, revêtue d'une couche de fibres en fil d'acier inoxydable, disposée
sur la
surface extérieure de la tôle perforée. Cette couche de fibres mesure de
l'ordre
de 1 mm à 2 mm d'épaisseur et joue un rôle d'accroche-flamme assez
performant, ainsi qu'un rôle d'isolant thermique pour réduire la montée en
température de la tôle perforée et ainsi réduire les risques de rentrée de
flamme.
Ce type de brûleur autorise une plage de variation de puissance
plus importante que le premier type de brûleur, c'est-à-dire de l'ordre de 1 à
5,
voire même de 1 à 10, selon la texture de la fibre d'acier utilisée.
Toutefois,
cette fibre d'acier est coûteuse, ce qui renchérit le coût total du brûleur.
La présente invention a donc pour but de fournir un brûleur à gaz à
combustion de surface, qui résolve les inconvénients précités de l'état de la
technique et qui permette notamment d'atteindre simultanément plusieurs
objectifs, à savoir :
- un accrochage de
flamme très performant mais légèrement
décollé du brûleur, afin de réduire la température de sa
surface de combustion,
- la possibilité d'être utilisé sur une plage de variation de
puissance importante,
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- une
longévité accrue du brûleur par une réduction importante
de sa température de fonctionnement, et ce, à tous les
régimes de puissance utilisés,
- un
principe de combustion adaptable sur des brûleurs de
formes très variées, et de petites comme de très grandes
dimensions,
- une diminution très importante des rejets de gaz polluants, et
notamment du CO et des NOx, et
- un
prix de revient faible, nettement inférieur à celui d'un
brûleur comportant un revêtement en fibres d'acier.
A cet effet, l'invention concerne un brûleur à gaz à combustion de
surface comprenant une grille de combustion constituée d'une tôle en métal ou
en matériau réfractaire, percée d'une série de fentes.
Conformément à l'invention, ladite tôle comprend une série de
déflecteurs d'une pièce avec ladite tôle et faisant saillie sur sa face
extérieure,
chaque déflecteur s'étendant longitudinalement et latéralement au-dessus de la
totalité de la surface d'une fente, chaque déflecteur comprend une partie de
guidage du flux de gaz et une partie de jonction à la tôle, ladite partie de
guidage étant espacée de la tôle de façon à ménager avec celle-ci au moins une
lumière latérale d'éjection de gaz et lesdits déflecteurs sont disposés par
paires,
de façon que leurs lumières latérales d'éjection de gaz se fassent face.
Grâce à ces caractéristiques de l'invention, le brûleur peut être
utilisé à très haute puissance sans décollement de la flamme et inversement à
très basse puissance, sans rentrée de flamme, ce qui garantit sa robustesse et
sa
longévité.
Selon d'autres caractéristiques avantageuses et non limitatives de
l'invention, prises seules ou en combinaison :
- chaque déflecteur est conformé de façon que la génératrice de la
face intérieure de ladite partie de guidage du flux de gaz soit parallèle au
plan
de la fente au-dessus de laquelle ce déflecteur s'étend ;
- ledit déflecteur est un pontet constitué d'une languette de tôle
présentant une partie centrale et deux extrémités se rattachant aux deux
extrémités de la fente au-dessus de laquelle elle s'étend, ladite partie
centrale
constituant la partie de guidage du flux de gaz et les deux extrémités
constituant
la partie de jonction à la tôle et deux lumières latérales d'éjection du gaz
sont
ménagées de part et d'autre dudit pontet ;
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- la largeur de chaque pontet est égale à la largeur de la fente au-
dessus de laquelle il est disposé ;
- le rapport entre la largeur du pontet et la hauteur de la lumière
latérale d'éjection de gaz est au minimum égal à 0,5.
- ledit déflecteur a la forme d'un auvent et comprend une partie
longitudinale de préférence plane, de guidage du flux de gaz, reliée à la tôle
par
l'un de ses côtés longitudinaux.
