Note : Les descriptions sont présentées dans la langue officielle dans laquelle elles ont été soumises.
1 3~3 4 76 8.F.1999
La présente invention a pour objet un brûleur a
gaz de relativement faible puissance du type a air souffle
et à premelange comprenant des arrivées separees d'air et de
gaz combustible dans une chambre de prémélange débouchant
sur une chambree de combust;on au niveau de laquelle le
premelange est enflammé au moyen d'une éLectrode
d'allumage, les arrivées d'air et de gaz combustible
comportant chacune au moins une vanne de r~gulation de
debit, par tout ou rien sur le debit de gaz et progressive
sur l'arr;vee d'air.
Sur un brûleur de cette catégorie, des problèmes
de reglages adapt~ du debit air/gaz combustible apparaissent
souvent, problemes consecutifs a des fluctuations de
pression ou à des pertes de charge dues par exemple a une
obstruction partielle ou a un encrassement du filtre place
sur le ventilateur alimentant en air le brûleur. Un dosage
defectueux du rapport air/gaz combustible entraine des
instabilites de flammes nuisant profondément au bon
fonctionnement du brûleur.
L'un des objets de la presente invention est de
resoudre ces problèmes, de façon a obtenir un brûleur du
type décrit dont les débits air/gaz combustible peuvent être
dosés convenablement en fonction des conditions de
fonctionnement desirees, permettant ainsi d'assurer une
bonne stabil;té de flamme sur toute la gamme d'alimentation
en air et en gaz du brûleur, sans risquer de soufflage ou de
retour de flammes.
13~34t7~
C'est pourquoi, de façon plus précise,
l'invention prévoit notamment que le brûleur
comprend:
- un organe à orifice calibré, du type
injecteur ou équivalent, prévu sur l'arrivée de gaz
combustible et
- un passage de relativement faible section
du type diaphragme, prévu sur l'arrivée d'air, de
façon à créer une surpression d'alimentation en air
dans la chambre de prémelange.
Selon une caractéristique complémentaire de
l'invention, la communication entre la chambre de
prémélange et la chambre de combustion est obturée
par une grille de stabilisation de flamme à travers
laquelle est montée ladite électrode d'allumage
reliée par sa tete à une alimentation électrique.
Pouvant ainsi régler de façon fine le dosage
air/gaz combustible, on assure un accrochage stable
de la flamme sur la grille.
20Le bruleur de l'invention présente d'autres
avantages qui apparaissent en particulier dans le
cas où, conformément à une application particulière
envisagée de l'invention, on l'utilise en tant que
bruleur pilote pour l'allumage du bruleur
immergeable dans le liquide à chauffer d'une
installation de plus forte puissance.
Les bruleurs pilotes connus sont couramment
alimentés en air et en gaz combustible par deux
conduits séparés, l'allumage du pilote étant alors
généralement réalisé par une simple electrode, du
type bougie d'allumage, disposée sur la paroi
périphérique de la chambre de combustion.
De tels bruleurs pilotes, s'ils offrent pour
certains une stabilité de flammes acceptable, ne
fonctionnent qu'imparfaitement dans une enceinte
.~
13~34~6
sous pression, telle qu'une chambre de combustion
dans une installation de chauffage à tube immergé,
supérieure à la pression atmosphérique.
En particulier, ils sont particulièrement
sensible à un déréglage du dosage air/gaz
combustible alimentant le brûleur. En cas de
variation du débit d'air, suite par exemple à une
variation des pertes de charge dans le conduit, les
conditions d'allumage deviennent rapidement
défectueuses. Une modification du débit convenable
de gaz combustible, bien que moins courante, produit
les mêmes effets.
En outre, aucune surpression d'alimentation
en gaz combustible et en air n'étant crée dans la
chambre de prémélange des bruleurs pilotes connus,
la profondeur d'immersion du bruleur principal dans
le liquide à chauffer est limitée.
Une autre limitation de cette profondeur
d'immersion résulte de la disposition habituelle de
l'électrode d'allumage sur la longueur de la chambre
de combustion.
Le bruleur de l'invention, utilise dans ce
cas en tant que bruleur pilote, permet effectivement
de résoudre ces problèmes.
L'invention concerne enfin un procédé
d'allumage d'un bruleur pilote du type qui vient
d'etre présenté.
L'invention, ses caractéristiques et
avantages appara;tront plus clairement à l'aide de
la description qui va suivre faite en référence aux
dessins annexés dans lesquels:
- la figure 1 illustre, de façon schématique
le bruleur de l'invention dans son application à un
bruleur pilote d'allumage, et
13034~;
~ 3a-
- la figure 2 montre, à plus petite échelle,
un schéma de montage du bruleur, également dans le
cas où il est utilisé comme bruleur pilote pour
l'allumage d'un bruleur immergeable de plus forte
puissance.
