La présente invention est relative à un appareil destiné
à être placé devant le nez d'un brûleur pour améliorer la
qualité de la combustion e
L'appareil concerne aussi bien des breleurs à combustible
liquide que des brûleurs à cembustible gazeux ou Solide ,
charbon pulvérulent .A titre d'exemple, il peut s'agit
d'un brûleur de chaudière
On sait que la flamme apparaissant à la sortie d'un
-leur difinit diverses zones correspondant à des tempé-
-ratures différentes o En particulier, certaines zones
sont très chaudes alors que d'autres le sont moins
A l'extrémité aval de la flamme, la combustion cesse et
l'on constate la plupart du temps que dans cette zone, des produits combustibles restent imbrûlés, et ils sont éva- -cués par la chemine en même temps que les gaz brûlés o
On sait que , dans le bilan thermique d'ensemble de la
combustion , ces produits imbrûlés correspondent à une perte d'énergie pure et simple
La présente invention a pour but d'éviter ces inconvé- -nients en supprimant la présence d'imbrûlés dans les gaz
évacués par la cheminée, tandis que par ailleurs, elle vis à homegénéiser les températures tout autour de la flamme, pour viter les zones de @urchauffs et améliorer la qualité de l'échange thermique, entre cette flamme et la paroi qui l'environne , paroi qui peut autre celle d'une chaudière ou d'un four
Un appareil selon l'invention , destiné à astre mont dans la flamme, devant le nez d'un brûleur, est caractérisé en
ce Qu'il comprend une première paroi transversale perfo-
rée qu@ laquelle vient frapper et s'éclater la flamme ,
la face aval de cette première paroi tant solidaire
d'un premier conduit convergent, dont la petite section
située à son extrémité aval s'ouvre sur l'extrémité
amont , à section encore plus petite, place dans sa
partie centrale, d'un second conduit , divergent à l'inté-
-rieur duquel sont répartis deux jeux de cloisons, à sa
-voir un jeu de cloisons radiales orientes longitudina- -lement et un jeu de cloisons obliques divergentes qui
définissent dans la zone axiale de l'appareil un noyau
central qui va s'évasant vers l'aval.The present invention relates to an apparatus intended
to be placed in front of the nose of a burner to improve the
combustion quality e
The device concerns both fuel burners
liquid than gas or solid fuel burners,
powdered charcoal. For example, it can be
a boiler burner
We know that the flame appearing at the exit of a
-they define different zones corresponding to temperatures-
-different scales o In particular, certain areas
are very hot while others are less hot
At the downstream end of the flame, combustion ceases and
it is found most of the time that in this zone, combustible products remain unburnt, and they are evacuated by the chimney at the same time as the burnt gases o
We know that in the overall heat balance of the
combustion, these unburnt products correspond to a pure and simple loss of energy
The object of the present invention is to avoid these drawbacks by eliminating the presence of unburnt substances in the gases.
evacuated by the chimney, while in addition, it aims to homogenize the temperatures all around the flame, to avoid the areas of @urchauffs and improve the quality of the heat exchange, between this flame and the wall which surrounds it, wall which can other than that of a boiler or an oven
An apparatus according to the invention, intended to be mounted in the flame, in front of the nose of a burner, is characterized in
what it includes a first perfo-
that which comes to strike and burst the flame,
the downstream face of this first wall both integral
of a first converging duct, whose small section
located at its downstream end opens on the end
upstream, with an even smaller section, places in its
central part, of a second duct, diverge inside
- of which two sets of partitions are distributed, at its
-see a set of radially oriented longitudinal partitions -only and a set of divergent oblique partitions which
define a nucleus in the axial zone of the device
central which will widen downstream.
On comprend qu'un appareil selon l'invention consiste & BR<
faire apparaître au sein mime de la flammes au moins un
effet venturi dans la zone où la flamme sortant du pre
-mier conduit convergent vient a'engager à
et auteur du second conduit divergent
Suivant une autre caractéristique de l'invention ,
-semble de l'appareil déflecteur est fabriqué en acier
réfractaire .It is understood that an apparatus according to the invention consists of & BR <
make appear at least within one of the flames
venturi effect in the area where the flame coming out of the meadow
-mier converging conduit comes to commit to
and author of the second divergent conduit
According to another characteristic of the invention,
- assembly of the deflector device is made of steel
refractory.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, les con
-duits successifs ont une section transversale carrée
ou polygonale
Suivant une autre caractéristique de l'invention, les
conduits successifs ont une section transversale cir
-culaire .According to another characteristic of the invention, the con
- successive products have a square cross section
or polygonal
According to another characteristic of the invention, the
successive conduits have a cross section cir
-vascular.