- ledit déflecteur à la forme d'une ouïe ;
- ladite tôle est en outre percée d'une série d'orifices se
prolongeant par des micro-tubes débouchants, qui font saillie sur sa face
extérieure et dont l'axe central est normal à la tôle ;
- le rapport entre la hauteur de la partie du micro-tube
débouchant qui fait saillie depuis la face extérieure de la tôle et le
diamètre
intérieur de ce micro-tube est compris entre 0,2 et 2, de préférence est égal
à
1 ;
- les fentes et orifices sont regroupés de façon à former des
motifs, chaque motif comprenant au moins un orifice prolongé par un micro-
tube disposé entre deux fentes surmontées d'un déflecteur ;
- chaque motif comprend deux orifices prolongés chacun d'un
micro-tube, disposés entre deux fentes surmontées d'un déflecteur, ces deux
fentes étant parallèles à l'axe d'alignement de ces deux orifices ;
- ladite grille de combustion est de forme cylindrique ;
- ladite grille de combustion est de forme circulaire plane, de
forme circulaire bombée ou en forme de dièdre.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront
de la description qui va maintenant en être faite, en référence aux dessins
annexés, qui en représentent, à titre indicatif mais non limitatif, plusieurs
modes
de réalisation possibles.
Sur ces dessins :
- la figure 1 est une vue de dessus d'une partie de la grille de
combustion du brûleur conforme à l'invention,
- les figures 2, 3 et 4 sont des vues en coupe de cette même
grille de combustion, prises respectivement selon les plans de
coupe II-11, III-111 et IV-IV, de la figure 1, les figures 3 et 4 étant
à une échelle agrandie,
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- la
figure 5 est un schéma représentant le principe
d'accrochage de la flamme à la surface de la grille du brûleur,
- les figures 6, 7 sont des vues respectivement en perspective et
en coupe selon le plan de coupe VII-VII de la figure 6, d'un
5 deuxième
mode de réalisation des orifices ménagés dans la
grille de combustion selon l'invention, la figure 7 étant à une
échelle agrandie,
- la figure 8 est une vue en perspective d'un troisième mode de
réalisation des orifices ménagés dans la grille de combustion
selon l'invention,
- les figures 9 à 11 représentent différentes variantes de
réalisation de la grille de combustion, respectivement de
forme cylindrique, de forme circulaire plane et en forme de
dièdre à pointe arrondie, et
- la figure 12 est un
graphique représentant les émissions de
monoxyde de carbone (CO) en fonction de la puissance de gaz
P du brûleur, pour un brûleur de l'état de la technique et un
conforme à l'invention.
Un premier mode de réalisation d'un brûleur à gaz conforme à
l'invention va maintenant être décrit en faisant référence aux figures 1 à 4.
Ce brûleur comprend une grille de combustion. Il est raccordé à
des moyens non représentés, par exemple un ventilateur, appropriés pour
amener un mélange air/gaz, par exemple air/gaz naturel, sous pression, du côté
intérieur du brûleur. Le mélange gazeux traverse les orifices de la grille et
la
combustion est initiée sur sa surface extérieure grâce à un système d'allumage
connu de l'homme du métier.
Cette grille de combustion est constituée d'une tôle 1 réalisée en
métal, par exemple en acier inoxydable, ou en matériau réfractaire. Ces faces
intérieure et extérieure sont référencées respectivement 11 et 12.
Cette tôle 1 est percée d'une série de fentes 2, de forme générale
rectangulaire, chaque fente 2 comprenant deux bords longitudinaux 23, 24.
Chaque fente 2 est surmontée d'un pontet 3 ou "petit pont", qui est
d'une pièce (c'est-à-dire venu de matière) avec ladite tôle 1 et qui fait
saillie à
la surface extérieure 12 de celle-ci.
Comme cela sera décrit plus en détail ultérieurement, le pontet 3,
joue un rôle de déflecteur pour le gaz traversant la tôle 1.
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Chaque pontet 3 est constitué d'une languette de tôle incurvée ou
conformé de façon que sa concavité soit orientée vers la fente 2. Le pontet
présente une partie centrale 30 et deux extrémités 31, 32 qui se rattachent
respectivement aux deux extrémités 21 et 22 de la fente 2 au-dessus de
laquelle
ce pontet s'étend longitudinalement et latéralement. La partie centrale 30
constitue une partie de guidage du flux de gaz et les extrémités 31, 32, une
partie de jonction à la tôle 1.
De préférence, les fentes 2 sont réalisées en utilisant des poinçons
de découpe appropriés, non représentés sur les figures à des fins de
simplification.
De préférence, la largeur L1 du pontet 3 est égale à la largeur L2
de la fente 2 au-dessus de laquelle il est disposé, (voir figure 3).
