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(11) | EP 0 549 416 B1 |
| (12) | FASCICULE DE BREVET EUROPEEN |
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| (54) |
Brûleur perfectionné à grille ainsi qu'installation de chauffage équipée d'un tel brûleur Brenner mit Verbrennungsgitter und Heizungsanlage mit einem solchen Brenner Grid burner and heating installation comprising same |
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| Il est rappelé que: Dans un délai de neuf mois à compter de la date de publication de la mention de la délivrance de brevet européen, toute personne peut faire opposition au brevet européen délivré, auprès de l'Office européen des brevets. L'opposition doit être formée par écrit et motivée. Elle n'est réputée formée qu'après paiement de la taxe d'opposition. (Art. 99(1) Convention sur le brevet européen). |
[0001] L'invention concerne un brûleur à mélange de gaz et à grille(s) de combustion utilisable en particulier sur des installations de chauffage à tube immergé.
[0002] Plus précisément, l'invention concerne tout d'abord un brûleur à gaz comprenant :
- une chambre de répartition dans laquelle circule un mélange d'air comburant et de gaz combustible,
- une chambre d'allumage située à côté de la chambre de répartition dans laquelle elle est isolée par une cloison de séparation et dans laquelle circule un mélange d'air comburant et de gaz combustible,
- des moyens d'alimentation en air et en gaz combustible desdites chambres de répartition et d'allumage, respectivement,
- une chambre de combustion avec laquelle lesdites chambres de répartition et d'allumage communiquent à une extrémité, à travers des moyens de stabilisation de flammes en forme de grille, et
- des moyens d'allumage du brûleur s'étendant partiellement dans la chambre de combustion et à l'écart de la chambre de répartition.
[0004] Il est prétendu que cette catégorie de brûleur peut être perfectionnée pour être rendue en particulier encore plus fiable et plus aisée de maintenance.
[0005] L'invention propose de résoudre ce problème de l'amélioration de la fiabilité et de la facilité de maintenance par les caractéristiques de la partie caractérisante de la revendication 1.
[0006] Dans DE-A-1401857, le problème n'est pas résolu puisque le moyen de stabilisation de flammes qui y est présenté consiste en une "grille" ou "plaquette céramique" unique qui diffuse donc la chaleur de la flamme sur toute la surface de la plaquette, même hors période d'allumage, y compris en regard de la chambre d'allumage. En outre, l'allumeur est monté à l'écart de la plaquette. Pour vérifier la plaquette et l'allumeur, il faut donc démonter tant l'une que l'autre. Par ailleurs, une telle disposition de l'allumeur le rend sensible non seulement à la chaleur de la chambre de combustion, mais également (s'il n'est isolé thermiquement) à celle de la paroi latérale de cette chambre à travers laquelle on peut raisonnablement supposer qu'il est monté.
[0007] La réalisation en une seule partie de la plaquette de stabilisation de flammes impose également qu'on démonte toute la plaquette pour la contrôler et si nécessaire, qu'on la change (entièrement), même si seul un contrôle, voire un remplacement, de sa partie la plus sollicitée faisant face à la chambre de répartition aurait été suffisant.
[0008] A priori, la grille en deux parties de l'invention pourra être réalisée à partir des matériaux et structures appartenant à la liste suivante : bronze fritté ou empilement de tôles métalliques finement perforées, céramique fibreuse, tissu métallique.
[0009] Et selon une autre caractéristique de l'invention, le brûleur comprendra avantageusement outre lesdits moyens d'allumage, des moyens de contrôle de flammes disposés également à côté de la chambre de répartition et débouchant dans la chambre de combustion.
[0010] De préférence, les moyens d'allumage et de contrôle en question recevront le flux de mélange nécessaire à l'allumage par une alimentation de la chambre d'allumage indépendante ou autonome de celle de la chambre de répartition pour autoriser des dosages air/gaz propres à chacune de ces chambres.
[0011] Pour l'allumage du brûleur, on pourra recourir soit à un allumage "local" décalé vers l'extérieur de la grille principale, soit à un allumage périphérique par une zone de flammes bordant alors la périphérie de la chambre de combustion.
[0012] Pour favoriser la résistance mécanique dans le temps notamment de la grille principale face en particulier aux contraintes thermiques, une autre caractéristique de l'invention prévoit de disposer une turbine de brassage des gaz dans la chambre de répartition.
[0013] On notera également que, dans l'invention, la(chaque) grille du brûleur sera de préférence traversée non seulement par des premiers orifices, mais également par des seconds orifices de section plus réduite donnant à la(chaque) grille une structure lacunaire, poreuse au mélange air/gaz en circulation.