Suivant une autre caractéristique de l'invention t au
Moins lune des parois de appareil comporte un revê-
-tement superficiel susceptible de catalyser la ré-
-action de combustion
Ce revêtement est constitué par des oxydes de terres
rares
Le dessin annexé , danné à titre d'exemple nen limi
-tatif , permettra de mieux comprendre les caract-
-ristiques de ltintention
Figure 1 est une vue d'ensemble de l'appareil difleo-
-teur selon l'invention t
Figure 2 est une coupe partielle suivant II-II (fig.1)
Figure 3 est une vue suivant la flèche III ( Fig. 2 )
Figure 4 est une vue de face de la plaque située à
l'amont de l'appareil
Figure 5 est une vue depuis l'aval, suivant la direc
-tion de la flèche Y ( fig. 1) du second conduit divergent de l'appareil
Figure 6 en est une vue suivant la direction de la flèche VI ( fig. 5 )
Figure 7 montre un exemple d'utilisation possible,avec montage de deux appareils selon l'invention alignés en cascade . According to another characteristic of the invention t au
One of the appliance walls has a coating
-a superficial structure capable of catalyzing the re-
-combustion action
This coating consists of earth oxides
rare
The attached drawing, dann by way of example nen limi
-tative, will allow a better understanding of the characteristics-
- intentionals
Figure 1 is an overview of the difleo- device
-tor according to the invention t
Figure 2 is a partial section along II-II (fig.1)
Figure 3 is a view along arrow III (Fig. 2)
Figure 4 is a front view of the plate located at
upstream of the device
Figure 5 is a view from downstream, in the direc
-tion of arrow Y (fig. 1) of the second divergent duct of the apparatus
Figure 6 is a view in the direction of arrow VI (Fig. 5)
Figure 7 shows an example of possible use, with mounting of two devices according to the invention aligned in cascade.
Figure 8 illustre une autre variante d'utilisation pos -sible où plusieurs appareils selon l'invention sont montés à la suite les uns des autres , mais avec des orien -tations différentes, pour dévier la direction géné- -rale de la flamme
L'appareil selon l'invention , tel qu'il est illustre sur les figures 1 à 6 est rdalisé en tsle d'acier réfrac- -taire découpée et soudée . I1 se présente sous la for -me d'un ensemble rigide statique qu'on place devant le nez d'un brflleur tel que 1 ( Figure 7 ) afin d'on modifier la flamme 2
L'appareil comprend une première paroi transversale 3 dans laquelle sont découpées des ouvertures telles que 16 ( Figure 4 ) Ces ouvertures peuvent avoir des dimen -sions et des répartitions diverses . Dans l'exemple illustré la plaque transversale 3 a un contour circu - laire
La face aval de cette première paroi 3 est solidaire d'un premier conduit convergent 4, sur la grande section amont duquel elle est soudée L'extrémité aval du premier conduit convergent 4 définit une ouverture de petite section 5 qui s'ouvre sur l'ex -trémité amont 6 , & section encore plus petite , d'un second conduit divergent 7 . L'extrémité amont à petite section est disposée du centre de l'ouverture aval 5 où elle est fixée par soudage sur des cloisons longi -tudinales 8 . Ces dernières sont disposées à l'inté- -rieur du premier conduit convergent 4 sur les parois duquel elles font saillie! à la faion de nervures Grâce à cette disposition , lteuverture amont 6 du second conduit 7 communique avec la partie centrale de l'ouverture aval 5 du premier conduit 4 . Par contre, la partie périphérique de cette ouverture aval 5 dé- -finit un interstice annulaire situé autour dê l'ou- -verture amont 6 , comme cela apparat notamment sur les figures 1 et 7
Par ailleurs, des goussets transversaux 9 sont dispo- -sés à l'intérieur de l'ouverture amont 6 du second con -duit afin de matérialiser une sorte de diaphragme qui en réduit la section de passage .FIG. 8 illustrates another possible variant of use where several devices according to the invention are mounted one after the other, but with different orientations, to deflect the general direction of the flame
The apparatus according to the invention, as illustrated in FIGS. 1 to 6, is made of refractory steel tsle cut and welded. I1 comes in the form of a rigid static assembly that is placed in front of the nose of a burner such as 1 (Figure 7) in order to modify the flame 2
The device comprises a first transverse wall 3 in which are cut openings such as 16 (Figure 4) These openings can have various dimensions and distributions. In the example illustrated, the transverse plate 3 has a circular outline.
