- L'invention concerne les brûleurs à gaz en général, notamment les brûleurs utilisés pour des montgol¬ fières ou dans une installation industrielle telle qu'une installation de chauffage ou une installation sidérurgique. Lorsqu'il s'agit d'un brûleur de montgolfière, l'air emmagasiné dans l'enveloppe de la montgolfière est chauffé grâce à un foyer situé à la partie inférieure du ballon et constitué de nos jours par un brûleur à gaz.

Les brûleurs traditionnels sont alors alimentés en gaz combustible, en général en gaz liquéfié tel que le propane, par au moins une arrivée de gaz reliée à la tubulure de sortie d'un serpentin de réchauffage associé dont la tubulure d'entrée est branchée sur un organe d'alimentation générale. On trouve ainsi soit un brûleur unique à buse de sortie cylindrique (associé à un serpentin unique) , soit deux brûleurs symétriques également à buse de sortie cylindrique (associés à deux serpentins coaxialement imbriqués) .

On pourra par exemple se référer aux documents GB-A-2045420, US-A-4,332,547, US-A-4,008,041 et DE-A-4030 135.

Le fait que la flamme reçoive directement le gaz au travers d'un serpentin (simple ou double) soumis au rayonnement de la flamme, avec une éjection de gaz essen- tiellement ponctuelle et unidirectionnelle, génère toujours des ondes sonores plus ou moins gênantes. Un tel phénomène est bien connu des aérostiers. En particulier, on a pu constater la présence d'ultrasons, et d'une intensité de bruit supérieure à 87 décibels, voire à 97 décibels. Ce bruit extrêmement gênant au sol pour les animaux, notamment les vaches en pâture, ce qui provoque de plus en plus de plaintes adressées aux aérostiers.

En outre, l'agencement de la buse de sortie cylin¬ drique (simple ou double) exige de grandes précautions lors de l'orientation du cadre orientable de la nacelle, pour

éviter que la flamme se rapproche trop de l'enveloppe de la montgolfière, et de plus ne permet pas toujours de se protéger contre les effets d'un coup de vent.

Enfin, le rayonnement de la flamme oblige les aérostiers à être à distance suffisante du brûleur, ce qui ne facilite pas le contrôle visuel de la flamme.

Lorsqu'il s'agit d'un brûleur utilisé dans une installation industrielle telle qu'une installation de chauffage ou sidérurgique, en plus de la nuisance sonore, la structure est encombrante (comme c'est le cas pour les corps mélangeurs utilisés pour les mélanges air - gaz naturel) , et nécessite un apport d'air surpressé pour les grosses puissances, ce qui augmente encore la complexité et l'encombrement de l'environnement du brûleur. L'invention a pour but de résoudre ce problème, en concevant un brûleur à gaz ne présentant pas les inconvé¬ nients et limitations précités.

L'invention a ainsi pour principal objet de réaliser un brûleur à gaz dont la structure et 1'agencement permettent d'éviter l'émission de bruits indésirables, tout en simplifiant la structure et l'environnement du brûleur, et ce même si de grosses puissances sont requises.

Il s'agit plus particulièrement d'un brûleur à gaz, alimenté en gaz combustible par au moins une arrivée de gaz, caractérisé en ce qu'il est constitué d'au moins deux anneaux concentriques alimentés individuellement en gaz et présentant chacun des orifices d'éjection de gaz, pour structurer la flamme du brûleur en une pluralité de flammes concentriques, les orifices d'éjection de gaz de l'anneau extérieur étant en outre agencés pour produire un écoulement très régulier du gaz, de façon que la flamme formée sur cet anneau extérieur constitue un rideau sonique pour les turbulences de la flamme formée sur 1'anneau ou les anneaux intérieurs. Conformément à un mode d'exécution possible,

certains au moins des anneaux concentriques sont réalisés sous la forme d'un profilé torique creux présentant en face supérieure des orifices d'éjection de gaz sous forme de trous ou de rainures. De préférence alors, l'anneau exté- rieur présente un très grand nombre d'orifices de très faible section agencés en couronne(s) circulaire(s) , tandis que l'anneau ou les anneaux intérieurs présentent des orifices de section plus importante, également agencés en couronne(s) circulaire(s) . En variante, certains au moins des anneaux concen¬ triques sont réalisés sous forme d'un élément torique poreux dans sa masse, notamment en métal fritte ou en céramique.

