EP0213021A1 - Dispositif d'injection à double débit pour veilleuse d'appareils à gaz - Google Patents

Dispositif d'injection à double débit pour veilleuse d'appareils à gaz Download PDF

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EP0213021A1
EP0213021A1 EP86401660A EP86401660A EP0213021A1 EP 0213021 A1 EP0213021 A1 EP 0213021A1 EP 86401660 A EP86401660 A EP 86401660A EP 86401660 A EP86401660 A EP 86401660A EP 0213021 A1 EP0213021 A1 EP 0213021A1
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gas
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mixer
axis
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René Granier
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Saunier Duval Eau Chaude Chauffage SDECC SA
Original Assignee
Saunier Duval Eau Chaude Chauffage SDECC SA
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23Q—IGNITION; EXTINGUISHING-DEVICES
    • F23Q9/00—Pilot flame igniters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/46—Details, e.g. noise reduction means
    • F23D14/62—Mixing devices; Mixing tubes
    • F23D14/64—Mixing devices; Mixing tubes with injectors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D2900/00—Special features of, or arrangements for burners using fluid fuels or solid fuels suspended in a carrier gas
    • F23D2900/14—Special features of gas burners
    • F23D2900/14642—Special features of gas burners with jet mixers with more than one gas injection nozzles or orifices for a single mixing tube

Definitions

  • the invention relates to a pilot light for a gas appliance of the water heater or boiler type and more specifically relates to a double-flow injection device intended to ensure rapid purging of the gas mechanism at the time of ignition.
  • thermoelectric safety device which keeps this intake valve open as long as the pilot operates normally.
  • the device is ready to operate. Then as we know, as soon as water is drawn or a call for calories is requested by the heating circuit, the differential membrane of the water mechanism moves in the direction of opening a second valve gas intake to the burners.
  • a rapid purge device in which the push-button for starting the appliance simultaneously controls the admission of gas into the bypass duct for rapid purging of the air contained in the mechanism, and switching on the igniter of this pilot light, as described in patent application No. 80 19 489 in the name of the Applicant.
  • the invention makes it possible to avoid this drawback by proposing a double-flow injection system at the inlet of the pilot tube, by means of which the gas jet emitted by the main injector and the gas mixture jet from the injector bleed to the pilot orifice without risk of backflow.
  • the double-flow injection device consists of a main injector whose orifice is suitable for supplying the gas flow and entraining the primary air necessary for the normal combustion of a pilot flame, an additional injector, the opening of which is larger than that of the main injector, and which is inclined relative to the latter, and a mixer covering the two injectors connected at its upper part to the pilot tube, and made so to favor by wall effect the transfer of the air-gas mixture towards the orifice of said pilot.
  • the gas control and intake mechanism 1 distributes the gas, according to the position of the push button not shown, to the supply duct 2 of the main injector 3, or alternatively to a bypass duct 4 provided with 'an additional injector 5.
  • the conduit 2 intended to supply the gas mixture necessary for the normal operation of the pilot is in the axis AA' of the pilot tube 6 leading to the flame outlet not shown.
  • the terminal part of the bypass duct 4 is inclined on the axis AA 'by an angle 0 (between 25 and 40 °.
  • the two gas jets emitted by the injectors 3 and 5 therefore converge at a point B.
  • the injector main 3 has a small injection orifice 7, compatible with the gas used, while the additional injector 5 has an injection orifice 8 with a diameter much larger than the other.
  • a mixer 9 covers the two injectors 3 and 5 and is connected at its other end to the pilot tube 6.
  • This mixer essentially consists of a cylindrical high CD section and centered on the axis AA ′ of the supply duct 2, of a converging intermediate section DE of conical shape whose wall is cylindrical in the vicinity of the axis AA ', but conical on the side of the bypass duct 4 between the level of the point of convergence B and the injector 5 and focused on the 'BB axis'.
  • the lower section EF of the mixer 9 has, relative to the intermediate section DE, an outward flaring which widens the lower opening angle between the mixer and the ambient air.
  • the main injector 3 is outside the base FF 'of the mixer and that, on the contrary, the additional injector enters the interior. laughing of said mixer.
  • the mixer base FF ' is slightly inclined and higher on the side of the additional injector 5.
  • the gas control and intake mechanism 1 authorizes the opening of the supply duct 2 and the bypass duct 4.
  • the air then an air- gases exit the mixer 9 simultaneously through the two injectors 3 and 5.
  • the diameter of the orifice 8 being larger than that of the orifice 7, the flow rate will be much greater by the additional injector 5, which will have the effect to quickly purge the mechanism.
  • the wall of the converging section DE being parallel to the axis BB 'of the bypass tube, the fuel jet formed by all of the gas emitted by this injector 5 and the air it entrains, propagates along the wall, attaches to it, and follows its course beyond the bend D, due to the low pressure area which forms just after the bend D.
  • the flow rate provided by the injector 5 being large, the proportion of gas leaving the tube 6, relative to the proportion of air in the mixture gives an elongated and yellow flame that the user easily notices.
  • By releasing the push button of the mechanism it interrupts the passage of the gas towards the bypass duct 4, and the only flow then admitted to the pilot light comes from the injector 3.
  • the latter disposed below the base FF 'of the mixer 9, can therefore entail sufficient primary air for perfect combustion of the pilot flame.
  • the injector 5 higher than the main injector 3 penetrates slightly into the base FF ′ of the mixer so that the gaseous jet emitted keeps a sufficient speed lower nevertheless than that of the jet emitted by the injector 3, little slowed down by a significant air entrainment and promotes the effect of detachment from the wall; in this case, its combustion with a defect of primary air entrained is immaterial since its role is to ensure correct purging of the mechanism.
  • the flaring EF made at the base of the mixer 9 further opens the lower opening and allows the entrainment of a small amount of ambient air, just sufficient to transform the gas jet into a combustible jet.
  • This design of a dual-flow injection device is very simple to produce since the part 9 is easily inserted upstream of the pilot tube and the bypass duct 4 is produced as an injector holder easily adaptable to the mechanism 1.

