Appareil de chauffage d'un véhicule automobile La présente invention a pour objet un appareil de chauffage d'un véhicule automobile, du type à combustion de carburant, caractérisé en ce qu'il com prend une enveloppe de forme allongée, ouverte à ses deux extrémités respectivement pour l'entrée d'air froid et la sortie d'air chaud, un moteur élec trique monté sur cette enveloppe et dont le rotor est solidaire d'un ventilateur refoulant l'air de chauf fage à l'intérieur de cette enveloppe, un dispo sitif de combustion comprenant un corps allongé formant échangeur de chaleur, monté à l'intérieur de ladite enveloppe, à une certaine distance de la paroi interne de cette dernière, de manière à déli miter un espace dans lequel est refoulé l'air de chauf fage par le ventilateur,
ce corps présentant à son extrémité aval, considérée dans le sens de l'écoule ment de l'air de chauffage, une chambre de combus tion reliée à un dispositif d'alimentation en carburant et dans laquelle est logée une bougie connectée à un dispositif d'allumage électrique, ce corps com muniquant à son extrémité amont avec un ventilateur mû en rotation par le moteur électrique du venti lateur d'air de chauffage, pour aspirer les gaz de combustion.
L'appareil de chauffage selon l'invention offre l'avantage d'être d'une fabrication et d'un montage simplifiés, et peut être associé à un dispositif de com mande et de sécurité, monté sur l'enveloppe de l'appareil et permettant d'obtenir une régulation et une sécurité couvrant toutes les circonstances nor males d'utilisation.
La sécurité essentielle offerte par l'appareil réside dans le fait que le circuit des gaz de combustion est en dépression alors que le circuit de l'air de chauffage est en pression, si bien qu'il ne peut y avoir en aucun cas un passage des gaz de combus tion dans l'air de chauffage.
On décrira ci-après, à titre d'exemple non Emi- tatif, diverses formes d'exécution de la présente invention en référence au dessin annexé sur lequel La fig. 1 est une vue en élévation d'un appareil de chauffage du type à combustion de carburant selon l'invention.
La fig. 2 est une vue en coupe faite suivant la ligne II-II de la fig. 1.
La fig. 3 est une vue en coupe transversale faite suivant la ligne III-III de la fig. 1.
La fig. 4 est une vue en élévation du rupteur du dispositif d'allumage électrique, prise suivant la flèche A de la fig. 2.
La fig. 5 est une vue en coupe d'un carburateur à membrane pouvant être utilisé dans le circuit d'ali mentation en carburant de l'appareil.
La fig. 6 est une vue en élévation de l'appa reillage de commande et de sécurité.
La fig. 7 est une vue en plan de l'appareillage de commande et de sécurité.
La fig. 8 est une vue en coupe transversale faite suivant la ligne VIII-VIII des fig. 6 et 7.
La fig. 9 est un schéma électrique du circuit de commande et de sécurité en position de repos, c'est- à-dire à l'arrêt sans chauffage ni ventilation.
Les fig. 10 à 13 sont des schémas électriques illustrant la position des divers composants de l'appa reillage de commande et de sécurité dans diverses conditions d'utilisation.
La fig. 14 est une vue en coupe longitudinale partielle d'une variante d'exécution du brûleur de l'appareil de chauffage. La fig. 15 est une vue en coupe transversale faite suivant la ligne XV-XV de la fig. 14: L'appareil de chauffage comprend une enveloppe constituée par l'assemblage de plusieurs éléments, à savoir un manchon cylindrique 1, métallique ou non, lequel est emboîté et fixé, à l'une de ses extrémités, sur deux coquilles moulées 2 et 3 assemblées entre elles au moyen de vis 4.
La coquille 2 présente une jupe cylindrique 5 constituant un orifice d'entrée pour l'air frais tandis que l'enveloppe 1 est ouverte à son extrémité 1a à travers laquelle s'écoule l'air chaud produit par l'appareil.
A l'intérieur des coquilles 2 et 3 est logé un moteur électrique 6 dont l'arbre 7 tourillonne dans des paliers 8 et 9 portés par les coquilles 2 et 3. Le rotor de ce moteur électrique entraîne en rotation un ventilateur d'air de chauffage 11 qui est fixé à un flasque 12 claveté en 13 sur l'arbre 7 du rotor. Ce ventilateur refoule l'air de chauffage sui vant un trajet d'écoulement schématisé par les flè ches f en trait interrompu.
Dans la jupe cylindrique 5 de la coquille 2 est fixé, au moyen de vis 14, un croisillon 15 suppor tant un rupteur 16 monté à rotation autour d'un axe 17 et commandé par une came excentrée 18 solidaire de l'arbre du moteur 6.
Le rupteur 16 fait partie du circuit d'allumage électrique qui sera décrit plus loin. Un carter per foré 19 est disposé en travers de l'orifice d'admission d'air frais et protège les éléments précités.
Le manchon 1 contient le dispositif de combus tion proprement dit. Ce dispositif comporte un échangeur de chaleur en métal léger composé d'un corps prismatique 21 pourvu d'ailettes longitudinales extérieures 22 et intérieures 23, ce corps étant réali sable par moulage sous pression. Ce corps allongé 21 est fermé à ses deux extrémités. Cette fermeture est assurée, à son extrémité aval considérée dans le sens de l'écoulement de l'air de chauffage sché matisé par les flèches f, par un couvercle formant chambre de combustion 24 et, à son extrémité amont, par un carter 25 pourvu d'ailettes extérieures 26, ce carter étant également réalisable par moulage sous pression.
Si les conditions de moulage le per mettent, l'une des deux pièces de fermeture peut faire partie du corps prismatique 21, ce qui est le cas illustré sur la fig. 2 où l'on voit que le couvercle 24 fait partie intégrante du corps 21.