La course du poinçon de découpe définit la hauteur H2 d'un
espace 4, ménagé entre le pontet 3, (plus précisément sa partie centrale 30)
et
la fente 2.
L'écartement entre le pontet 3 et la face extérieure 12 de la tôle 1
située à proximité du pontet permet de définir deux lumières 40 et 40', dites
"lumières latérales d'éjection de gaz", de part et d'autre de l'espace 4 (voir
figure
3).
Ces lumières latérales d'éjection de gaz 40 et 40' s'étendent
respectivement dans des plans P1 et P2 qui sont parallèles entre eux et par
ailleurs perpendiculaires au plan P3 de la fente 2. Dans la suite de la
description
et des revendications, ce plan P3 de la fente 2 est pris au niveau de la face
extérieure 12 de la tôle 1.
De façon avantageuse, et comme cela apparaît mieux sur la
figure 1, les pontets 3 sont tous de même longueur et sont disposés
parallèlement les uns aux autres et alignés selon un axe médian Y-Y' qui leur
est
perpendiculaire.
Les différents pontets 3 sont donc disposés sous forme de lignes 81
ou rangées, (horizontales sur la figure 1).
Les pontets 3 sont disposés par paires dont les lumières latérales
40, 40' se font face.
De préférence également, les pontets 3 de lignes 81 différentes
sont alignés selon un axe longitudinal XI-XI ou X2-X'2 perpendiculaire à Y-Y',
de
façon à définir une colonne de pontets 82, (verticale sur la figure 1).
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De façon avantageuse mais non obligatoire, les pontets 3 sont
disposés selon un écartement constant El et E2 (El = E2).
Selon une variante simplifiée de l'invention, la tôle 1 n'est munie
que de fentes 2 et de pontets 3. Toutefois, de façon avantageuse, un autre
type
de perforations de géométrie particulière est également pratiqué sur
l'ensemble
de la tôlel .
Il
s'agit d'orifices 5 se prolongeant par des micro-tubes
débouchants 6 qui font saillie sur la face extérieure 12 de la tôle 1.
De préférence, ces orifices 5 sont circulaires et les micro-tubes 6
sont cylindriques, de sorte qu'ils présentent un axe central ou axe de
révolution Z-Z' perpendiculaire à la tôle 1 (voir notamment figures 3 et 4).
Les micro-tubes 6 débouchants constituent ainsi des micro-
injecteurs de gaz. Ces micro-tubes 6 ont pour effet d'augmenter
considérablement l'épaisseur de la tôle 1 à l'endroit où ils sont formés.
Les orifices 5 et les micro-tubes 6 sont obtenus par exemple par
emboutissage, ce qui a pour effet d'étirer la matière de la tôle.
De ce fait, le diamètre extérieur D1 de la base de ces micro-tubes
6 au niveau de leur interface avec la face extérieure 12 de la tôle 1 est plus
important que leur diamètre extérieur au sommet D2. L'épaisseur de la paroi du
micro-tube est donc tronconique.
Les fentes/pontets et les orifices/micro-tubes peuvent être
disposés et regroupés sur la tôle 1, de façon à former différents motifs 7.
Selon une variante de réalisation préférentielle de l'invention
représentée sur la figure 1, les micro-tubes 6 sont groupés par paires et sont
alignés deux à deux le long d'un axe X-X', tandis qu'une fente 2 et un pontet
3
sont disposés de part et d'autre de cette paire d'orifices 5/micro-tubes 6, de
façon que leurs axes longitudinaux XI-XI ou X2-X'2 soient parallèles à l'axe X-
X'.
On pourrait également n'avoir qu'un seul micro-tube 6 ou plus de
deux entre les deux pontets 3.
De plus, ces motifs 7 peuvent être disposés et répétés sur la tôle 1,
de façon que l'écartement El entre les axes longitudinaux XI-XI et X2-X'2
respectivement des pontets gauche 3a et droite 3b d'un premier motif 7, soit
égal à l'écartement E2 entre l'axe longitudinal X2-X'2 du pontet droit 3b de
ce
motif 7 et l'axe longitudinal XI-XI du pontet gauche 3a d'un deuxième motif 7'
voisin et situé à la droite du premier motif 7. En d'autres termes,
l'écartement E3
entre deux axes X-X' d'alignement de micro-tubes 6 est le double de la valeur
de
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l'écartement El entre deux pontets gauche 3a et droit 3b d'une même paire.
Cette caractéristique n'est pas obligatoire.