[0014] Avantageusement, ces orifices seront répartis sur sensiblement toute la surface de la grille, le nombre des seconds orifices étant beaucoup plus important que celui des premiers, de manière que, le brûleur fonctionnant, les flammes développées dans la chambre de combustion comprennent des dards de relativement grande longueur sensiblement dans le prolongement des premiers orifices et une zone de flammes relativement courtes, répartie en regard desdits seconds orifices.
[0015] De cette façon, le rendement de combustion devrait être optimum et les problèmes classiques de stabilité de flammes nettement moins importants.
[0016] Outre le brûleur qui vient d'être présenté, l'invention se rapporte également à une installation de chauffage d'un bain de liquide chauffé par un tel brûleur dont la chambre de combustion immergée dans ledit bain se raccorde à au moins un tube-échangeur également immergé dans ce bain et dans lequel pourront circuler, avant leur évacuation, les produits de combustion générés par le brûleur.
[0017] Certes, on connaît déjà de nombreux équipements de chauffage pour bains industriels utilisant la technique des tubes immergés compacts.
[0018] Et, souvent, ces équipements utilisent des brûleurs dits "à mélange au nez", c'est-à-dire sans répartition, la combustion s'effectuant directement dans la zone où l'air et le gaz se rencontrent.
[0019] L'expérience a toutefois montré que ce type de brûleur n'est pas totalement satisfaisant en particulier sur des installations à tubes immergés compacts et conduit souvent à une production excessive d'oxyde de carbone, ainsi qu'à un fonctionnement bruyant dû en particulier à des problèmes de turbulences.
[0020] Le demandeur a déjà proposé, notamment pour ce type de problèmes, quelques solutions dont l'une est exposée dans la demande de brevet français FR-A-2 606 492, déposée le 7 Novembre 1986, ou dans son brevet européen associé EP-A-269 488.
[0021] Mais ce document ne permet pas d'optimiser la maintenance et la fiabilité de l'allumeur et/ou de la plaque de stabilisation de flammes, dès lors que si l'allumeur est monté à travers cette plaque, il baigne de permanence dans la flamme. La plaque est en outre unique et il n'y a pas de chambre d'allumage indépendante.
[0022] Dans ce qui suit, on va maintenant décrire de façon plus détaillée un mode de réalisation de l'invention en faisant pour cela référence à des dessins d'accompagnement donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs et dans lesquels :
La figure 1 est une vue schématique locale du brûleur de l'invention suivant une coupe faite le long de la ligne I - I de la figure 2,
La figure 2 est une vue de dessus du même brûleur dans le sens de la flèche II de la figure 1,
la figure 3 est une vue locale agrandie en plan d'une grille poreuse utilisable dans le cadre de l'invention,
la figure 4 est une autre vue locale du brûleur de l'invention le long de la ligne de coupe IV-IV de la figure 2,
la figure 5 est une vue schématique du brûleur de l'invention utilisé sur une installation à tube immergé compact,
et la figure 6 illustre une variante de réalisation.
[0023] En se reportant tout d'abord aux figures 1 et 2, le brûleur repéré dans son ensemble 1 comporte une chambre de répartition (dite aussi de "prémélange") dans laquelle débouche, par une ouverture de préférence radiale 5, l'air comburant et le gaz combustible qui commencent à se mélanger.
[0024] En 7, on a repéré l'arrivée de gaz combustible dont le flux est dirigé, via au moins un orifice transversal avant 7a ou arrière 7b (figure 2), sensiblement parallèlement au flux d'air sous pression (air soufflé) qui arrive par la conduite radiale 9.
[0025] La chambre de répartition 3, qui a la forme générale d'un caisson cylindrique à section sensiblement circulaire, est limitée transversalement sur sa face avant (AV) par une grille de stabilisation de flammes 11 traversée par le mélange d'air et de gaz, après passage de ce dernier par une chicane ou une goulotte 12 de distribution définie ou limitée par une plaque ou tout autre obstacle transversal 13 favorable au mélange homogène des gaz.
[0026] La grille 11 a pour fonction d'assurer une répartition convenable et une bonne stabilisation des flammes à l'entrée de la chambre de combustion 15 où vont se développer ces flammes.
[0027] Pour favoriser cela, et comme on le voit plus clairement sur la figure 3, cette grille qui a ici la forme générale d'une plaque sensiblement plane, a été construite pour être traversée, sur son épaisseur e, par de préférence deux séries d'orifices comprenant des premiers orifices 19a de relativement large section (quelques mm2), ainsi que des seconds orifices 19b de section plus réduite donnant à la grille une structure lacunaire, poreuse au mélange air/gaz.