Le carter 25 est emboîté sur le corps 21 avec interposition d'un joint d'étanchéité 27. Le carter 25 est maintenu bloqué contre le corps 21 au moyen d'un ressort 28 prenant appui, d'une part, sur le carter 25 et, d'autre part, sur une rondelle 29 blo quée à l'extrémité d'un boulon central 31. Ce boulon central traverse axialement le corps 21 et le couver cle 24 et il est immobilisé sur ce dernier au moyen d'un écrou 32. Cet agencement permet de compen ser les dilatations des pièces métalliques.
Le carter 25 présente, dans sa partie centrale, un conduit axial 33 lequel communique, par l'inter- médiaire d'un conduit radial 34, avec un carburateur à membrane 35 monté à la partie supérieure de l'appareil sous un boîtier de protection 36. Ce car burateur à membrane, qui peut être de tout type connu, sera décrit plus loin, d'une manière détaillée, en référence à la fig. 5.
Le conduit central 33 du carter 25 est raccordé à un tube 37 monté axialement dans le corps 21 de l'échangeur de chaleur. Au centre de ce tube passe le boulon 31 assurant la fixation du carter 25 sur le corps 21. A l'extrémité du tube 37 qui est opposée au carter 25, est montée une grille ou toile métallique cylindrique 38 dont le fond est fermé par une coupelle transversale 39 portée par le boulon 31. Cette grille 38 se trouve ainsi située dans la chambre de combustion fermée par le couvercle 24. Dans cette chambre fait saillie une bougie 41 qui traverse le corps 21 de l'échangeur et le manchon 1.
Cette bougie est raccordée par un conducteur 42 à un générateur d'impulsions électriques, par exem ple à une bobine d'induction 43 (fia. 6) commandée par le rupteur 16 ou bien encore par un vibreur.
Le tube 37 porte, à l'extérieur, plusieurs chi canes rapportées 44, s'étendant entre ce tube et les ailettes internes 23 du corps 21.
L'intérieur de ce corps communique, à son extré mité amont, avec une chambre annulaire 45 prévue dans le carter 25 autour du conduit central 33, cette chambre communiquant, par un conduit 46, égale ment prévu dans le carter 25, avec un canal 47 déli mité par la coquille 3 et isolé du volume interne déli mité par les coquilles 2 et 3 dans lequel sont logés le moteur 6 et le ventilateur 11. Dans ce canal 47 fait saillie l'arbre 7 du moteur électrique 6.
Un ventilateur centrifuge 48 est fixé sur la partie de l'arbre 7 faisant saillie dans le canal 47 et le venti lateur est logé dans un carter 49 présentant une tubu lure de sortie tangentielle 51.
On voit donc d'après ce qui précède que, lorsque l'appareil de chauffage est en service, c'est-à-dire que le moteur électrique 6 tourne et que le dispositif d'alimentation en combustible et le dispositif d'allu mage électrique fonctionnent, le gaz carburé fourni par le carburateur à membrane 35 et qui est aspiré par le ventilateur 48, s'écoule à travers les conduits 34 et 33 puis à travers le tube 37 et la grille 38 dans la chambre de combustion délimitée par le cou vercle 24.
Ce gaz est alors enflammé par la bougie 41 et la flamme produite se développe sur toute la longueur du corps 21 de l'échangeur, suivant les flèches f 1, et, par suite de la prévision des ailettes 23 et des chicanes 44, elle échauffe le corps 21 de l'échangeur à l'extérieur duquel circule l'air à chauf fer suivant les flèches f. On voit sur la fig. 2 que l'échange de chaleur s'effectue à contre-courant, ce qui assure un rendement rationnel de l'appareil.
Après avoir traversé l'échangeur 21, les gaz de combustion refroidis sont aspirés, à travers la cham bre 45, le conduit 46 et le canal 47, par le ventila teur centrifuge 48 et refoulés à l'extérieur à travers la tubulure de sortie 51. On voit sur la fig. 2 que les gaz de combustion sont refroidis additionnellement dans le carter 25 par léchage des parois de ce carter qui est d'autre part balayé à l'extérieur par le cou rant d'air froid s'écoulant le long des ailettes 26.
Par suite de l'agencement de l'appareil de chauf fage, l'air de chauffage mis en mouvement par le ventilateur de refoulement 11 est en pression tandis que les gaz de combustion aspirés par le ventilateur centrifuge 48 sont en dépression. De ce fait il ne peut y avoir en aucun cas un passage des gaz de combustion dans l'air de chauffage, d'où une grande sécurité de fonctionnement.
On décrira maintenant, en se référant à la fig. 5, un carburateur à membrane 35 de type connu pou vant être utilisé dans l'appareil selon l'invention. Ce carburateur comprend une chambre 52 dans laquelle arrive l'essence en provenance du réservoir. L'ali mentation en essence est contrôlée par un gicleur 53 obturé par un clapet 54. Le mouvement de ce clapet est commandé par un levier 55 articulé autour d'un axe 56 et rappelé par un ressort 60, ce levier 55 étant actionné à son tour par un doigt 57 solidaire d'une membrane 58. Cette membrane délimite une chambre 59 communiquant, par l'intermédiaire d'un doseur réglable 61, avec une autre chambre 62 sou mise à la dépression produite par le ventilateur cen trifuge d'aspiration 48.
La dépression créée par le ventilateur 48 dans les chambres 62 et 59 provoque une déformation de la membrane 58 et, par l'intermédiaire du doigt 57 et du levier 55, l'ouverture du clapet 54. L'essence afflue alors d'abord dans la chambre 59 puis, après avoir traversé le doseur réglable 61, elle se mélange, dans la chambre 62, avec l'air qui a traversé un filtre 63.