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Abstract

L'invention se rapporte à une veilleuse de chauffe-bains ou chaudière à gaz. Un dispositif d'injection à double débit est constitué d'un injecteur principal 3, d'un injecteur additionnel 5 dont l'orifice 8 est plus important que celui de l'injecteur principal et qui est incliné par rapport à ce dernier, et d'un mélangeur 9 coiffant les deux injecteurs et raccordée au tube de veilleuse 6. Application à la purge rapide des mécanismes de commande et d'admission gaz au brûleur de l'appareil.

Description

  • L'invention se rapporte à une veilleuse d'appareil à gaz du genre chauffe-eau ou chaudière et concerne plus précisément un dispositif d'injection à double débit destiné à assurer la purge rapide du mécanisme gaz au moment de l'allumage.
  • Dans les appareils du genre précité, on sait que l'utilisateur doit effectuer certaines opérations pour le mettre en marche. Il dispose à cet effet d'un mécanisme de commande à bouton poussoir qui lui permet d'une part d'actionner une tige de commande ouvrant un clapet d'admission du gaz à l'appareil et permettant l'allumage de la veilleuse, et d'autre part d'armer le dispositif de sécurité thermoélectrique qui maintient ce clapet d'admission ouvert tant que la veilleuse fonctionne normalement. Quand l'utilisateur relâche sa pression, après cette première phase d'armement, l'appareil est prêt à fonctionner. Ensuite comme on le sait, dès qu'un puisage d'eau est effectué ou qu'un appel de calories est demandé par le circuit chauffage, la membrane différentielle du mécanisme eau se déplace dans le sens de l'ouverture d'un second clapet d'admission du gaz aux brûleurs.
  • Cette opération de mise en marche, après un arrêt prolongé de l'appareil, est cependant assez laborieuse car le gaz qui se trouve dans le mécanisme finit par se dissiper dans l'atmosphère et il est remplacé par de l'air si bien qu'il est difficile d'allumer la veilleuse sans maintenir le bouton-poussoir enfoncé pendant un temps relativement long. Cette opération est encore plus délicate quand le gaz utilisé est du propane ou du butane car l'orifice de l'injecteur de veilleuse est très petit et l'air contenu dans l'appareil met encore plus longtemps à s'échapper.
  • Pour éviter cet inconvénient il faut donc prévoir un système qui permette de purger rapidement le mécanisme de l'air qu'il contient, quand on effectue la mise en marche de l'appareil.
  • On connaît à cet effet un dispositif de purge rapide dans lequel le bouton-poussoir de mise en route de l'appareil commande simultanément l'admission du gaz dans le conduit en dérivation pour la purge rapide de l'air contenu dans le mécanisme, et la mise sous tension de l'allumeur de cette veilleuse, comme décrit dans la demande de brevet n° 80 19 489 au nom de la Demanderesse.
  • Ce conduit de dérivation de plus grand diamètre débouche dans le tube de veilleuse de telle sorte que le mécanisme étant purgé, le gaz remplace l'air dans le tube et ne s'écoule pas dans le local. Cette disposition présente toutefois un inconvénient dû au fait que pendant la phase de purge, l'air puis le mélange air-gaz qui débouche avec une certaine vitesse dans le tube de veilleuse, heurte la paroi opposée de celle-ci, a tendance à refouler au moins partiellement vers le bas et perturber ainsi l'émission normale du gaz par l'injecteur principal pouvant empêcher l'allumage correct de la veilleuse.