The downstream face of this first wall 3 is integral with a first converging duct 4, on the large upstream section from which it is welded The downstream end of the first converging duct 4 defines an opening of small section 5 which opens onto the ex-upstream end 6, & even smaller section, of a second divergent duct 7. The upstream end with a small section is disposed from the center of the downstream opening 5 where it is fixed by welding to longi -tudinal partitions 8. The latter are arranged inside the first converging duct 4 on the walls of which they project! by means of ribs Thanks to this arrangement, the upstream opening 6 of the second conduit 7 communicates with the central part of the downstream opening 5 of the first conduit 4. On the other hand, the peripheral part of this downstream opening 5 defines an annular gap situated around the upstream opening 6, as appears in particular in FIGS. 1 and 7
Furthermore, transverse gussets 9 are arranged inside the upstream opening 6 of the second con-duct in order to materialize a sort of diaphragm which reduces the passage section thereof.
Dans le cas illustré sur les dessins, les conduits 4 et 7 sont à section Qarrée, et les goussets 9 sont disposés chacun dans l'un des angles de l'ouverture carrée 6
A l'intérieur du second conduit divergent 7 sont dis -posés par ailleurs deux jeux de cloisons , à savoir
- un Jeu de deux cloisons radiales longitudi -nales 10 matérialisant les deux médianes de chaque section carrée
- un Jeu de quatre cloisons obliques diver -gentes 11 qui définissent dans la zone axiale de l'ap Appareil un noyau central évasé vers l'ouverture aval 12 . Chacune des cloisons obliques 11 a la forme
d'un triangle isocèle et elle est soude sur les faces adjacentes de deux cloisons 10 . Les sommets 12 des quatre triangles isocèles sont situés à proximité
de ltouterture amont 6 .Les bases opposées se trouvent au contraire dans la section aval 12 où elles définise -sent un lonange central
En variante on peut souder sur la face aval de l1ap
Appareil c'est-à-dire sur la grande section 12 du se second conduit divergent 7 une plaque transversale per -forée 13 analogue à la plaque transversale amont 3.In the case illustrated in the drawings, the conduits 4 and 7 are in Qarrée section, and the gussets 9 are each arranged in one of the angles of the square opening 6
Inside the second divergent duct 7 are also arranged two sets of partitions, namely
- A set of two longitudinal longitudinal partitions 10 materializing the two medians of each square section
- a set of four oblique-divergent partitions 11 which define in the axial zone of the apparatus ap a central core flared towards the downstream opening 12. Each of the oblique partitions 11 has the shape
of an isosceles triangle and it is welded on the adjacent faces of two partitions 10. The vertices 12 of the four isosceles triangles are located near
upstream opening 6. The opposite bases are on the contrary in the downstream section 12 where they define -sent a central lonange
Alternatively you can weld on the downstream side of the ap
Apparatus, that is to say on the large section 12 of the second divergent conduit 7, a perforated transverse plate 13 similar to the upstream transverse plate 3.