La combustion dans la chambre 24 provoque une diminution de la dépression régnant dans les cham bres 62 et 59 et par conséquent la membrane 58 qui avait été précédemment aspirée vers la droite sur la fia. 5, revient vers la gauche. Le ressort 60 de rappel du levier 55, fait alors pivoter ce levier dans le sens des aiguilles d'une montre et ferme le clapet 54. L'arrivée d'essence est interrompue et la dépression dans la chambre 59 augmente à nouveau si bien que le processus recommence.
Le carburateur décrit ci-dessus est complété par un électro-aimant de sécurité 64 qui attire le noyau central 65 de la membrane et l'empêche, même sous l'effet de la dépression maximale, de provoquer l'ou verture du clapet 54, ainsi que cela ressortira de la description détaillée ci-après de l'appareillage de commande et de sécurité.
Cet appareillage de commande comprend (fig. 6 et 7), outre la bobine d'induction 43 déjà mention née, divers éléments qui sont portés par un socle 71 qui est fixé à la partie supérieure de l'enveloppe de l'appareil. On voit sur les fia. 6 et 7 que le socle 71 porte une plaquette de connexion 72, un condensa teur 73, un relais 74, de mise en route du moteur électrique 6, un contacteur inverseur de commande de ventilation et de chauffage 75, un contacteur ther mostatique de sécurité 76 et un dispositif de com mande à distance 77.
Le contacteur de régulation 75 et le contacteur thermostatique de sécurité 76 font partie d'un mon tage comprenant deux bilames 78 et 79 qui sont fixées en commun à l'une de leurs extrémités sur un bossage 81 faisant saillie à l'extérieur de la chambre de combustion de l'appareil. La température des bila- mes 78 et 79 est donc liée à l'allure de marche de l'appareil. Elles sont ainsi influencées par cette tem pérature et elles prennent en fonction de celle-ci une courbure variable. La première bilame 78 coopère avec un contact à rupture brusque 82 lequel est monté, avec deux autres contacts voisins 83 et 84, sur un support 85 mobile sur des tiges 86. Le sup port mobile 85 est repoussé par un ressort 87 contre une butée 88 prévue sur le socle 71.
Le mouvement du support mobile sur les tiges 86 est commandé par une came 89 solidaire d'un levier 91 articulé autour d'un axe 92, le levier 91 étant relié par un flexible 93 à un organe de commande placé sur le tableau de bord du véhicule..
Chacun des contacts superposés 82, 83, 84 porte, à son extrémité mobile, une vis de réglage 94. Les contacts supérieur et inférieur 83 et 84 coopèrent, par leurs vis de réglage 94, avec une butée 95, mon tée sur le socle 71 entre les bilames 78 et 79.
La bilame 79 coopère avec un contact 96 à rupture brusque, monté sur un support fixe 97, lequel est disposé en regard du support mobile 85. Le contact 96 porte à son extrémité libre une vis de réglage 98 sur laquelle peut venir prendre appui la bilame 79. On décrira maintenant, en se référant plus particulièrement aux fia. 9 à 13, le fonctionnement de l'appareillage de commande et de sécurité de l'appareil de chauffage.
Sur le schéma de la fia. 9 les divers éléments constitutifs de cet appareillage sont représentés en position de repos, c'est-à-dire à l'arrêt sans chauffage ni ventilation.
Sur la fi-. 9 la lame mobile 96a du contact 96 est normalement maintenue écartée de la lame fixe 96b par la bilame 79, si bien que le contact 96 est ouvert en position de repos. La lame mobile 96a est reliée, d'une part, au pôle positif d'une batterie 101 dont le pôle négatif est mis à la masse, et d'autre part, par l'intermédiaire d'un contact de travail 74a du relais 74,à une borne du moteur 6, dont l'autre borne est reliée à la masse. Le contact 96 est branché en parallèle sur le contact 74a.
Le relais de mise en route 74 comprend un second contact 74b qui, en position de repos, con necte l'électro-aimant 64 de blocage du carburateur en parallèle sur le moteur 6, et, en position de tra vail, reliée cet électro-aimant, d'une part, à un contact d'ambiance 102 qui est normalement fermé dans les conditions normales, et d'autre part à une lame fixe 83b du contact 83.
La lame mobile 83a du contact 83 qui forme un contact normalement fermé, en position de repos, avec la lame fixe 83b, est connectée respectivement à une extrémité de l'enroulement du relais 74 dont l'autre extrémité est mise à la masse, au contact d'ambiance 102, à un autre contact 103 qui est fermé lorsque les volets de ventilation sont ouverts (ce contact étant connecté à la lame fixe 82b du contact 82), et enfin à la lame mobile 84a du contact 84.
L'autre lame fixe 83c du contact 83, qui forme un contact normalement ouvert avec la lame mobile 83a, est connectée à une extrémité de l'enroulement primaire de la bobine d'induction 43 dont l'autre extrémité est reliée au condensateur 73 et au rupteur 16 branchés en parallèle.
La lame mobile 82a du contact 82 qui est ouvert en position de repos, et la lame fixe 84b du contact 84, également ouvert en position de repos, sont connectées ensemble, par l'intermédiaire du contact d'allumage de la voiture 104, au pôle positif de la batterie<B>101.</B> Les bilames 78 et 79 agissent respectivement sur les lames mobiles 82a et 96a des contacts 82 et 96.
En résumé, à l'état de repos, les positions des contacts sont les suivantes 96 ouvert, 83 ouvert entre les lames 83a et 83c et fermé entre les lames 83a et 83b, 82 ouvert et 84 ouvert. Dans ces conditions le support mobile 85 et le levier 91 occupent la position d'arrêt indiquée en A sur la fig. 9. On voit que dans ce cas aucun des éléments 6, 16 , 64, 43 et 74 n'est mis sous tension.