  • L'invention permet d'éviter cet inconvénient en proposant un système d'injection à double débit à l'entrée du tube de veilleuse, grâce auquel le jet de gaz émis par l'injecteur principal et le jet de mélange gazeux de l'injecteur de purge se déplacent vers l'orifice de veilleuse sans risque de refoulement.
  • Selon l'invention, le dispositif d'injection à double débit est constitué d'un injecteur principal dont l'orifice est approprié pour fournir le débit de gaz et entraîner l'air primaire nécessaire à la combustion normale d'une flamme de veilleuse, d'un injecteur additionnel, dont l'orifice est plus important que celui de l'injecteur principal, et qui est incliné par rapport à ce dernier, et d'un mélangeur coiffant les deux injecteurs raccordé à sa partie supérieure au tube de veilleuse, et réalisé de façon à favoriser par effet de paroi le transfert du mélange air-gaz vers l'orifice de ladite veilleuse.
  • D'autres caractéristiques particulières et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre d'une forme de réalisation en référence au dessin annexé qui représente une vue en coupe du dispositif d'injection à double débit.
  • Le mécanisme de commande et d'admission gaz 1 distribue le gaz, selon la position du bouton-poussoir non représenté, vers le conduit d'alimentation 2 de l'injecteur principal 3, ou bien en plus vers un conduit de dérivation 4 muni d'un injecteur additionnel 5. Le conduit 2 destiné à fournir le mélange gazeux nécessaire au fonctionnement normal de la veilleuse est dans l'axe AA' du tube de veilleuse 6 conduisant à la sortie de flamme non représentée. La partie terminale du conduit de dérivation 4 est inclinée sur l'axe AA' d'un angle 0( compris entre 25 et 40°. Les deux jets gazeux émis par les injecteurs 3 et 5 convergent donc en un point B. L'injecteur principal 3 dispose d'un petit orifice d'injection 7, compatible avec le gaz utilisé. L'injecteur additionnel 5 possède par contre un orifice d'injection 8 de diamètre nettement supérieur à l'autre.
  • Un mélangeur 9 coiffe les deux injecteurs 3 et 5 et se raccorde à son autre extrémité au tube de veilleuse 6. Ce mélangeur est essentiellement constitué d'une section haute CD cylindrique et centré sur l'axe AA' du conduit d'alimentation 2, d'une section intermédiaire convergente DE de forme conique dont la paroi est cylindrique au voisinage de l'axe AA', mais conique du côté du conduit de dérivation 4 entre le niveau du point de convergence B et l'injecteur 5 et axée sur l'axe BB'. Enfin la section inférieure EF du mélangeur 9 présente par rapport à la section intermédiaire DE un évasement vers l'extérieur qui élargit l'angle d'ouverture inférieure entre le mélangeur et l'air ambiant. On notera que préférentiellement l'injecteur principal 3 est à l'extérieur de la base FF' du mélangeur et qu'au contraire l'injecteur additionnel pénètre à l'intérieur dudit mélangeur. La base FF' du mélangeur est légèrement inclinée et plus haute du côté de l'injecteur additionnel 5.
  • Au moment de l'allumage de l'appareil après un arrêt prolongé, le mécanisme de commande et d'admission gaz 1 autorise l'ouverture du conduit d'alimentation 2 et du conduit de dérivation 4. L'air puis un mélange air-gaz sortent du mélangeur 9 simultanément par les deux injecteurs 3 et 5. Le diamètre de l'orifice 8 étant plus grand que celui de l'orifice 7, le débit sera beaucoup plus important par l'injecteur additionnel 5, ce qui aura pour effet de purger rapidement le mécanisme. La paroi de la section convergente DE étant parallèle à l'axe BB' du tube de dérivation, le jet combustible formé par l'ensemble du gaz émis par cet injecteur 5 et de l'air qu'il entraîne, se propage le long