[0028] En pratique, ces deux séries d'orifices seront avantageusement réparties sur sensiblement toute la surface active de la grille. Et le nombre des seconds orifices de diffusion 19b sera beaucoup plus important que celui des orifices principaux 19a, par exemple dans un rapport compris sensiblement entre 15 à 1 et 30 à 1. Quant à la section droite de ces seconds orifices 19b, elle sera de préférence de 2 à 4 fois plus petite que celle des premiers orifices 19a.
[0029] De cette manière, le brûleur fonctionnant, les flammes développées dans la chambre de combustion (dont la section droite sera de préférence légèrement inférieure à celle de la grille) comprendront des dards 21a de relativement grande longueur s'étendant sensiblement dans le prolongement des premiers orifices 19a, tandis qu'une zone générale de flammes relativement courtes 21b se répartira en regard des seconds orifices 19b.
[0030] Dans la pratique, la grille pourra notamment être réalisée à partir de matériaux et structures du type bronze fritté ou empilement de tôles métalliques finement perforées ou encore de céramique fibreuse ou de tissu métallique.
[0031] Par exemple, dans le cadre d'une grille en bronze fritté, on pourra prévoir d'utiliser une plaque en cette matière d'épaisseur 3 mm environ, percée de trous de 2 mm de section selon un pas carré de 8 mm, le degré de vide correspondant à ces perçages étant d'environ 3 à 8 %.
[0032] Les essais ont montré que fonctionnait très bien une telle grille dont la puissance représentée par les petits orifices de diffusion 19b représentait environ 30 à 40 % de la puissance totale.
[0033] On notera qu'un avantage complémentaire d'une telle structure est d'en assurer le refroidissement interne par circulation à travers elle du débit air/gaz.
[0034] On pourrait même prévoir que les seconds orifices 19b, avantageusement ménagés sensiblement régulièrement à travers la surface de cette grille, débouchent pour certains d'entre eux aléatoirement sur tel ou tel orifice principal 19a, augmentant ainsi la section de ces derniers, comme cela est illustré par exemple à l'endroit de l'orifice 19a1 de la figure 3.
[0035] Revenant à la structure du brûleur des figures 1, 2 ou 4, on notera encore qu'il comprend de façon classique des moyens d'allumage 23 permettant de déclencher la combustion, ainsi que des moyens de contrôle 25 de la présence des flammes.
[0036] Les moyens d'allumage pourront par exemple consister en une bougie, du type bougie d'automobile, montée à travers la grille principale 11.
[0037] Comme les moyens de contrôle 25, ces moyens d'allumage seront de préférence disposés en dehors, à côté de la chambre de répartition 3.
[0038] Plus précisément, l'allumeur pourra être disposé à l'endroit d'un passage 27 (voir figure 4) ménagé de côté, à travers la grille 11, ce passage recevant une partie de la tête du brûleur formant support d'allumeur 29 équipé d'arrivées autonomes de gaz combustible 31 et d'air comburant 33 (voir figures 1 et 2) pour alimenter une chambre de mélange d'allumage 35. Cette chambre, de préférence séparée ou isolée de la chambre de répartition par une paroi 36, pourra communiquer avec la chambre de combustion 15 à travers une grille complémentaire 37 de stabilisation de la flamme d'allumage, cette grille s'étendant alors sensiblement parallèlement au plan de la grille principale 11 et étant traversée par l'allumeur 23, de manière que les électrodes 23a de ce dernier débouchent dans la chambre de combustion 15 pour y enflammer le mélange.
[0039] Ainsi disposé, l'allumeur 23 s'étendra de préférence sensiblement parallèlement à l'axe général 39 de la chambre 15, plutôt vers la périphérie de la grille 11.
[0040] Quant à la chambre d'allumage 35, elle pourra présenter en partie haute la forme d'une colonne verticale creuse, annulaire, entourant une cavité centrale ouverte à l'air libre du support d'allumeur, la tête 23b de l'allumeur avec son câble d'alimentation 41 s'étendant dans cette cavité centrale. En outre, grâce à une alimentation tangentielle en air à sa partie supérieure, cette même chambre assurera un mélange par brassage rotatif des gaz jusqu'à ce qu'ils rencontrent, en partie inférieure, la grille transversale 37 à l'endroit où la chambre d'allumage reprend la forme d'un disque.