Pour placer l'appareil en position de ventilation sans chauffage, on fait pivoter le levier 91 de manière à l'amener à la position V, ainsi qu'il est indiqué sur la fig. 10. Le support mobile 85 est alors décalé vers le haut sur cette figure, ce qui entraîne la fermeture du contact 84 du fait que sa lame mobile 84a prend appui sur la butée 95. Les positions des autres contacts 82, 83, 96, demeurent inchangées.
Dans ces conditions, le contact d'allumage 104 étant fermé, on voit que le relais 74 est excité à tra vers le contact 84 fermé. L'excitation du relais 74 se traduit par le passage en position de travail des contacts<I>74a</I> et<I>74b.</I> La fermeture du contact<I>74a</I> se traduit par l'alimentation du moteur électrique 6 qui est relié directement au pôle positif de la batte rie 101. Par ailleurs le passage du contact 74b en position de travail entraîne l'excitation de l'électro aimant 64 de blocage du carburateur par le circuit suivant: pôle positif de la batterie 101, contact 104, contact 84, contact 83a-83b, contact<I>74b,</I> électro- aimant 64.
Le moteur 6 est donc entraîné en rota tion et il fait tourner le ventilateur 11 mais il n'y a toutefois pas de chauffage car la bobine d'induction 43 n'est pas mise en circuit (contact 83a-83c ouvert) et l'électro-aimant 64 excité empêche l'arrivée de carburant dans l'appareil. Pour passer en position de chauffage faible (fig. 11) on fait pivoter le levier 91 dans la posi tion C1. Ce mouvement du levier 91 se traduit par un décalage du support mobile 85 vers le bas sur la fig. 11, décalage qui entraîne la fermeture du contact 82 et du contact 83a-83c, le contact 84 étant ouvert.
Dans ces conditions le relais 74 est excité à travers les contacts 82 et 103 fermés et la fermeture du contact 74a assure, comme précédemment, l'alimen tation du moteur électrique 6, lequel entraîne alors en rotation le ventilateur de chauffage 11 et le venti lateur centrifuge d'aspiration 48. Par ailleurs, du fait que le contact 83a-83b est ouvert, l'électro-aimant 64 n'est pas excité et le blocage du carburateur à mem brane est supprimé. Enfin, du fait de la fermeture du contact 83a-83c, l'enroulement primaire de la bobine d'induction 43 est mis en circuit et le dispo sitif d'allumage électrique fonctionne.
Lorsque la température à laquelle sont portées les bilames 78 et 79 croît, lors du fonctionnement de l'appareil de chauffage, ces bilames s'incurvent, ainsi qu'il est représenté sur la fig. 11, et à un moment donné la bilame 78 vient agir sur la lame 82a de manière à ouvrir le contact 82.A ce moment le relais de mise en route 74 est coupé et ses contacts 74a et 74b reviennent en position de repos. Le moteur électrique 6 continue toutefois à être alimenté du fait que le contact 96, libéré par la bilame 79, est fermé.
L'ouverture du contact 82 provoque la mise hors circuit de l'enroulement primaire de la bobine d'induction 43 et par conséquent la coupure de l'allumage électrique. Enfin le retour du contact 74b en position de repos entraîne l'excitation de l'électro aimant 64 qui est branché en parallèle sur le moteur 6, et par conséquent l'arrivée d'essence est bloquée.
Après un certain temps, la bilame 78 referme de nouveau le contact 82, le relais 74 est alors excité, l'électro-aimant 64 est désexcité et l'enroulement pri maire de la bobine d'induction est mis en circuit: la phase de chauffage reprend.
Si on veut pousser le chauffage de l'appareil, on fait pivoter additionnellement le levier 91 de manière à l'amener dans la position C2, ainsi qu'il est repré senté sur la fig. 12. Ceci provoque un décalage du support mobile 85 vers le bas sur la fig. 12. Le fonc tionnement est le même que dans le cas de la fig. 11 à la seule différence que la lame mobile 82a du contact 82 est plus éloignée de la bilame 78 si bien que cette dernière ne peut commander l'arrêt du chauffage que pour une température plus élevée.
Si, au moment de l'arrêt, l'appareil de chauffage est très chaud, il est nécessaire de le refroidir aussi rapidement que possible, pour éviter une égalisation de la température qui serait trop élevée pour certai nes pièces. La fig. 13 représente la position des élé ments constitutifs de l'appareillage de commande et de sécurité lorsqu'après une période de fort chauf fage (levier 91 en position C2 ainsi qu'il est repré senté sur la fig. 12), on ramène ce levier en position d'arrêt A. On voit que dans ce cas les bilames 78, 79 se trouvent incurvées par suite de la température élevée de l'appareil.
La position du support mobile 85 étant celle de la fig. 9, les contacts 82 et 84 sont ouverts et par conséquent le relais 74 est au repos. Par ailleurs le contact 96 est fermé du fait de la déformation de la bilame 79. Dans ces conditions le moteur électrique 6 continue d'être alimenté à tra vers le contact 96 et par ailleurs, du fait que le con tact 74b est en position de repos, l'électro-aimant 64 de blocage du carburateur est excité, ce qui provoque l'interruption de l'arrivée d'essence.
Dans l'appareil qui vient d'être décrit, l'inflam mation de l'essence est provoquée par une étincelle à haute tension jaillissant entre une électrode de la bougie 41 et la masse. Cette masse, constituant la grille 38 du brûleur, sert à répartir le mélange carburé.
Aux températures supérieures à 00 C, la tension de vapeur de l'essence est suffisante pour créer avec l'air un mélange carburé gazeux, facilement enflammé par la faible énergie calorifique de l'étincelle.
Par contre, aux températures inférieures à 01, C et notamment à une température de l'ordre de - 200 C à - 300 C, la tension de vapeur pratique ment nulle ne permet pas la création de ce mélange gazeux. Dans ces conditions arrivent donc à la grille du brûleur, de l'air insuffisamment carburé pour s'enflammer et de l'essence liquide à basse tem pérature.