Avantageusement encore, l'alimentation en gaz de l'anneau ou des anneaux intérieurs est assurée de proche en proche, à partir de l'anneau extérieur, par des tubes de raccordement associés agencés radialement.

Il est également intéressant que certains au moins des anneaux concentriques présentent une section transver¬ sale de forme rectangulaire ou carrée. De préférence encore, l'anneau extérieur est alimenté en gaz par deux arrivées de gaz diamétralement opposées. Avantageusement alors, l'anneau extérieur porte deux tubes d'alimentation qui sont rigidement solidaires de la paroi latérale extérieure ou intérieure dudit anneau, chaque tube se terminant par un organe de raccordement assurant une liaison démontable avec des tubulures de raccordement.

Selon un mode d'exécution particulier dans lequel le brûleur à gaz est utilisé pour une montgolfière, avec une arrivée de gaz qui est reliée à la tubulure de sortie d'au moins un serpentin de réchauffage associé dont la tubulure d'entrée est branchée sur un organe d'alimentation générale, il est alors avantageux que les anneaux concentriques soient logés dans une carcasse qui supporte le ou les serpentins de réchauffage, et dont la paroi latérale présente des

^"**" ouvertures de passage d'air, un tamis fin étant agencé en arrière de chacune de ces ouvertures pour stabiliser l'arrivée de l'air aspiré par le gaz éjecté de ces anneaux concentriques. En particulier, la carcasse est doublée intérieurement d'un écran en tamis métallique très fin qui concerne toutes les ouvertures latérales de ladite carcasse. Selon un autre mode d'exécution particulier dans lequel le brûleur à gaz est utilisé dans une installation industrielle telle qu'une installation de chauffage ou une installation sidérurgique, ce brûleur est de préférence équipé d'un tube de pilotage agencé coaxialement aux anneaux concentriques et à une distance réglable de ceux-ci.

De préférence alors, le tube de pilotage présente une section de passage dont le diamètre est légèrement supérieur à celui de la couronne circulaire selon laquelle sont agencés les orifices d'éjection de l'anneau extérieur. Toujours dans le cadre de cet autre mode d'exécu¬ tion, il est avantageux que les anneaux concentriques soient regroupés dans un bloc annulaire commun équipé de gorges concentriques qui sont raccordées à des arrivées de gaz respectives et qui présentent des orifices d'éjection respectifs agencés en couronnes circulaires au niveau d'une face annulaire dudit bloc. En particulier, le tube de pilotage est supporté par le bloc annulaire commun par des montants axiaux passant dans des organes de guidage et de verrouillage agencés en périphérie extérieure dudit bloc.

D'autres caractéristiques et avantages de l'inven¬ tion apparaîtront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre et des dessins annexés, concernant un mode de réalisation particulier, en référence aux figures où :

- la figure 1 est une vue en coupe illustrant un foyer de montgolfière avec un brûleur conforme à l'inven¬ tion, ici associé à un double serpentin de réchauffage et monté dans une carcasse ajourée;

- la figure 2 est vue en élévation de l'ensemble précédent (tournée à 180°) , avec des arrachements pratiqués dans le tamis métallique qui double intérieurement la carcasse; - la figure 3 est vue de dessus d'un brûleur conforme à l'invention, ici à deux anneaux concentriques;

- la figure 4 est une coupe selon IV-IV de la figure 3, permettant de mieux distinguer le raccordement entre les deux anneaux, qui sont ici réalisés sous la forme d'un profilé torique creux ; la figure 5 illustre en coupe axiale une variante du brûleur à gaz selon l'invention, équipé d'un tube de pilotage, plus particulièrement destiné à une utilisation dans une installation industrielle telle qu'une installation de chauffage ou une installation sidérurgique.