Cette plaque aval 13 peut être à contour: circu -laire; et d'un diamètre correspondant sensiblement au
ceté du carré définissant l'ouverture aval 12, ainsi que cela apparatt sur la figure 1
Le fonctionnement est le suivant s
Lorsque l'appareil déflecteur 3,4,7,13 est placé de -vant le nez d'un brûleur qui émet dans le sens de la flbBhe 14 ( Figure 1 ) un jet combustible allume,
une partie de la flamme commence à s'éclater sur les
parties pleines de la paroi transversale 3,comme in
-diqu par les floches 15 e La partie centrale de la flamme traverse les ouvertures 5 pour d'écouler dans le premier conduit convergent 7 . Les cloisons ou ner -vures longitudinales 8 contribuent à assurer un écou- -lement laminaire, tout en fournissant une importante
surface de contact aux gaz de la flamme
Les gaz en combustion rejetés par l'ouverture à peti -te section 5 poursuivent leurs trajets de deux façons à savoir
- dans la zone centrale de la flamme les gaz 91 engagent dans le second conduit divergent 7 où le noyau central divergent 11 accentue l'effet d'épanouis- -sement sur la flamme en cours de combustion
- dans la zone périphérique, les gaz en com -bustion s'échappent comme indiqué par les flèches 17 en passant par l'interstice annulaire délimité à la périphérie de l'ouverture 5 , si bien qu'ils viennent
lécher les parois extérieures du second conduit di -vergent 7 , accentuant encore l'effet d'épanouis -sement de la flamme Lorsquten variante on prévoit en outre à l'aval 'une plaque transversale perforée 13 ( figure 1 ) on aug -ment encore l > effet d'éclatement et d'épanouissement de la flamme
On voit que l'utilisation d'un appareil déflecteur , se -lon l'invention, permet de soumettre les gaz en cours de combustion à un effet de venturi qui améliore la qualité de la combustion a notamment en supprimant les imbrûlés .This downstream plate 13 can be contoured: circu -lary; and of a diameter corresponding substantially to the
width of the square defining the downstream opening 12, as shown in FIG. 1
The operation is as follows:
When the deflector unit 3,4,7,13 is placed in front of the nose of a burner which emits in the direction of flbBhe 14 (Figure 1) a combustible jet ignites,
part of the flame begins to burst on
solid parts of the transverse wall 3, as in
-diqu par les flches 15 e The central part of the flame crosses the openings 5 to flow into the first converging conduit 7. The longitudinal partitions or ribs 8 contribute to ensuring laminar flow, while providing significant
flame gas contact surface
The combustion gases released by the opening at small section 5 continue their journeys in two ways, namely
- In the central zone of the flame, the gases 91 engage in the second divergent conduit 7 where the divergent central core 11 accentuates the effect of blooming on the flame during combustion
- In the peripheral zone, the gases in com -bustion escape as indicated by the arrows 17 passing through the annular gap defined at the periphery of the opening 5, so that they come
lick the outer walls of the second di -vergent conduit 7, further accentuating the spreading effect of the flame spreading When a variant is provided, further downstream, a perforated transverse plate 13 (FIG. 1) is further increased l> bursting and blooming effect of the flame
It can be seen that the use of a deflector device, according to the invention, makes it possible to subject the gases during combustion to a venturi effect which improves the quality of the combustion, in particular by eliminating the unburnt.
Par ailleurs, la réalisation monobloc de l'appareil en têle d'acier permet d'homogénéiser les températures au sein même de la flamme t malgré les grandes dimen -sions que prend celle-ci . On évite ainsi ltappari- -tion de zones locales de surchauffe t ce qui pro -longe la durée de vie de la chaudière ou du four qu'équipe l'appareil
Pour améliorer encore la qualité de la combustion , on peut revetii tout ou partie des parois de l'appareil au moyen d'un revêtement catalytique constitué par exemple par des oxydes de terres rares
Dans la variante illustrée sur la figure 7 , on intercale entre le deuxième conduit divergent 7 et le premier conduit convergent 4 un troisième conduit divergent 19 dispose de la façon suivante s
- L'ouverture amont I8 à petite section du conduit 19 est soudée sur les nervures inté -rieures 8 du premier conduit 4, de façon & définir dans l'ouverture aval 5 à petite section un interstice pEri- sphérique par lequel les gaz peuvent directement s'échap- -per à l'extérieur
- par contre, à l'intérieur du troisième conduit divergent 19, on place des nervures qui peuvent strie radiales comme les nervures 8, ou bien centrales et divergentes & la façon du noyau 11,de façon à recevoir dans tous les cas au centre de son ouverture aval 20 à grande section , l'ouverture amont 6 du se second conduit divergent 7