[0041] Pour contrôler la présence des flammes dans la chambre de combustion, le brûleur pourra donc en outre être équipé d'un moyen de contrôle 25 dont la sonde, constituée par exemple par une électrode 25a de préférence rectiligne, s'étendra dans la zone de développement des flammes accrochées respectivement à la grille principale 11 et à la grille secondaire d'allumage 37, comme cela apparaît clairement sur la figure 4.
[0042] Ainsi disposé, le moyen de contrôle 25 pourra traverser un puits 43 traversant lui-même un second passage 45 ménagé à travers la grille principale 11 pour que la sonde 25a puisse communiquer avec la chambre de combustion 15, la tête 25b de ce moyen de contrôle avec son câble d'alimentation électrique 47 restant bien entendu à l'écart de la zone de combustion pour être refroidis par l'air ambiant.
[0043] En comparant les figures 1 et 4, on remarquera également que la grille principale 11 sera avantageusement maintenue à sa périphérie par une bride 49 s'étendant extérieurement, sensiblement au niveau de la liaison pouvant être amovible entre la partie supérieure du brûleur comprenant la chambre de répartition 3 et la partie inférieure comprenant la chambre de combustion 15.
[0044] Pour ce faire, la bride 49 définira localement une cavité annulaire 51 extérieure aux chambres 3 et 15. Dans cette cavité, un moyen de retenue 53, tel qu'un circlips, pourra maintenir avec un certain jeu possible la bordure périphérique de la grille 11.
[0045] Ainsi, la zone de maintien de cette grille sera-t'elle relativement isolée thermiquement de la partie chaude du brûleur et la grille pourra-t'elle absorber plus aisément les contraintes thermiques.
[0046] Intéressons-nous maintenant à la figure 5, pour décrire brièvement l'application privilégiée du brûleur 1 de l'invention au chauffage d'un bain industriel de liquide 55 où sont immergés au moins la chambre de combustion 15 du brûleur ainsi qu'un tube échangeur de chaleur 57 raccordé à la sortie 15a de la chambre de combustion 15 et qui serpente dans le bain 55, lequel est chauffé par échange thermique avec les produits de combustion générés par le brûleur et circulant dans le tube avant d'être évacués vers la sortie 57a de ce même tube émergeant à l'extérieur.
[0047] Sur la figure 6, on a représenté une variante de réalisation du brûleur de l'invention qui se caractérise par une turbine de brassage et un allumage périphérique.
[0048] Ce brûleur, repéré 10 comprend comme le précédent une chambre de répartition 30 communiquant avec une chambre de combustion 32 à travers une grille principale de combustion 34 du même type que la précédente (11).
[0049] La chambre de répartition 30 est ici alimentée tangentiellement en air et gaz combustible (déjà au moins partiellement mélangés de préférence) via une tubulure d'admission 38 pouvant être issue en amont de l'arrivée d'air 38a sur laquelle est raccordée l'arrivée de gaz 38b.
[0050] Pour améliorer la qualité de la combustion et favoriser une bonne tenue aux contraintes thermiques de la grille 32, on a disposé face à elle, dans la chambre 30,une turbine de brassage 40. Il est apparu préférable de placer cette turbine sensiblement au niveau de la zone, opposée à la grille, où la conduite latérale 38 se raccorde tangentiellement à la chambre 30.
[0051] De cette manière, les pales de la turbine vont pouvoir recevoir transversalement le mélange gazeux et être ainsi naturellement entraînées en rotation en créant des courants de recirculation favorables à l'homogénéisation des gaz et à la limitation des contraintes thermiques.
[0052] Un bossage 42 situé, sur la figure 1, vers le sommet de la chambre 30 soutient l'arbre de rotation 44 de la turbine qui peut y tourner de manière classique, via des roulements à bille (non représentés).
[0053] Pour l'allumage du brûleur, la solution retenue ici consiste en un allumage "périphérique", via une chambre d'allumage 46 s'étendant tout autour de la chambre de répartition 30, a priori essentiellement dans sa partie avant (AV).
[0054] De manière en particulier à pouvoir régler à volonté et de manière autonome l'air et le gaz alimentant respectivement les chambres de répartition et d'allumage, il est apparu à nouveau préférable de les "isoler" l'une de l'autre par une cloison de séparation 48 et d'assurer à la chambre d'allumage 46 sa propre arrivée de mélange, via une tubulure d'alimentation tangentielle 50.
[0055] Et, pour l'accrochage de la flamme d'allumage, une grille secondaire de combustion 52 a également été interposée entre la chambre d'allumage et la chambre de combustion.
[0056] Les chambres de répartition et d'allumage étant de préférence disposées concentriquement, cette grille secondaire pourra en particulier présenter la forme d'un cadre ou d'une couronne entourant la grille principale.