En se reportant tout d'abord à la figure 1,
le bruleur de relativement faible puissance de
l'invention, repéré dans son ensemble 1, comporte
essentiellement une chambre 2 de prémélange
alimentée en air et
X
'
13~34~6
en gaz combustible par des arrivees separées respectivement
3 et 4 debouchant avantageusement dans cette chambre 2
sensiblement radialement en 13 et 14. La chambre 2 qui a la
forme generale d un caisson cylindrique allonge a section
sensiblement circulaire est obturee sur sa face avant par
une grille 5 métallique de stabilisation et d accrochage de
flammes. Cette grille qui est donc relativement sensible aux
contraintes thermiques (comparee aux plaquettes céramiques)
- peut comme connu en soi comporter des orifices de diametre
et de répartition convenables pour assurer un bon accrochage
et une bonne stabilisation des flammes à l entrée de la
chambre de combustion 6 du brûleur.
Les arrives 3 et 4 d air et de gaz combustible
debouchent dans le chambre 2 vers l extrémité opposée à la
grille 5.
Dans le cas illustré ou le brûleur de l invention
est utilisé en tant que brûleur pilote d allumage d un
brûleur immergeable dans le liquide a chauffer (repere 7
avec un niveau 7 ) d une installation de plus forte
puissance la chambre de combustion 6 constitue la chambre
de combustion du brûleur principal (repere 10).
Sur sa face arriere la chambre de premélange 2
est fermee par une paroi 8 sur laquelle est monte de facon
etanche afin de résister a la pression interne de la
chambre de premélange un moyen de contrôle visuel 9 de la
flamme. Ce moyen de contôle peut consister en une plaque de
verre.
Sur la figure 1 on notera que l on a repere par
les lettres AV et AR le côte respectivement avant et
arrière du brûleur en faisant reférence a la circulation
de l air et du gaz combustible puis du melange gazeux dans
le brûleur tel que sch~matisé par les flèches.
Tel qu illustre l allumage du brûleur est assure
par une électrode 11 alimentee sous haute tension convenable
comme schématise en 12 et convenablement isolée l allumage
s effectuant par éticelles ou arc électrique entre la pointe
13 de l électrode d allumage et la paroi voisine de la
grille 5 convenablement mise a la masse du caisson formant
la chambre de repartition 2.
13~J3~"16
Le câbie d'alimentation 9 en énergie électrique de
('electrode 11 traverse, de fa~on etanche à la pression de
la chambre consideree, en 15, la paroi de cette chambre.
L'etancheite peut notamment être assuree au moyen d'un
presse-e~oupe.
Pour assurer un reglage adapte et requis des
debits d'air et de gaz combustible sur toute la gamme de
pression d'alimentation, on prevoit sur l'arrivee 3 d'air un
passage 16 de relativement faible section par rapport à
celle du conduit 3, cet orifice etant ménagé dans une pièce
17 du type diaphragme, tandis que sur l'arrivee
complémentaire 4 de gaz combustible, est prévu un organe 18
à orifice calibre 19, du type injecteur ou similaire.
Tel qu'illustré, l'injecteur 18 est dispose au
n;veau de l'ouverture 14 de l'arrivée 4 débouchant dans la
chambre de premélange 2.
De cette fa~on, on cree une legère surpression au
niveau de la chambre 2 dans laquelle va s'ecouler le mélange
vers la chambre de combustion 6, où la pression est
legerement inférieure. On peut alors aisement adapter le
debit d'air et de gaz combustible requis en relevant par des -
capteurs de pression 2û, 21 les pressions statiques regnant
repectivement dans le conduit d'alimentation en air 3 et
dans la chambre de premelange.
Le réglage du débit d'air permettant un dosage
convenable du melange airtgaz s'effectue, sur la base des
informations fournies par les capteurs 2û, 21, au moyen de
la vanne 22, prévue sur la conduite d'arrivee 3 en amont du ,~
diaphragme 17 (figure 2).
Le débit de gaz est automatiquement régle à la
valeur requise par l';njecteur calibre quelles que soient
les variations de pression de l'alimentation en gaz (dans
une plage courante).