Dans l'exemple représenté sur la figure 1, on constate qu'il n'y a
pas d'orifices 5 et de micro-tubes 6 entre le pontet droit 3b d'un premier
motif 7
et le pontet gauche 3a du motif voisin 7'. En d'autres termes, le long d'un
axe X3-
X'3 parallèle à X2-X'2, il n'y a pas d'orifices de sortie de gaz. Une telle
disposition
permet ainsi d'augmenter le débit de gaz dans la partie du brûleur présentant
les
motifs 7 ou 7' et inversement de ménager des zones d'axes X3-X'3 où il y a peu
de
sortie de gaz.
Toutefois, comme on peut le voir sur la figure 10 qui représente un
exemple de réalisation dans lequel le brûleur est de forme cylindrique, il est
également possible de prévoir des paires d'orifices 5/micro-tubes 6 entre la
totalité des pontets 3. On obtient ainsi une zone ou rangée 81' à fort
coefficient
de transparence, par opposition aux rangées 81 à faible coefficient de
transparence où les orifices 5 et les micro-tubes 6 sont absents des lignes X3-
X'3.
Ces rangées avec des différences de coefficient de transparence peuvent être
alternées de manières différentes. Le coefficient de transparence désigne le
ratio entre l'aire totale des orifices et l'aire totale de la tôle 1.
D'autres variantes de réalisation sont également envisageables. Par
exemple, la figure 11 représente le cas d'un brûleur de surface plane
circulaire.
Dans ce cas, les différentes rangées 81, voire 81' de motifs 7 sont alignées
parallèlement les unes aux autres. Toutefois, il serait également possible de
prévoir une disposition radiale, selon laquelle les différents axes X-X', X1-
X1 ,
X2-X'2 et X3-X'3 seraient radiaux et concourants au centre du brûleur
circulaire.
On notera que les proportions dimensionnelles des fentes, pontets,
orifices et micro-injecteurs jouent un rôle dans le résultat recherché
d'amélioration de la performance de la combustion.
Ainsi, de préférence le rapport L1 /H2 est au minimum égal à 0,5.
De préférence également, le rapport H3/D est compris entre 0,2 et 2, de
préférence encore égal à 1.
D'autres modes de réalisation des déflecteurs, autres que les
pontets 3, vont maintenant être décrits en liaison avec les figures 6 à 8.
Selon un premier mode de réalisation représenté sur la figure 6, le
déflecteur référencé 3' présente la forme générale d'un "auvent" et comprend
une partie longitudinale 30' de préférence plane qui s'étend longitudinalement
au-dessus de la totalité de la longueur de la fente 2 et qui permet de guider
le
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flux de gaz. Elle est reliée, le long de l'un de ses côtés longitudinaux, à la
tôle 1
avec laquelle elle est venu de matière, par une partie cintrée 33'.
Un espace 4' est ménagé entre la partie 30' et la fente 2 et il y a
une seule lumière latérale d'éjection de gaz 41 entre la partie 30' et la tôle
1.
Ces deux déflecteurs 3' sont disposés l'un en face de l'autre, de
façon que leurs lumières 41 respectives soient en regard l'une de l'autre.
Lorsque
les micro-tubes 6 sont présents, les deux déflecteurs 3' sont en outre
avantageusement parallèles à l'axe X-X' d'alignement desdits micro-tubes.
Selon une seconde variante de réalisation représentée sur la figure
9, le déflecteur présente la forme d'une "ouïe" 3", qui diffère simplement de
l'auvent 3' par la forme en arc de cercle de sa partie de jonction 33" à la
tôle 1.
Enfin, on notera que quels que soient la technique et/ou le mode
de réalisation du ou des déflecteur(s) 3, 3', 3", ceux-ci recouvrent la
totalité de
la surface de la fente 2.
La vue de la figure 1 représente uniquement une portion de la
tôle 1, en vue de dessus, donc à plat. Toutefois, le brûleur formé à partir de
cette tôle peut présenter différentes formes géométriques.
Selon une variante de réalisation préférentielle représentée sur la
figure 9, la grille de combustion du brûleur a une forme cylindrique ; sa face
supérieure est obturée par un disque et sa paroi latérale présente les motifs
de
perforation 7, 7' précédemment décrits. On notera qu'il serait également
possible
de ne prévoir ces motifs que sur une portion d'arc-de-cercle de ce cylindre.