[0058] En effet, si l'on monte les moyens 23, 25 précités d'allumage et de contrôle de flammes dans la chambre 46, de telle manière qu'ils traversent la grille 52, pour déboucher dans la chambre 32, il va être possible non seulement d'assurer un allumage périphérique efficace, mais également d'améliorer les conditions de contrôle en limitant les contraintes thermiques supportées par ces accesssoires. Pour cela il suffira, lorsque la séquence d'allumage du cycle de mise en marche du brûleur sera achevée et que ce dernier sera maintenu allumé grâce à la détection des flammes, de couper l'alimentation en gaz de la chambre 46 en maintenant son approvisionnement en air.
[0059] Les flammes accrochées jusqu'à la grille secondaire 52 s'éteindront donc. Mais l'air continuera à s'échapper par cette grille vers la chambre de combustion, ce flux d'air constituant alors un excellent moyen de refroidissement continu au moins de la bougie 23 et de l'électrode de contrôle 25.
[0060] On notera que ce principe de soufflage d'air après allumage est tout à fait adaptable au cas du brûleur des figures 1 à 5. De même, le principe de l'allumage périphérique pourrait être retenu sur ce brûleur, la chambre d'allumage 46 avec ses accessoires pouvant ainsi venir entourer la base (repéré 3' sur la figure 1) de la chambre de répartition 3.
1. Brûleur à gaz comprenant :
- une chambre de répartition (3, 30) dans laquelle circule un mélange d'air comburant et de gaz combustible,
- une chambre d'allumage (35, 46) située à côté de la chambre de répartition de laquelle elle est isolée par une cloison de séparation (36, 48) et dans laquelle circule un mélange d'air comburant et de gaz combustible,
- des moyens (5, 31, 33, 38, 50) d'alimentation en air et en gaz combustible desdites chambres de répartition et d'allumage, respectivement,
- une chambre de combustion (15, 32) avec laquelle lesdites chambres de répartition et d'allumage communiquent à une extrémité, à travers des moyens de stabilisation de flammes en forme de grille, et
- des moyens (23) d'allumage du brûleur s'étendant partiellement dans la chambre de combustion, et à l'écart de la chambre de répartition,
caractérisé en ce que les moyens de stabilisation de flammes comprennent deux grilles : une grille principale (11, 34) et une grille secondaire (37, 52) s'étendant respectivement en travers de ladite extrémité de la chambre de répartition (3, 30) et de la chambre d'allumage (35, 46), cette dernière étant traversée par les moyens d'allumage (23) qui traversent également la grille secondaire pour déboucher dans la chambre de combustion.2. Brûleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les chambres de répartition
et d'allumage sont alimentées en air comburant et en gaz combustible par des conduits
(5, 31, 33, 38, 50) distincts pour rendre les proportions d'air et de gaz indépendantes
d'une dite chambre à l'autre, la chambre de répartition (3, 30) étant raccordée à
un conduit unique (5, 38) d'alimentation commune en un prémélange d'air et de gaz
combustible, l'alimentation au moins en air comburant de la chambre d'allumage (35,
46) s'effectuant tangentiellement à elle pour y améliorer le brassage du mélange.
3. Brûleur selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que
la grille principale (11) se présente comme une plaque à travers laquelle est ménagée
d'un côté, à l'écart de son centre, un passage (27) en travers duquel s'étend ladite
grille secondaire (37) qui se présente également comme une plaque.
4. Brûleur selon la revendication 3 caractérisé en ce qu'à côté dudit passage (27) occupé
par la grille secondaire (37) et les moyens d'allumage (23), la grille principale
(11) est traversée par un second passage (45) prolongeant un puits (43) ménagé dans
une paroi du brûleur à côté desdites chambres de répartition et d'allumage, ce puits
recevant des moyens de contrôle de flammes qui débouchent ainsi dans la chambre de
combustion à travers une zone sensiblement périphérique de ladite grille principale.
5. Brûleur selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que
la chambre d'allumage (35) présente, du côté de la grille secondaire (37), la forme
d'un disque prolongé, vers l'opposé de ladite grille, par une colonne annulaire entourant
une cavité centrale ouverte à l'air libre dans laquelle une bougie d'allumage est
montée de manière à traverser la partie discoïdale de la chambre d'allumage (35).
6. Brûleur selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'un
obstacle (13) est interposé dans la chambre de répartition (3,30) sur le trajet des
gaz se dirigeant vers la chambre de combustion (15,32), pour favoriser le mélange
de ces gaz.