Tel qu'illustré sur cette figure 1, le bruleur
~3~34'~6
pilote d'allumage l est relié au brûleur de plus
forte puissance, reperé lO, par l'intermédiaire d'un
tube 24 plongeant dans le bain 7 à chauffer et
présentant un diamètre légèrement plus important que
celui de la chambre 2. Ce tube 24 peut consister en
un prolongement sensiblement vertical saillant de la
paroi de la chambre de combustion 6. Un plan de
joint ou d'appui 25 situé au dessus du niveau 7' du
bain 7 permet de positionner correctement le brûleur
pilote d'allumage par rapport au brûleur principal
6, de façon que le pilote débouche sensiblement
perpendiculairement dans la chambre de combustion 6
du brûleur principal, en ne s'étendant que très
légèrement dans celle-ci afin de ne pas perturber
les conditions de fonctionnement dudit brûleur
principal. Des joints 26 peuvent assurer
l'étanchéité entre la base du tube 24 et la partie
en regard de la chambre de prémélange du pilote.
Comme on le comprend, avec une telle
disposition et grâce à la surpression régnant dans
la chambre de premélange 2 du brûleur pilote, la
profondeur d'immersion du brûleur principal lO
n'est, en pratique, actuellement pas limitée.
Generalement sur cette figure l on remarque
egalement que l'on a représenté en trait pointillé
une électrode d'ionisation 27 traversant la grille 5
de stabilisation de flammes, comme l'électrode
d'allumage ll à côté de laquelle elle est placée.
Bien que non indispensable, une telle
électrode d'ionisation 27 est, lorsqu'elle est
prevue, avantageusement montee avec l'électrode
d'allumage ll, vers la partie centrale de la grille
de stabilisation de flammes, sensiblement
X
13~:~3~7~
parallement à la direction d'écoulement du mélange
combusti.ble de la chambre de prémélange 2 vers la
chambre de combustion 6.
Egalement en trait pointillé, on a représenté
en 28 le câble d'alimentations sous tension
convenable de l'electrode 27 convenablement isole,
ce câble 28 s'étendant dans la chambre de prémélange
2 avant de traverser sa paroi de façon é-tanche à la
pression considérée, en 29, la grill.e formant masse
pour le fcnctionnement de l'électrode d'ionisation.
On notera que la prévision d'une telle
électrode d'ionisation permet d'éviter la mise en
place sur le brûleur principal immergé, d'une
cellule de contrôl.e de la flamme du type sensible
aux rayonnements ultraviolets.
On va maintenant se référer à la figure 2 où
est représenté, à plus petite échelle, un schéma
complet de montage du brûleur à faible puissance de
l'invention, dans le cas où il est utilisé en tant
que brûleur pilote d'allumage d'un brûleur
immergeable dans le liquide à chauffer d'une
installation de plus forte puissance.
Tel qu'illustre, le brïïleur pilote 1 est
alimenté e!n gaz combustib:Le par une conduite 30
reliée au canal général de distribution 34, et en
air par une conduite 31, les arrivées d'air et de
gaz combustible 3 e-t 4 de la figure 1 constituant
les ex-trémités débouchan-tes des conduites 30 et 31
au niveau de la chambre de prémélange du brûleur.
Sur les conduites 30 et 31 on a représenté
les vannes 23 et 22.
La conduite 31 d'amenée d'air au pilote est
en fait une conduite d'air issue de la conduite
d'amenée d'air au brûleur principal.
13~3~
L'air "total" nécessaire pour assurer de
bonnes conditions de fonctionnement au brûleur
pilote 1 et au brûleur principal 10 immergé dans le
bain à chauffer 7, est délivré par un ventilateur ou
compresseur 32 qui alimente, non seulement la
conduite 31, mais également la conduite 33.
Le brûleur principal 10 est alimenté en air
par cette conduite 33 et en gaz combustible par une
conduite 35 également reliée au canal de
distribution général 34, le prémélange étant alors
délivré au conduit 36 d'alimentation du brûleur 10.
L'allumage du brûleur principal 10 est, comme
connu en soi, réalisé au moyen du bruleur pilote 1.
Toutefois, selon l'invention, lors de cet
allumage, on alimente le bruleur pilote 1 avec un
rapport air/gaz combustible inférieur au dosage
stoechiométrique. Par contre, on alimente le
bruleur- principal 10 en prémélange avec un léger
excès d'air. Ainsi, on parfait le dosage air/gaz
combustible du bruleur pilote par une alimentation
complémentaire en air au niveau de la surface de la
grille schématisée en 5 débouchant dans la chambre
de combustion 6, réalisant ainsi le dosage
stoechiométrique du mélange combustible du brûleur
pilote 1.
L'excès d'air présent dans le prémélange
d'alimentation du bruleur principal 10 et qui est
utilisé par le bruleur pilote 1 permet de retrouver
des conditions sensiblement stoechiométriques au
niveau du brûleur principal 10.
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