Aini, lorsque le brûleur 1 débite, ou obtient une flam -me 2 à la fois très longue et très larget mais de temp4- -rature et de composition homogène, grace aux nombreux
Jets plus ou moins transversaux ou obliques tels que 15, 17,21, et grâce aux effets venturi appliqués par étages successifs au sein même des gaz de combustion t lors -qu'ils traversent les cenduits 4,19,7
Dans la variante illustrée sur la figure 8* on inter -cale entre le premier conduit convergent 4 et le se- -cend conduit divergent 7 , un boîtier intermédiaire coudé 22 . Deux des faces de ce boîtier creux sont ouvertes, situées dans deux plans à 90 degréz pour définir deux ouvertures , à savoir s
- une ouverture amont 23 placée dans la zone centrale de l'ouverture aval 5, mais de plus petite section que celle-oi pour définir un interstice périphérique d'où les gaz s'échapperont comme indiqué par les flèches 17
- une ouverture aval 24 sur les nervures 8 de laquelle on soudera au centre l'ouver- -ture amont 6 à plus petite section du deusiame con -duit divergent 7
Autour de l'ouverture amont 6 , l'ouverture 24 défi -mit un interstice périphérique par lequel les gaz on combustion peuvent diverger vers l'extérieur, comme indiqué par les flèches 25
On voit que dans ce cas, la direction 21 pour 11 éjection finale des gaz de comitistion à la sortie du conduit di divergent 7 se trouve sensiblement perpendiculaire à la direction 14 dans laquelle débite le brtleur 1
On obtient ainsi le double avantage suivant 2
- d'une part, la flamme est déviée à quatre vingt-dix degrés environ entre la sortie 14 du brûleur et la direction finale 21 , ce qui convient bien pour cer -tains types de chaudières ;
- d'autre part, la flamme 2 qui entoure l'appa -reil de la figure 8 occupe un grand volume dans lequel les températures sont homogénéisées de façon efficace , tout en supprimant les imbrûlés . Furthermore, the monobloc embodiment of the device made of steel sheet makes it possible to homogenize the temperatures within the flame t despite the large dimensions that it takes. This avoids the appearance of local overheating zones and this prolongs the life of the boiler or of the furnace fitted to the apparatus.
To further improve the quality of combustion, all or part of the walls of the appliance can be coated with a catalytic coating consisting, for example, of rare earth oxides
In the variant illustrated in FIG. 7, there is interposed between the second divergent duct 7 and the first convergent duct 4 a third divergent duct 19 has the following manner s
- The upstream opening I8 with a small section of the conduit 19 is welded to the inner ribs 8 of the first conduit 4, so as to define in the downstream opening 5 with a small section a perispherical interstice through which the gases can directly escape outside
- on the other hand, inside the third divergent conduit 19, ribs are placed which may radially strike like the ribs 8, or else central and divergent & like the core 11, so as to receive in all cases in the center of its downstream opening 20 with a large cross section, the upstream opening 6 of the second divergent conduit 7
Aini, when the burner 1 delivers, or obtains a flame -me 2 both very long and very wide but of temp4- -rature and of homogeneous composition, thanks to the numerous
More or less transverse or oblique jets such as 15, 17,21, and thanks to the venturi effects applied by successive stages within the same combustion gases t when they pass through the ashes 4,19,7
In the variant illustrated in FIG. 8 *, there is inter-wedge between the first converging conduit 4 and the se--cend divergent conduit 7, an elbow intermediate box 22. Two of the faces of this hollow housing are open, located in two 90 degree planes to define two openings, namely s
- an upstream opening 23 placed in the central zone of the downstream opening 5, but of smaller section than this to define a peripheral interstice from which the gases will escape as indicated by the arrows 17
- A downstream opening 24 on the ribs 8 from which the upstream opening 6 with a smaller cross section of the divergent con-duct 7 will be welded in the center 7
Around the upstream opening 6, the opening 24 defies a peripheral gap through which the combustion gases can diverge outwards, as indicated by the arrows 25
It can be seen that in this case, the direction 21 for the final ejection of the comitistion gases at the outlet of the divergent duct 7 is found substantially perpendicular to the direction 14 in which the burner 1 delivers
The following double advantage is thus obtained 2
- On the one hand, the flame is deflected at approximately ninety degrees between the outlet 14 of the burner and the final direction 21, which is well suited for certain types of boilers;
- On the other hand, the flame 2 which surrounds the device of FIG. 8 occupies a large volume in which the temperatures are efficiently homogenized, while eliminating the unburnt.