7. Brûleur selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que
la section droite de la chambre de combustion (15) est légèrement inférieure à celle
de la grille principale (11).
8. Brûleur selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que
la grille principale (11) est maintenue à sa périphérie par une bride (49) qui s'étend
au niveau de la liaison entre les chambres de répartition (3) et de combustion (15),
cette bride définissant localement une cavité (51) sensiblement annulaire, extérieure
auxdites chambres et où un moyen (53) de retenue, ainsi relativement isolé thermiquement,maintient
avec un certain jeu possible la bordure périphérique de ladite grille.
9. Brûleur selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel ladite grille
principale (11, 34) présente, à travers elle et pour le passage du mélange d'air et
de gaz combustible vers la chambre de combustion, des premiers orifices (19a) de relativement
large section ainsi que des seconds orifices (19b) de section plus réduite, de manière
que les flammes développées dans la chambre de combustion par le brûleur en fonctionnement
comprennent des dards de relativement grande longueur (21a) sensiblement dans le prolongement
des premiers orifices et une zone (21b) de flammes relativement courtes réparties
en regard desdits seconds orifices (19b), caractérisé en ce que la section de ces
seconds orifices est environ deux à quatre fois plus petite que celle des premiers
orifices (19a).
10. Brûleur selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que
la grille principale (11, 34) est réalisée à partir des matériaux et structures appartenant
à la liste suivante : bronze fritté, empilement de tôles métalliques perforées, céramiques
fibreuses, tissus métalliques.
11. Brûleur selon l'une quelconque des revendications 1, 2, 9 ou 10 caractérisé en ce
que la chambre de répartition (30) comprend une turbine (40) propice à la résistance
mécanique dans le temps de la grille principale (34) et favorisant le mélange d'air
et de gaz, ladite turbine étant disposée face à cette grille principale, sensiblement
au niveau où ladite chambre de répartition est alimentée tangentiellement en air et
en gaz combustible.
12. Brûleur selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que
la chambre d'allumage (46) s'étend tout autour de la chambre de répartition, pour
un allumage du brûleur par la périphérie de la chambre de combustion.
13. Installation de chauffage d'un bain de liquide comprenant le brûleur selon l'une quelconque
des revendications précédentes dont la chambre de combustion (15, 32) immergée dans
ledit bain (55) se raccorde à au moins un tube échangeur thermique (57) également
immergé dans ce bain et dans lequel circulent, avant leur évacuation, des produits
de combustion générés par le brûleur.
1. Gasbrenner, umfassend:
- eine Verteilerkammer (3, 30), in der ein Gemisch aus Verbrennungsluft und brennbarem Gas zirkuliert,
- eine Zündkammer (35, 46), die neben der Verteilerkammer angeordnet ist, von der sie durch eine Trennwand (36, 48) isoliert ist und in der in Gemisch aus Verbrennungsluft und brennbarem Gas zirkuliert,
- Zuführmittel (5, 31, 33, 38, 50) für Luft und brennbares Gas für Verteiler- bzw. Zündkammer,
- eine Verbrennungskammer (15, 32), mit der die Verteiler- und Zündkammer an einem Ende über gitterförmige Flammenstabilisierungsmittel in Verbindung stehen, und
- Zündmittel (23) des Brenners, die sich teilweise in die Verbrennungskammer und im Abstand von der Verteilerkammer erstrecken,
dadurch gekennzeichnet, daß die Flammenstabilisierungsmittel zwei Roste umfassen, und zwar einen Hauptrost (11, 34) und einen sekundären Rost (37, 52), die sich jeweils durch das Ende der Verteilerkammer (3, 30) und der Zündkammer (35, 46) erstrecken, wobei letztere von Zündmitteln (23) durchquert sind, die gleichermaßen den zweiten Rost durchqueren, um in die Verbrennungskammer zu führen.2. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteiler- und die Zündkammer
über unterschiedliche Leitungen (5, 31, 33, 38, 50) mit Verbrennungsluft und brennbarem
Gas versorgt werden, um die Verhältnisse von Luft und Gas der einen Kammer von der
anderen Kammer unabhängig zu machen, wobei die Verteilerkammer (3, 30) mit einer einzigen
Leitung (5, 38) zur gemeinsamen Zufuhr mit einer Vormischung von Luft und brennbarem
Gas verbunden ist, wobei wenigstens die Zufuhr von Verbrennungsluft zur Zündkammer
(35, 46) tangential zu dieser erfolgt, um das Vermischen der Mischung zu verbessern.
3. Brenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptrost
(11) als eine Platte ausgebildet ist, über der auf einer Seite im Abstand zu ihrer
Mitte ein Durchlaß (27) angeordnet ist, über den sich der sekundäre Rost (37), der
ebenfalls als Platte ausgebildet ist, quer erstreckt.
4. Brenner nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptrost (11) neben dem
Durchlaß (27), der mit dem sekundären Rost (37) und den zündmitteLn (23) ausgestattet
ist, von einem zweiten Durchlaß (45) durchquert wird, der einen in einer Wandung des
Brenners neben der Verteiler- und Zündkammer angeordneten Schacht (43) verlängert,
wobei der Schacht Steuermittel für die Flammen aufnimmt, die auch in die Verbrennungskammer
einmünden, und zwar durch eine im wesentlichen periphere Zone des Hauptrosts.
5. Brenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündkammer
(35) auf der Seite des sekundären Rosts (37) die Form einer in Richtung der entgegengesetzten
Seite des Rosts länglichen Scheibe aufweist, umgeben von einer ringförmigen Säule,
eine mittige offene Ausnehmung für freie Luft, in der eine Zündkerze derart angeordnet
ist, daß sie den scheibenförmigen Abschnitt der Zündkammer (35) durchquert.
6. Brenner nach einem der vorhergenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Hindernis
(13) in der Verteilerkammer (3, 30) im Weg des Gases bei seiner Bewegung auf die Verbrennungskammer
(15, 32) zu angeordnet ist, um das Vermischen der Gase zu begünstigen.
7. Brenner nach einem der vorgangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der
Querschnitt der Verbrennungskammer (15) etwas kleiner als der des Hauptrosts (11)
ist.
8. Brenner nach einem der vorhergenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptrost
(11) an seinem Umfang von einem Flansch (49) gehalten ist, der sich auf der Höhe der
Verbindung zwischen der Verteilerkammer (3) und der Verbrennungskammer (15) erstreckt,
wobei dieser Flansch lokal eine im wesentlichen ringförmige Ausnehmung (51) bestimmt,
und zwar außerhalb der Kammern und wo ein ebenfalls relativ thermisch isoliertes Haltemittel
(53) mit einem gewissen möglichen Spiel den äußeren Rand des Rosts hält.
9. Brenner nach einem der vorhergenden Ansprüche, in dem der Hauptrost (11, 34) durch
sich hindurch und für den Durchtritt der Mischung von Luft und brennbarem Gas in die
Verbrennungskammer erste Öffnungen (19a) mit relativ großem Querschnitt wie auch zweite
Öffnungen (19b) mit kleinerem Querschnitt derart aufweist, daß die in der Verbrennungskammer
von dem Brenner entwickelten Flammen im Betrieb im wesentlichen in der Verlängerung
der ersten Öffnungen Flammenkerne von relativ großer Länge (21a) sowie gegenüber den
zweiten Öffnungen (19b) eine Zone (21b) relativ kurzer Flammen umfassen, dadurch gekennzeichnet,
daß der Querschnitt der zweiten Öffnungen ungefähr zwei bis viermal kleiner ist als
der der ersten Öffnungen (19a).
10. Brenner nach einem der vorhergenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptrost
(11, 34) unter Verwendung von Materialien und Strukturen ausgebildet ist, die der
folgenden Liste angehören: Sinterbronze, perforiertes Metallblechpaket, faserstoffhaltige
Keramiken, Drahtgewebe.
11. Brenner nach einem der Ansprüche 1, 2 , 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die
Verteilerkammer (30) eine Turbine (40) umfaßt, die für den mechanischen Widerstand
in der Standzeit des Hauptrosts (34) vorteilhaft ist und die Vermischung von Luft
und Gas begünstigt, wobei die Turbine dem Hauptrost zugewandt im wesentlichen in der
Höhe angeordnet ist, in der der Verteilerkammer tangential Luft und brennbares Gas
zugeführt werden.
12. Brenner nach einem der vorhergenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündkammer
(46) sich zum Zünden des Brenners über die Peripherie der Verbrennungskammer vollständig
um die Verteilerkammer herum erstreckt.
13. Heizeinrichtung für ein Flüssigbad, umfassend einen Brenner nach einem der vorhergenden
Ansprüche, dessen Verbrennungskammer (15, 32), die in das Bad (55) eintaucht, an wenigstens
ein Wärmetauscherrohr (57) angeschlossen ist, das ebenfalls in das Flüssigbad eintaucht
und in dem die von dem Brenner erzeugten Verbrennungsprodukte vor ihrem Abziehen zirkulieren.