Les figures 1 et 2 permettent de distinguer un foyer 10 de montgolfière avec un brûleur 30 conforme à la l'invention, associé à un double serpentin de réchauffage du gaz 14.1 et 14.2 et monté dans une carcasse 11. La carcasse 11 a la forme d'un baquet de révolution, dont la margelle supporte des cornières 12 régulièrement réparties autour de l'axe X du foyer 10, chacune de ces cornières présentant une plaque intérieure 13 de maintien, de façon à supporter les spires de deux serpentins 14.1 et 14.2 coaxiaux et imbriqués mutuellement l'un dans l'autre. Chaque serpentin 14.1 et 14.2 comporte une tubulure d'entrée essentiellement verticale 15.1, 15.2 qui est branchée sur un organe d'alimentation générale 18, et une tubulure de sortie 16.1, 16.2. Conformément à un agencement tradition- nel, pour un foyer à double serpentin de réchauffage, les deux tubulures de sortie 16.1 et 16.2 sont sensiblement verticales et diamétralement opposées par rapport à l'axe X précité.

L'organe d'alimentation générale 18 comporte ici un connecteur à raccordement rapide 20 et un filtre 21 qui

saillent à l'extérieur de la carcasse 11, le connecteur étant relié par un flexible (non représenté ici) à une bouteille de gaz liquéfié, tel que du propane, embarquée à bord de la montgolfière. L'organe d'alimentation générale 18 pénètre à l'intérieur de la carcasse 11, en partie basse de celle-ci, en comprenant une robinetterie d'alimentation 29, et un croisillon 22 qui assure l'alimentation d'une veilleuse 24 agencée selon l'axe X. Un certain nombre d'équipements sont également prévus, de type conventionnel pour des foyers de montgolfière, de sorte que ces équipe¬ ments seront seulement rappelés succinctement : on trouve ainsi une poignée d'alimentation en tout ou rien 23, un allumeur piézo-électrique 25 relié à un actionneur associé 26 qui est commandé par un bouton extérieur 27, et un deuxième robinet 28 pour une ouverture douce (classique pour les brûleurs dits "à vache"), la poignée 23, le bouton 27 et le robinet 28 saillant en dessous du fond 29 de la carcasse 11.

Le gaz combustible arrive donc par 1'organe d'alimentation générale 18, et son écoulement se divise dans les deux tubulures d'entrée 15.1 et 15.2 des deux serpen¬ tins 14.1 et 14.2, pour arriver finalement, par les tubulu¬ res de sortie 16.1 et 16.2 de ces deux serpentins, à des organes de raccordement 32, par lesquels on assure le montage du brûleur à gaz 30 et dont la structure et l'agen¬ cement vont être décrits ci-après plus en détail.

Pour mieux appréhender la structure possible d'un brûleur à gaz conforme à l'invention, il convient de se référer aux figures 3 et 4. Conformément à un aspect essentiel de l'invention, le brûleur à gaz 30 est constitué d'au moins deux anneaux concentriques (ici deux anneaux 33,34), alimentés indivi¬ duellement en gaz et présentant chacun des orifices d'éjec¬ tion de gaz, pour structurer la flamme du brûleur en une pluralité de flammes concentriques, les orifices d'éjection

^"* " de gaz de l'anneau extérieur 33 étant en outre agencés pour produire un écoulement très régulier du gaz, de façon que la flamme formée sur cet anneau extérieur constitue un rideau sonique pour les turbulences de la flamme formée sur l'anneau ou les anneaux intérieurs (ici un seul anneau intérieur 34) .