D'autre part, comme règne à l'endroit du brûleur un violent courant d'air créé par le ventilateur d'échappement, cette essence liquide est violemment chassée et le ruissellement rapide de l'essence sur la grille ne permet pas à l'étincelle le réchauffement du carburant et par suite l'allumage.
On décrira ci-dessous, en se référant aux fig. 14 et 15, une variante d'exécution du brûleur permettant de remédier aux inconvénients précités.
Sur ces fig. 14 et 15 apparaissent divers élé ments constitutifs de l'appareil de chauffage précé demment décrit, lesquels sont affectés des mêmes nombres de référence.
Dans cette forme d'exécution, le brûleur com prend en dessous de la grille 38, une chambre d'allu mage primaire 110 relativement close. Cette chambre est délimitée par deux ailettes longitudinales intérieu res 23a et 23b du corps de l'échangeur, lesquelles sont situées sous la grille 38, au voisinage de cette dernière. L'électrode 41a de la bougie 41 traverse l'ailette 23b avant de pénétrer dans la chambre pri maire 110.
Cette chambre 110 est obturée, à sa par tie supérieure, par des plaques 111 et 112 fixées à la grille 38 et reposant sur les arêtes supérieures des ailettes 23a et 23b. Enfin, la chambre primaire est séparée du reste du brûleur par une cloison ou chi cane transversale 113, portée par le tube central 37, cette cloison transversale ayant un bord qui suit, à une certaine distance, le profil interne du corps de l'échangeur. En conséquence, on voit qu'un passage 114 est laissé libre entre le bord de la cloison trans versale 113 et la paroi de la chambre primaire<B>110,</B> pour permettre la propagation de la flamme vers le reste du brûleur.
Par ailleurs, la grille 38 du brûleur porte, à sa partie inférieure, une paroi relativement petite 115, constituée en un matériau spongieux, par exemple en tissu d'amiante. Cette paroi 115 se trouve entre les plaques supérieures 111 et 112.
Ainsi, dans le cas où la température est très basse et où arrivent à la grille 38 du brûleur de l'air insuf fisamment carburé pour s'enflammer et de l'essence liquide, la chambre primaire 110 délimite un espace restreint dans lequel le déplacement du courant gazeux pauvre perturbe le moins possible l'écoule ment de l'essence liquide et par suite le début de l'allumage. Par ailleurs, la paroi 115 en matériau spongieux peut s'imbiber fortement d'essence liquide pour freiner encore son déplacement.
La paroi inférieure 115 en matériau spongieux de la grille 38 est recouverte d'un fin treillis métallique inoxydable<B>116</B> constituant l'électrode de masse de la bougie et permettant ainsi le jaillissement, à l'endroit convenable, de l'étincelle.
Le dispositif qui vient d'être décrit permet d'obte nir un préallumage dans la chambre primaire 110 relativement close, préallumage qui permet le réchauf- fage du brûleur, et ensuite l'allumage total dans le reste du brûleur par suite de la propagation de la flamme à travers le passage 114.
An apparatus for heating a motor vehicle The present invention relates to a heater for a motor vehicle, of the fuel combustion type, characterized in that it comprises a casing of elongated shape, open at both ends. respectively for the cold air inlet and the hot air outlet, an electric motor mounted on this casing and whose rotor is integral with a fan driving the heating air inside this casing, a combustion device comprising an elongated body forming a heat exchanger, mounted inside said casing, at a certain distance from the internal wall of the latter, so as to delimit a space into which the air from heating by the fan,
this body having at its downstream end, viewed in the direction of the flow of the heating air, a combustion chamber connected to a fuel supply device and in which is housed a spark plug connected to a fuel supply device. electric ignition, this body communicating at its upstream end with a fan driven in rotation by the electric motor of the heating air fan, to suck the combustion gases.
The heating apparatus according to the invention offers the advantage of being of a simplified manufacture and assembly, and can be associated with a control and safety device, mounted on the casing of the apparatus. and making it possible to obtain regulation and safety covering all normal circumstances of use.
The essential safety offered by the appliance resides in the fact that the combustion gas circuit is under negative pressure while the heating air circuit is under pressure, so that there can in no case be a passage combustion gases in the heating air.
Various embodiments of the present invention will be described below, by way of non-Emitative example, with reference to the accompanying drawing in which FIG. 1 is an elevational view of a fuel combustion type heater according to the invention.
Fig. 2 is a sectional view taken along the line II-II of FIG. 1.
Fig. 3 is a cross-sectional view taken along the line III-III of FIG. 1.
Fig. 4 is a view in elevation of the breaker of the electric ignition device, taken along the arrow A in FIG. 2.
Fig. 5 is a sectional view of a diaphragm carburetor which may be used in the fuel supply circuit of the apparatus.
Fig. 6 is an elevational view of the control and safety equipment.
Fig. 7 is a plan view of the control and safety equipment.
Fig. 8 is a cross-sectional view taken along the line VIII-VIII of FIGS. 6 and 7.
Fig. 9 is an electrical diagram of the control and safety circuit in the rest position, that is to say when stopped without heating or ventilation.
Figs. 10 to 13 are electrical diagrams illustrating the position of the various components of the control and safety equipment under various conditions of use.
Fig. 14 is a view in partial longitudinal section of an alternative embodiment of the burner of the heating apparatus. Fig. 15 is a cross-sectional view taken along the line XV-XV of FIG. 14: The heating apparatus comprises a casing formed by the assembly of several elements, namely a cylindrical sleeve 1, metallic or not, which is fitted and fixed, at one of its ends, on two molded shells 2 and 3 assembled together using screws 4.
The shell 2 has a cylindrical skirt 5 constituting an inlet orifice for the cool air while the casing 1 is open at its end 1a through which the hot air produced by the device flows.