Avantageusement, les axes X1-X1 et X2-X'2 des pontets (et donc
des fentes 2) sont parallèles à l'axe de révolution du brûleur cylindrique.
La figure 10 représente un brûleur dont la grille de combustion est
circulaire et plane. Bien que cela ne soit pas représenté, cette grille peut
également être légèrement bombée, de sorte que sa surface extérieure est
convexe, sa concavité étant orientée vers l'arrivée du gaz (vers le bas de la
figure
10).
Enfin, comme représenté comme sur la figure 11, la tôle 1 peut
être cintrée longitudinalement en forme de dièdre, de façon à présenter une
section droite sensiblement triangulaire à pointe supérieure arrondie.
Le fonctionnement du brûleur conforme à l'invention est le
suivant.
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Comme on peut le voir sur les figures 3 et 5, la sortie du gaz au
travers d'un orifice 5 et du micro-tube 6 s'effectue selon une direction
perpendiculaire au plan de la tôle et donc à sa face extérieure 12 (flèche
F3).
Par ailleurs, le gaz qui sort de la fente 2 perpendiculairement au
5 plan de la tôle 1 vient buter contre le déflecteur, plus précisément
contre sa
partie centrale 30 de guidage du flux de gaz, qui s'étend au-dessus de la
totalité
de la surface de cette fente, de sorte qu'il ne peut s'échapper
perpendiculairement à la tôle 1.
La sortie du gaz s'effectue de ce fait de part et d'autre des
10 pontets 3, à travers les lumières latérales d'éjection de gaz 40 et 40'.
Au travers de la lumière 40 devant laquelle il n'y a pas de micro-
tube 6, cette sortie de gaz s'effectue parallèlement à la face extérieure 12
de la
tôle 1 (flèche F1), voire tangentiellement si la tôle 1 est incurvée, (cas
d'un
brûleur cylindrique). Cette sortie de gaz via la lumière latérale d'éjection
de gaz
40 s'effectue donc perpendiculairement à l'axe des jets de gaz (flèche F3)
issus
des micro-tubes 6 voisins, voire quasiment perpendiculairement à cette
direction
F3 si la sortie de gaz est tangentielle.
Par ailleurs, le gaz qui sort de la lumière 40', située devant un
micro-tube 6, est également dirigé parallèlement à la face 12 ou
tangentiellement à celle-ci, puis lorsqu'il vient frapper le micro-tube 6 est
alors
renvoyé vers l'extérieur (flèche F2), parallèlement aux jets flèches F3. En
outre,
et comme cela est visible sur la figure 1, le gaz qui sort de la lumière 40'
entre
les deux tubes 6 est également dirigé selon la direction des flèches F1.
De préférence, et comme on peut le voir sur la figure 7, la
génératrice G de la face intérieure 110 de la partie de guidage 30' du
déflecteur
s'étend parallèlement au plan P3 de la fente 2. Il en est de même pour les
autres
modes de réalisation du déflecteur.
Ainsi le gaz, qui tend à être dévié selon une direction parallèle à la
surface du déflecteur qu'il rencontre, est guidé (flèche F1) parallèlement à
la
tôle 1 (ou tangentiellement à celle-ci, si elle est incurvée).
La génératrice G pourrait également être quasiment parallèle au
plan P3 (faible variation angulaire possible), dès lors que la majeure partie
du
flux de gaz est guidée comme précité.
La zone de combustion en ligne selon l'axe X-X' reçoit non
seulement le débit de gaz des paires de micro-tubes 6 mais également le débit
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de gaz issu des pontets 3 situés de part et d'autre. Cette zone de combustion
représentée par la flamme 91 sur la figure 5 est dite "à débit principal".
Elle permet de développer un fort débit par les micro-tubes 6 et
les débits additionnels provenant des pontets 3 accentuent l'accrochage de la
flamme au sommet des micro-tubes 6 avec une redoutable performance, même
pour des plages de débit de gaz très importantes.
De façon avantageuse, ces zones de combustion à débit principal
91 sont alternées avec des zones de combustion 92, dites "à débit secondaire",
qui s'étendent le long des axes X3-X'3 et qui reçoivent simplement le débit de
gaz des pontets 3 (flèches F1 sur les figures 1, 3 et 5).