Ainsi, à la différence des buses des brûleurs conventionnels, la flamme du brûleur est structurée en une pluralité de flammes circulaires organisées à la surface d'anneaux concentriques, dont le nombre sera choisi en fonction de la puissance désirée. En l'espèce, on a illustré un brûleur à deux anneaux concentriques 33,34, qui sont chacun réalisés sous la forme d'un profilé torique creux présentant en face supérieure des orifices d'éjection de gaz réalisés sous la forme de trous ou de rainures. Ainsi que cela est mieux visible sur la coupe de la figure 4, le profilé torique creux formant l'anneau 33 est constitué par un profilé en U 33.1 à l'extrémité duquel on a brasé une bride circulaire 33.2. De même, l'anneau intérieur 34 est ici réalisé à partir d'un profilé en U 34.1 sur lequel on a brasé une bride circulaire 34.2. Chacun des anneaux concentriques 33,34 présente ici une section transversale essentiellement carrée, mais ceci ne constitue naturellement qu'un exemple possible. L'avantage d'une telle section est que l'on dispose d'une face supérieure en forme de couronne plate, respectivement 36 ou 37, pour les anneaux 33 et 34, face supérieure sur chacune desquelles on a pratiqué des orifices d'éjection de gaz sous la forme de trous ou de rainures. En l'espèce, l'anneau extérieur 33 présente un très grand nombre d'orifices de très faible section, ici agencés en deux couronnes circulaires concentriques 38,39, tandis que l'anneau intérieur 34 présente des orifices de section plus importante, également agencés en deux couronnes circulaires 40,41. A titre indicatif, pour un brûleur dont

l'anneau extérieur 33 présente un diamètre de 150 mm, et l'anneau intérieur 34 présente un diamètre de 85 mm, avec, pour chacun de ces anneaux, une section de passage rectangu¬ laire d'environ 100 mm ² , on pourra prévoir, pour chacune des couronnes 38 et 39, un ensemble de 200 trous de 0,3 mm de diamètre, et, pour chacune des couronnes 40,41, un ensemble de 50 trous de 0,52 mm de diamètre.

Ainsi, l'anneau extérieur 33 présente un très grand nombre de petits trous d'éjection de gaz qui permet- tent à la fois d'avoir un écoulement très régulier du gaz au niveau de la face supérieure 36 de cet anneau, c'est-à- dire un écoulement pratiquement exempt de turbulences, et de disposer aussi de suffisamment d'énergie cinétique pour aspirer l'air environnant fournissant l'oxygène de combus- tion, et ceci sans à-coups. Alors, la flamme formée sur cet anneau extérieur 33 constitue un véritable rideau sonique pour les turbulences de la flamme formée sur l'anneau intérieur 34, cette dernière flamme donnant la puissance requise, mais dont les turbulences engendrant les nuisances soniques précitées ne peuvent passer au travers du rideau de la flamme extérieure. Ce rideau sonique est certes de hauteur limitée, mais, il est cependant capable de canaliser vers le haut les éventuelles nuisances soniques, de sorte que l'on parvient à supprimer les bruits nuisibles pour les animaux, en particulier les animaux domestiques. On arrive ainsi à structurer la flamme du brûleur en limitant considé¬ rablement, voire en supprimant, les turbulences de la flamme génératrice de nuisances et en faisant barrière à ces nuisances dans le cas de forte puissance requise pour le ballon. On réalise ainsi un véritable brûleur écologique par la combinaison d'un rideau de flamme extérieure exempt de turbulences faisant barrière sonique pour les nuisances éventuellement produites par les rideaux intérieurs de la flamme de puissance. La notion d'orifice doit naturellement être

" comprise dans un sens large dans le cadre de l'invention, dans la mesure où il ne s'agira pas nécessairement de trous ou rainures usinés dans la paroi d'un profilé creux. En particulier, on pourra prévoir de réaliser certains au moins des anneaux concentriques 33,34 sous forme d'un élément torique poreux dans sa masse, notamment en métal fritte ou en céramique. Dans ce cas, le gaz passant dans de tels éléments toriques poreux s'échappe par tous les pores de cet élément sans qu'il y ait concentration de flamme le long d'une couronne déterminée. On sait aujourd'hui réaliser des structures poreuses capables de produire un écoulement très régulier du gaz, de façon à obtenir l'effet technique, fondamental dans le cadre de l'invention, d'un rideau sonique formé sur 1'anneau extérieur du brûleur à gaz. L'alimentation en gaz de l'anneau ou des anneaux intérieurs est de préférence assurée de proche en proche à partir de l'anneau extérieur 33, par des tubes de raccorde¬ ment associés agencés radialement. On a illustré ici un raccordement assuré par deux tubes 35 joignant la paroi latérale intérieure de l'anneau extérieur 33 à la paroi latérale extérieure de l'anneau intérieur 34. On pourra par exemple utiliser, pour le dimensionnement qui a été précé¬ demment cité à titre d'exemple, deux tubes de cuivre de 8 mm de diamètre. L'anneau extérieur 33 est quant à lui alimenté en gaz par deux arrivées de gaz 31, qui sont diamétralement opposées, et reliées chacune à la tubulure de sortie du serpentin de réchauffage associé 14.1,14.2. En l'espèce, l'anneau extérieur 33 porte deux tubes coudés d'alimentation 31, qui sont visibles sur la figure 1, ces tubes étant rigidement solidaires de la paroi latérale extérieure de l'anneau 33, et se terminant par un organe de raccordement 32.1 assurant une liaison démontable avec les tubulures de sortie des deux serpentins de réchauffage, par les connec- teurs de raccordement 32 déjà mentionnés plus haut. Ainsi,