Inside the shells 2 and 3 is housed an electric motor 6, the shaft 7 of which is journaled in bearings 8 and 9 carried by the shells 2 and 3. The rotor of this electric motor drives an air fan in rotation. heater 11 which is fixed to a flange 12 keyed at 13 on the shaft 7 of the rotor. This fan delivers the heating air following a flow path shown schematically by the arrows f in broken lines.
In the cylindrical skirt 5 of the shell 2 is fixed, by means of screws 14, a spider 15 supporting a breaker 16 mounted to rotate about an axis 17 and controlled by an eccentric cam 18 integral with the motor shaft 6 .
The breaker 16 is part of the electric ignition circuit which will be described later. A perforated casing 19 is arranged across the fresh air intake orifice and protects the aforementioned elements.
The sleeve 1 contains the actual combustion device. This device comprises a light metal heat exchanger composed of a prismatic body 21 provided with outer 22 and inner 23 longitudinal fins, this body being produced by die casting. This elongated body 21 is closed at both ends. This closure is ensured, at its downstream end considered in the direction of the flow of the heating air dried matised by the arrows f, by a cover forming a combustion chamber 24 and, at its upstream end, by a casing 25 provided outer fins 26, this casing also being achievable by pressure molding.
If the molding conditions allow it, one of the two closure parts can form part of the prismatic body 21, which is the case illustrated in FIG. 2 where it can be seen that the cover 24 is an integral part of the body 21.
The housing 25 is fitted onto the body 21 with the interposition of a seal 27. The housing 25 is held blocked against the body 21 by means of a spring 28 bearing, on the one hand, on the housing 25 and , on the other hand, on a washer 29 blocked at the end of a central bolt 31. This central bolt axially passes through the body 21 and the cover key 24 and it is immobilized on the latter by means of a nut 32 This arrangement makes it possible to compensate for the expansions of the metal parts.
The housing 25 has, in its central part, an axial duct 33 which communicates, via a radial duct 34, with a diaphragm carburetor 35 mounted at the top of the apparatus under a protective housing. 36. This diaphragm carburator, which can be of any known type, will be described later, in detail, with reference to FIG. 5.
The central duct 33 of the housing 25 is connected to a tube 37 mounted axially in the body 21 of the heat exchanger. At the center of this tube passes the bolt 31 ensuring the fixing of the casing 25 on the body 21. At the end of the tube 37 which is opposite to the casing 25, is mounted a cylindrical grid or wire mesh 38, the bottom of which is closed by a transverse cup 39 carried by the bolt 31. This grid 38 is thus located in the combustion chamber closed by the cover 24. In this chamber protrudes a spark plug 41 which passes through the body 21 of the exchanger and the sleeve 1.
This spark plug is connected by a conductor 42 to an electrical pulse generator, for example to an induction coil 43 (fia. 6) controlled by the breaker 16 or even by a vibrator.
The tube 37 carries, on the outside, several inserts 44, extending between this tube and the internal fins 23 of the body 21.
The interior of this body communicates, at its upstream end, with an annular chamber 45 provided in the casing 25 around the central conduit 33, this chamber communicating, by a conduit 46, also provided in the casing 25, with a channel 47 delimited by the shell 3 and isolated from the internal volume delimited by the shells 2 and 3 in which the motor 6 and the fan 11 are housed. In this channel 47 protrudes the shaft 7 of the electric motor 6.
A centrifugal fan 48 is fixed on the part of the shaft 7 projecting into the channel 47 and the fan is housed in a housing 49 having a tangential outlet pipe 51.
It can therefore be seen from the foregoing that, when the heater is in operation, that is to say the electric motor 6 is running and the fuel supply device and the ignition device electric function, the fuel gas supplied by the diaphragm carburetor 35 and which is sucked by the fan 48, flows through the ducts 34 and 33 then through the tube 37 and the grid 38 into the combustion chamber delimited by the cover 24.
This gas is then ignited by the candle 41 and the flame produced develops over the entire length of the body 21 of the exchanger, following the arrows f 1, and, following the provision of the fins 23 and the baffles 44, it heats up the body 21 of the exchanger outside which the heated air circulates according to the arrows f. It is seen in fig. 2 that the heat exchange takes place against the current, which ensures a rational efficiency of the device.
After passing through the exchanger 21, the cooled combustion gases are drawn in, through the chamber 45, the duct 46 and the channel 47, by the centrifugal fan 48 and discharged outside through the outlet pipe 51. It is seen in fig. 2 that the combustion gases are additionally cooled in the casing 25 by licking the walls of this casing which is, on the other hand, swept outwards by the stream of cold air flowing along the fins 26.
As a result of the arrangement of the heating device, the heating air set in motion by the delivery fan 11 is under pressure while the combustion gases drawn in by the centrifugal fan 48 are under negative pressure. As a result, there can in no case be a passage of the combustion gases into the heating air, resulting in high operational safety.
We will now describe, with reference to FIG. 5, a diaphragm carburetor 35 of known type can be used in the apparatus according to the invention. This carburetor comprises a chamber 52 into which the gasoline from the tank arrives. The fuel supply is controlled by a nozzle 53 closed by a valve 54. The movement of this valve is controlled by a lever 55 articulated around an axis 56 and returned by a spring 60, this lever 55 being actuated at its turn by a finger 57 integral with a membrane 58. This membrane defines a chamber 59 communicating, by means of an adjustable metering device 61, with another chamber 62 subjected to the vacuum produced by the cen trifuge suction fan 48.
The vacuum created by the fan 48 in the chambers 62 and 59 causes a deformation of the membrane 58 and, by means of the finger 57 and the lever 55, the opening of the valve 54. The gasoline then flows first into chamber 59 then, after having passed through adjustable metering device 61, it mixes, in chamber 62, with the air which has passed through a filter 63.