1. Gas burner comprising:
- a distribution chamber (3, 30) in which a mixture of combustion air and fuel gas circulates;
- an ignition chamber (35, 46) situated beside the distribution chamber from which it is isolated by a partition (36, 48), and in which a mixture of combustion air and fuel gas circulates;
- means (5, 31, 33, 38, 50) for the supply of air and fuel gas to the said distribution and ignition chambers, respectively;
- a combustion chamber (15, 32) with which the said distribution and ignition chambers communicate at one end thereof through flamestabilizing means in the form of a grid; and
- means (23) for igniting the burner, extending partially into the combustion chamber and at the side of the distribution chamber,
characterized in that the flame-stabilization means comprise two grids: a main grid (11, 34) and a secondary grid (37, 52) extending across the said end of the distribution chamber (3, 30) and of the ignition chamber (35, 46), respectively, ignition means (23) extending through the latter and also through the secondary grid to emerge in the combustion chamber.2. Burner according to Claim 1, characterized in that the distribution and ignition chambers
are supplied with combustion air and fuel gas by separate ducts (5, 31, 33, 38, 50)
in order to render the proportions of air and of gas independent from one said chamber
to the other, the distribution chamber (3, 30) being connected to a single duct (5,
38) for the common supply of a premix of air and of fuel gas, the supply at least
of combustion air to the ignition chamber (35, 46) being effected tangentially thereto
in order to improve the mixing of the mixture.
3. Burner according to any one of the preceding claims, characterized in that the main
grid (11) is formed as a plate through which there is provided, on one side, spaced
from its centre, a passage (27) across which the said secondary grid (37), which is
also formed as a plate, extends.
4. Burner according to Claim 3, characterized in that beside the said passage (27) occupied
by the secondary grid (37) and the ignition means (23), a second passage (45) extends
through the main grid (11), extending a hole (43) provided in a wall of the burner
beside the said distribution and ignition chambers, this hole housing flame-monitoring
means which also emerge in the combustion chamber through a substantially peripheral
region of the said main grid.
5. Burner according to any one of the preceding claims, characterized in that, on the
side with the secondary grid (37), the ignition chamber (35) has the shape of a disc
which is extended towards the opposite side to the said grid by an annular upright
portion surrounding a central cavity which is open to the open air and in which a
spark plug is mounted so as to extend through the disc-shaped portion of the ignition
chamber (35).
6. Burner according to any one of the preceding claims, characterized in that an obstruction
(13) is interposed in the distribution chamber (3, 30) in the path of the gases directed
towards the combustion chamber (15, 32) in order to favour the mixing of these gases.
7. Burner according to any one of the preceding claims, characterized in that the cross-section
of the combustion chamber (15) is slightly smaller than that of the main grid (11).
8. Burner according to any one of the preceding claims, characterized in that the main
grid (11) is held at its periphery by a collar 49 which extends at the level of the
connection between the distribution chamber (3) and the combustion chamber (15), this
collar defining locally an approximately annular cavity (51) outside the said chambers
and in which a retaining means (53), which is thus relatively thermally insulated,
holds the peripheral edge of the said grid with a certain possible play.
9. Burner according to any one of the preceding claims, in which the said main grid (11,
34) has first holes (19a) of relatively large cross-section as well as second holes
(19b) of smaller cross-section extending through it for the passage of the mixture
of air and fuel gas towards the combustion chamber, so that the flames developed in
the combustion chamber by the burner in operation comprise relatively long inner cones
(21a) extending approximately from the first holes and a region (21b) of relatively
short flames distributed opposite the said second holes (19b), characterized in that
the cross-section of the second holes is about two to four times smaller than that
of the first holes (19a).
10. Burner according to any one of the preceding claims, characterized in that the main
grid (11, 34) is made of materials and structures belonging to the following list:
sintered bronze, packs of perforated metal plates, fibrous ceramics, metallic fabrics.
11. Burner according to any one of Claims 1, 2, 9 and 10, characterized in that the distribution
chamber (30) includes a turbine (40) favourable to the mechanical strength over time
of the main grid (34) and favouring the mixture of air and gas, the said turbine being
disposed facing the main grid, approximately at the level at which the said distribution
chamber is supplied tangentially with air and fuel gas.
12. Burner according to any one of the preceding claims, characterized in that the ignition
chamber (46) extends around the entire distribution chamber for ignition of the burner
via the periphery of the combustion chamber.
13. Installation for heating a bath of liquid including the burner according to any one
of the preceding claims, of which the combustion chamber (15, 32) immersed in the
said bath (55) is connected to at least one heat-exchanger pipe (57) which is also
immersed in this bath and in which combustion products generated by the burner circulate
before their evacuation.