le brûleur à gaz 30, avec ses anneaux concentriques, est suspendu par les deux tubes coudés diamétralement opposés 31, de sorte que son maintien en place à la bonne position est parfaitement assuré. La structure de la flamme en rideaux concentriques extrêmement fins facilite en outre l'orientation générale de la flamme lorsque l'aérostier agit sur le cadre orienta¬ ble 17 de la nacelle, et la suppression de l'effet de pointage que l'on obtenait avec les buses cylindriques verticales des brûleurs conventionnels, permet de diminuer considérablement les risques d'enflammer l'enveloppe du ballon.

Les anneaux concentriques 33,34 sont logés dans une carcasse 11 qui supporte le ou les serpentins de réchauffage, et la paroi latérale 45 de cette carcasse présente en l'espèce des ouvertures de passage d'air 42. On a en outre prévu un tamis fin 43 en arrière de chacune de ces ouvertures pour stabiliser l'arrivée de l'air aspiré par le gaz éjecté des anneaux concentriques. On aurait pu prévoir des grilles associées individuellement à chacune des ouvertures 42, mais on a illustré ici un mode de réalisation particulièrement avantageux selon lequel la carcasse il est doublée intérieurement d'un écran 43 en tamis métallique très fin qui concerne simultanément toutes les ouvertures latérales 42 de ladite carcasse.

L'écran 43 en tamis métallique joue un rôle important pour la stabilisation de la régulation d'air, en particulier en évitant tout effet néfaste de coup de vent, et il procure également d'autres avantages importants au regard des problèmes thermiques. En effet, cet écran évite le rayonnement de la flamme en formant, pour le pilote et les passagers de la montgolfière, une véritable barrière de protection thermique. On améliore ainsi très sensiblement le confort de vol pour les usagers. En outre, il convient de mentionner également un effet supplémentaire qui est

favorable au rendement du brûleur, dans Ta mesure où l'air qui est aspiré au travers du tamis métallique très fin subit à la traversée de ce tamis un préchauffage, de sorte que cette récupération du rayonnement permet d'améliorer sensiblement le rendement du brûleur. Dans la pratique, on pourra utiliser un tamis très fin en acier inoxydable, avec un fil de 0,5 mm de diamètre, et un maillage aussi fin que possible. Ainsi que cela a été représenté sur la figure 2, la carcasse 11 présentera de préférence de larges ouvertures 42 permettant d'obtenir un débit suffisant d'air extérieur aspiré par le gaz pour l'apport d'oxygène de combustion.

Il convient également de noter que la transparence relative du tamis métallique très fin permet au pilote de surveiller à tout moment la flamme à travers le tamis, sans avoir à subir les nuisances du rayonnement de celle-ci.

Il va de soi que l'on pourra modifier de nombre et/ou le diamètre des trous d'éjection de gaz, ainsi que le nombre des rideaux de flamme, en fonction des gammes de puissance ou de silence recherchées. Si l'on cherche à obtenir une diffusion optimale de la flamme à la surface des anneaux concentriques, on pourra alors utiliser un matériau tel qu'une céramique poreuse ou du métal fritte.

On va maintenant se référer à la figure 5, qui illustre une variante d'exécution du brûleur 30, plus spécialement conçue pour une utilisation dans une installa¬ tion industrielle telle qu'une installation de chauffage ou une installation sidérurgique.