The combustion in the chamber 24 causes a decrease in the negative pressure prevailing in the chambers 62 and 59 and consequently the membrane 58 which had previously been sucked to the right on the fia. 5, returns to the left. The spring 60 for returning the lever 55 then rotates this lever in the direction of clockwise and closes the valve 54. The supply of gasoline is interrupted and the vacuum in the chamber 59 increases again so that the process begins again.
The carburetor described above is completed by a safety electromagnet 64 which attracts the central core 65 of the membrane and prevents it, even under the effect of maximum depression, from causing the opening of the valve 54, as will emerge from the detailed description below of the control and safety equipment.
This control apparatus comprises (fig. 6 and 7), in addition to the induction coil 43 already mentioned, various elements which are carried by a base 71 which is fixed to the upper part of the casing of the apparatus. We see on the fia. 6 and 7 that the base 71 carries a connection plate 72, a capacitor 73, a relay 74, for starting the electric motor 6, a change-over contactor for controlling ventilation and heating 75, a thermostatic safety contactor 76 and a remote control device 77.
The regulation contactor 75 and the thermostatic safety contactor 76 form part of an assembly comprising two bimetallic strips 78 and 79 which are fixed in common at one of their ends on a boss 81 projecting outside the chamber. combustion chamber. The temperature of the balances 78 and 79 is therefore linked to the operating rate of the apparatus. They are thus influenced by this temperature and they assume a variable curvature as a function of it. The first bimetal 78 cooperates with a snap-action contact 82 which is mounted, with two other neighboring contacts 83 and 84, on a support 85 movable on rods 86. The movable support 85 is pushed back by a spring 87 against a stop 88. provided on the base 71.
The movement of the mobile support on the rods 86 is controlled by a cam 89 integral with a lever 91 articulated around an axis 92, the lever 91 being connected by a flexible 93 to a control member placed on the dashboard of the vehicle..
Each of the superposed contacts 82, 83, 84 carries, at its movable end, an adjustment screw 94. The upper and lower contacts 83 and 84 cooperate, by their adjustment screws 94, with a stop 95, mounted on the base 71 between bimetallic strips 78 and 79.
The bimetallic strip 79 cooperates with a snap-action contact 96, mounted on a fixed support 97, which is placed opposite the movable support 85. The contact 96 carries at its free end an adjusting screw 98 on which the bimetallic strip can rest. 79. We will now describe, with particular reference to fia. 9 to 13, the operation of the control and safety equipment of the heating appliance.
On the diagram of the fia. 9 the various components of this apparatus are shown in the rest position, that is to say stopped without heating or ventilation.
On the fi-. 9 the movable blade 96a of the contact 96 is normally kept away from the fixed blade 96b by the bimetal 79, so that the contact 96 is open in the rest position. The movable blade 96a is connected, on the one hand, to the positive pole of a battery 101, the negative pole of which is earthed, and on the other hand, via a work contact 74a of the relay 74 , to a terminal of the motor 6, the other terminal of which is connected to ground. Contact 96 is connected in parallel with contact 74a.
The start-up relay 74 comprises a second contact 74b which, in the rest position, connects the carburetor blocking electromagnet 64 in parallel with the engine 6, and, in the working position, connected to this electromagnet. magnet, on the one hand, to a room contact 102 which is normally closed under normal conditions, and on the other hand to a fixed blade 83b of the contact 83.
The movable blade 83a of the contact 83 which forms a normally closed contact, in the rest position, with the fixed blade 83b, is respectively connected to one end of the winding of the relay 74, the other end of which is grounded, to the ground. ambient contact 102, to another contact 103 which is closed when the ventilation shutters are open (this contact being connected to the fixed blade 82b of the contact 82), and finally to the movable blade 84a of the contact 84.
The other fixed blade 83c of the contact 83, which forms a normally open contact with the movable blade 83a, is connected to one end of the primary winding of the induction coil 43, the other end of which is connected to the capacitor 73 and to the breaker 16 connected in parallel.
The movable blade 82a of the contact 82 which is open in the rest position, and the fixed blade 84b of the contact 84, also open in the rest position, are connected together, via the ignition switch of the car 104, to the positive pole of the battery <B> 101. </B> The bimetallic strips 78 and 79 act respectively on the mobile blades 82a and 96a of the contacts 82 and 96.
In summary, in the rest state, the positions of the contacts are as follows: 96 open, 83 open between the blades 83a and 83c and closed between the blades 83a and 83b, 82 open and 84 open. Under these conditions, the movable support 85 and the lever 91 occupy the stop position indicated at A in FIG. 9. It can be seen that in this case none of the elements 6, 16, 64, 43 and 74 is energized.
To place the appliance in the ventilation position without heating, the lever 91 is rotated so as to bring it to position V, as indicated in fig. 10. The movable support 85 is then shifted upwards in this figure, which causes the contact 84 to close because its movable blade 84a bears on the stop 95. The positions of the other contacts 82, 83, 96 remain. unchanged.
Under these conditions, the ignition contact 104 being closed, it can be seen that the relay 74 is energized through the closed contact 84. Excitation of relay 74 results in the switch to the working position of contacts <I> 74a </I> and <I> 74b. </I> Closing of contact <I> 74a </I> results in the supply of the electric motor 6 which is connected directly to the positive pole of the battery 101. Furthermore, the passage of the contact 74b in the working position causes the excitation of the electromagnet 64 for locking the carburetor by the following circuit: positive pole of battery 101, contact 104, contact 84, contact 83a-83b, contact <I> 74b, </I> electromagnet 64.
The motor 6 is therefore driven in rotation and it turns the fan 11, but there is however no heating because the induction coil 43 is not switched on (contact 83a-83c open) and the energized electromagnet 64 prevents fuel from entering the device. To switch to the low heating position (fig. 11), the lever 91 is rotated to position C1. This movement of the lever 91 results in an offset of the movable support 85 downward in FIG. 11, offset which causes the closing of the contact 82 and of the contact 83a-83c, the contact 84 being open.