La rencontre face à face de ces deux débits de gaz parallèles ou
tangentiels à la paroi de la tôle 1 et qui proviennent des lumières latérales
40
(voir flèches F1), provoque une combustion proche de la face extérieure 12 de
la
tôle 1, dans une zone exempte de perforations. La base 920 de cette flamme 92
est légèrement décollée de la face 12, car cette face est exempte du fort
débit
des micro-tubes 6. Par ailleurs, le gaz qui circule du côté de la face
intérieure 11
de la grille de combustion 1 contribue à refroidir cette paroi qui ne rougit
que
faiblement.
Cette distribution bidirectionnelle du gaz (flèches F1 et F3) à la
surface de la tôle 1 de la grille de combustion permet de maîtriser
parfaitement
l'accrochage de la flamme et autorise ainsi une combustion selon une plage de
variations de débit (et donc de puissance) extrêmement importante, (supérieure
à 40), et ce, sans rentrée de flamme, ni décollement de celle-ci.
Pour une surface de brûleur donnée, le coefficient de transparence
joue un rôle important dans le comportement de la combustion qui est obtenue,
en fonction du débit de gaz pour différentes plages de puissances souhaitées.
Avec les bruleurs de l'état de la technique, plus le coefficient de
transparence est important, et plus la puissance maximale sera élevée.
Toutefois, la puissance minimale sera également élevée si l'on souhaite éviter
des rentrées de flamme. De ce fait, la plage de variation de puissance est
réduite
pour un bruleur donné.
Au contraire, avec la présente invention, il devient possible
d'utiliser le brûleur sur une très large amplitude de variation de puissance.
Le fonctionnement décrit avec les pontets 3 est le même avec les
auvents 3' ou les ouïes 3". Ainsi, en l'absence de micro-tubes 6 entre les
auvents
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ou les ouïes, on crée uniquement des zones de combustion à débit secondaire et
en présence de ceux-ci, on crée des zones de combustion à débit principal.
A cette excellente performance d'accrochage de la flamme s'ajoute
également un très faible taux de pollution avec une émission de monoxyde de
carbone CO extrêmement faible.
On se reportera à ce sujet à la courbe de la figure 12, qui
représente la quantité d'émission de CO exprimée en ppm par rapport à la
puissance du brûleur exprimée en kW, (essais comparatifs effectués à l'aide du
gaz de décollement normatif G231, utilisé dans les laboratoires pour les tests
de
normalisation).
La courbe Cl a été obtenue avec un brûleur de l'art antérieur,
dont la grille de combustion est une tôle perforée qui ne comprenait qu'une
série
de fentes et d'orifices mais sans pontets et sans micro-tubes. On constate que
cette courbe d'émission de CO augmente progressivement lorsque l'on augmente
la puissance au-delà de 5 kW et ce, de 5 à 30 kW, confirmant ainsi la
dégradation
de l'hygiène de la combustion par décollement de la flamme, (la valeur de CO
en
dessous de 5 kW ne peut pas être estimée car il y a rentrée de flamme).
Inversement, la courbe C2 représente les résultats obtenus avec le
brûleur conforme à l'invention présentant des motifs alternés de doubles micro-
tubes et de doubles pontets, avec les dimensions préférentielles données
précédemment. On constate que l'émission de CO n'évolue que de 0 ppm à 6 ppm
pour une plage de variation de puissance de 1 à 30 kW. D'autres tests
effectués
sur les NOx montrent que ceux-ci sont réduits de moitié avec le bruleur selon
l'invention.
Ces résultats montrent nettement l'excellente performance
d'accrochage de la flamme et d'hygiène de la combustion qui en résulte.
Une application particulière de ce type de brûleur concerne les
échangeurs de chaleur, et notamment ceux des chaudières domestiques et
industrielles. Il est possible de faire fonctionner le brûleur conforme à
l'invention
à basse puissance, par exemple pour la production de l'eau de chauffage
nécessaire au chauffage central d'une maison bien isolée, et ponctuellement de
le faire fonctionner à des puissances très importantes, en cas de demande
d'eau
chaude sanitaire, à production dite "instantanée".
D'autres applications diverses et variées de ce brûleur sont
envisageables. A titre purement illustratif, on peut l'utiliser, par exemple,
dans
CA 02877803 2014-12-23
WO 2014/006103 PCT/EP2013/064058
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les lignes de fabrication du verre et de ses traitements thermiques ou bien
dans
la cuisson par combustion de surface utilisée dans des usines
d'agroalimentaire.