On retrouve comme précédemment la présence de deux anneaux concentriques 33, 34, ici regroupés dans un bloc annulaire commun 50, dont les orifices d'éjection respectifs sont agencés selon deux couronnes concentriques 38, 40. Le brûleur 30 est maintenant équipé d'un tube de pilotage 60 agencé coaxialement aux anneaux concentriques (axe X) et à une distance réglable de ceux-ci. Le mélange air - gaz pénètre ainsi dans le tube de pilotage 60, et la flamme se

" forme au niveau du nez de ce tube, ici représenté par un orifice 62 de diamètre légèrement inférieur à celui de la paroi intérieure 61 dudit tube. On pourra en variante prévoir une surface légèrement conique. Le diamètre de la paroi intérieure 61 devra être choisi avec soin pour avoir une diffusion optimale du mélange air - gaz : on pourra par exemple choisir un diamètre légèrement supérieur à celui de la couronne circulaire 38 selon laquelle sont agencés les orifices d'éjection de l'anneau extérieur 33. Le bloc annulaire commun 50 est équipé de deux gorges concentriques 54, 55 (analogues à l'espace intérieur des deux anneaux de la variante précédente) raccordées chacune par des canaux respectifs 54.1, 55.1 à une arrivée de gaz 31 à embout de raccordement 31.1. En l'espèce, les gorges 54, 55 sont usinées dans la périphérie extérieure et la périphérie intérieure du bloc annulaire commun 50, et sont fermées par des viroles brasées associées 50.1, 50.2. Le bloc 50 présente une face annulaire 56 au niveau de laquelle sont agencés les orifices d'éjection respectifs, disposés selon deux couronnes circulaires concentriques 38, 40.

A titre indicatif, pour un brûleur dont l'anneau extérieur 33 (partie radialement extérieure du bloc commun 50) présente un diamètre de 60 mm, on pourra prévoir pour la couronne extérieure 38 un ensemble de 80 trous de 0,3 mm de diamètre, et pour la couronne intérieure 40 un ensemble de 36 trous de 0,52 mm de diamètre. On disposera alors d'un espace annulaire d'environ 7 mm de large entre les deux rideaux de flammes. Le tube de pilotage 60, réalisé en tôle ou en grille métallique, est de préférence supporté par le bloc annulaire commun 50, grâce à deux montants axiaux 53 passant dans des organes de guidage 51 équipés d'un moyen de blocage 52, ces organes étant ici agencés en périphérie extérieure dudit bloc. Ceci permet de régler aisément la distance entre

l'entrée du tube de pilotage 60 et le ^' plan de la face annulaire 56 présentant les orifices d'éjection.

On obtient là encore deux rideaux de flammes, avec un niveau sonore minimal. Lorsque de grosses puissances sont requises (opérations de chauffage industriel par exemple) , l'air ambiant apportant l'oxygène de combustion est aspiré facilement en quantité suffisante entre les rideaux d'injec¬ tion de gaz, en facilitant le mélange nécessaire. Il n'est donc plus nécessaire de disposer d'un apport d'air surpres- se, ce qui simplifie et allège considérablement la structure et l'environnement du brûleur par rapport aux brûleurs habituellement utilisés.

La flamme accrochée par le tube pilote peut être maintenant parfaitement contrôlée tant en forme qu'en longueur.

Enfin, pour les très grandes puissances nécessai¬ res à la fusion des métaux (par exemple pour une installa¬ tion sidérurgique), on pourra prévoir de suroxygéner l'air d'aspiration par de l'oxygène pur, suivant des proportions pouvant aller jusqu'à 100 % d'oxygène, en fonction de la température et de la forme recherchées pour la flamme.

On est ainsi parvenu à réaliser un brûleur à gaz dont la structure et l'agencement permettent d'éviter l'émission de bruits indésirables, tout en simplifiant la structure et l'environnement du brûleur, et ce même si de grosses puissances sont requises.

L'invention n'est pas limitée au mode de réalisa¬ tion qui vient d'être décrit, mais englobe au contraire toute variante reprenant, avec des moyens équivalents, les caractéristiques essentielles énoncées plus haut.