Under these conditions, the relay 74 is energized through the closed contacts 82 and 103 and the closing of the contact 74a ensures, as before, the supply of the electric motor 6, which then drives the heating fan 11 and the fan in rotation. Suction centrifugal 48. On the other hand, since the contact 83a-83b is open, the electromagnet 64 is not energized and the blockage of the diaphragm carburetor is removed. Finally, due to the closing of the contact 83a-83c, the primary winding of the induction coil 43 is switched on and the electrical ignition device operates.
When the temperature to which the bimetallic strips 78 and 79 are brought increases, during operation of the heating device, these bimetallic strips curve, as is shown in FIG. 11, and at a given moment the bimetallic strip 78 acts on the strip 82a so as to open the contact 82. At this moment, the starting relay 74 is cut and its contacts 74a and 74b return to the rest position. However, the electric motor 6 continues to be powered because the contact 96, released by the bimetallic strip 79, is closed.
The opening of the contact 82 causes the switching off of the primary winding of the induction coil 43 and consequently the switching off of the electric ignition. Finally, the return of the contact 74b to the rest position causes the excitation of the electromagnet 64 which is connected in parallel to the motor 6, and consequently the gasoline supply is blocked.
After a certain time, the bimetal 78 closes the contact 82 again, the relay 74 is then energized, the electromagnet 64 is de-energized and the primary winding of the induction coil is switched on: the phase of heating resumes.
If you want to push the heating of the device, the lever 91 is additionally pivoted so as to bring it into position C2, as shown in FIG. 12. This causes a shift of the movable support 85 downwards in FIG. 12. The operation is the same as in the case of fig. 11 with the only difference that the movable blade 82a of the contact 82 is further away from the bimetallic strip 78 so that the latter can only order the stopping of the heating for a higher temperature.
If the heater is very hot when it is switched off, it must be cooled as quickly as possible, to avoid equalization of the temperature which would be too high for certain rooms. Fig. 13 shows the position of the components of the control and safety equipment when, after a period of strong heating (lever 91 in position C2 as shown in fig. 12), this lever is brought back. in the stop position A. It can be seen that in this case the bimetallic strips 78, 79 are curved as a result of the high temperature of the device.
The position of the movable support 85 being that of FIG. 9, contacts 82 and 84 are open and consequently relay 74 is at rest. Furthermore, the contact 96 is closed due to the deformation of the bimetallic strip 79. Under these conditions, the electric motor 6 continues to be supplied through contact 96 and, moreover, due to the fact that the contact 74b is in the off position. at rest, the carburetor blocking electromagnet 64 is energized, which causes the fuel supply to be interrupted.
In the device which has just been described, the ignition of the gasoline is caused by a high voltage spark spouting between an electrode of the spark plug 41 and the ground. This mass, constituting the grid 38 of the burner, serves to distribute the fuel mixture.
At temperatures above 00 C, the vapor pressure of gasoline is sufficient to create a gaseous fuel mixture with the air, easily ignited by the low calorific energy of the spark.
On the other hand, at temperatures below 01 ° C. and in particular at a temperature of the order of −200 ° C. to −300 ° C., the practically zero vapor pressure does not allow the creation of this gas mixture. Under these conditions, therefore, air insufficiently carburized to ignite and liquid gasoline at low temperature arrive at the burner grate.
On the other hand, as a violent current of air created by the exhaust fan reigns at the place of the burner, this liquid gasoline is violently expelled and the rapid flow of gasoline on the grid does not allow the The fuel warms up and then ignites it.
Will be described below, with reference to Figs. 14 and 15, an alternative embodiment of the burner making it possible to remedy the aforementioned drawbacks.
On these fig. 14 and 15 appear various constituent elements of the previously described heater, which are assigned the same reference numbers.
In this embodiment, the burner com takes below the grid 38, a relatively closed primary ignition chamber 110. This chamber is delimited by two internal longitudinal fins 23a and 23b of the body of the exchanger, which are located under the grid 38, in the vicinity of the latter. The electrode 41a of the spark plug 41 passes through the fin 23b before entering the primary chamber 110.
This chamber 110 is closed, at its upper part, by plates 111 and 112 fixed to the grid 38 and resting on the upper edges of the fins 23a and 23b. Finally, the primary chamber is separated from the rest of the burner by a partition or transverse channel 113, carried by the central tube 37, this transverse partition having an edge which follows, at a certain distance, the internal profile of the body of the exchanger. . Consequently, it can be seen that a passage 114 is left free between the edge of the transverse partition 113 and the wall of the primary chamber <B> 110, </B> to allow the propagation of the flame towards the rest of the burner. .
Furthermore, the burner grid 38 carries, at its lower part, a relatively small wall 115, made of a spongy material, for example of asbestos fabric. This wall 115 is located between the upper plates 111 and 112.
Thus, in the case where the temperature is very low and in which arrive at the grid 38 of the burner insufficiently fueled air to ignite and liquid gasoline, the primary chamber 110 delimits a restricted space in which the displacement the lean gas stream disturbs the flow of liquid gasoline as little as possible and consequently the start of ignition. Furthermore, the wall 115 made of spongy material can become heavily imbued with liquid gasoline to further slow down its movement.
The lower wall 115 of spongy material of the grid 38 is covered with a fine stainless steel mesh <B> 116 </B> constituting the ground electrode of the spark plug and thus allowing the gushing, at the suitable place, of the spark.
The device which has just been described makes it possible to obtain pre-ignition in the relatively closed primary chamber 110, pre-ignition which allows the burner to be reheated, and then total ignition in the rest of the burner as a result of the propagation of the burner. flame through passage 114.