de la paroi, s'attache à elle, et suit son tracé au-delà du coude D, en raison de la zone dépressionnaire qui se forme juste après le coude D. De plus, son évacuation dans la cheminée est favorisée par le jet combustible formé par l'ensemble du gaz émis par l'injecteur 3 et de l'air qu'il entraîne. En effet, ce jet combustible qui se propage à plus grande vitesse que le premier renforce ce dernier par effet de quantité de mouvement ; il l'oblige à se propager dans la direction voulue et le bloquer dans la direction inverse. Le système est donc un amplificateur en terme de fluidique. Il ne peut donc en aucun cas, à condition de respecter les positions et angles décrits, y avoir refoulement vers la base du mélangeur. Parallèlement, l'allumeur électrique est mis sous-tension. Après quelques secondes, l'air se purgeant, le mélange air-gaz s'enrichit en gaz et la veilleuse s'allume. Le débit fourni par l'injecteur 5 étant important, la proportion de gaz sortant du tube 6,par rapport à la proportion d'air du mélange donne une flamme allongée et jaune que l'utilisateur remarque aisément. En relâchant le bouton poussoir du mécanisme, il interrompt le passage du gaz vers le conduit de dérivation 4, et le seul débit alors admis à la veilleuse provient de l'injecteur 3. Celui-ci,disposé au-dessous de la base FF' du mélangeur 9, peut donc entraîner suffisamment d'air primaire pour une combustion parfaite de la flamme de la veilleuse. Par contre, on remarque que l'injecteur 5 plus haut que l'injecteur principal 3 pénètre légèrement dans la base FF' du mélangeur pour que le jet gazeux émis conserve une vitesse suffisante inférieure néanmoins à celle du jet émis par l'injecteur 3, peu ralentie par un entraînement d'air important et favorise l'effet d'ottachement à la paroi ; dans ce cas, sa combustion avec un défaut d'air primaire entraîné est sans importance puisque son rôle est d'assurer une purge correcte du mécanisme.
  • L'évasement EF pratiqué à la base du mélangeur 9 ouvre davantage l'ouverture inférieure et permet l'entraînement d'une petite quantité d'air ambiant, juste suffisante pour transformer le jet gazeux en un jet combustible.
  • Cette conception de dispositif d'injection à double débit est très simple à réaliser puisque la pièce 9 s'intercale facilement en amont du tube de veilleuse et que le conduit de dérivation 4 est réalisé comme un porte-injecteur aisément adaptable au mécanisme 1.

Claims (5)

1.- Dispositif d'injection à double débit pour veilleuse d'appareil à gaz du genre chauffe-bains ou chaudières comportant un mécanisme de commande et d'admission gaz permettant l'ouverture d'un conduit de dérivation destiné à la purge rapide de l'air qu'il contient et comportant un conduit d'alimentation en gaz de cette veilleuse muni d'un injecteur principal correspondant au gaz utilisé, l'extrémité du conduit de dérivation étant inclinée par rapport à l'axe du conduit d'alimentation de l'injecteur principal, caractérisé par le fait que l'extrémité du conduit de dérivation est munie d'un injecteur additionnel (5) dont l'orifice (8) est de plus grand diamètre que celui de l'injecteur principal (3), et que les deux injecteurs (3) et (5) sont coiffés d'un même mélangeur (9) devenant cylindrique sensiblement au-dessus du point de convergence (B) de l'axe des deux conduits (2) et (4), et se raccordant au tube de veilleuse (6).
2.- Dispositif d'injection selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la section intermédiaire du mélangeur (9) est cylindrique au voisinage de l'axe (AA') du conduit d'alimentation (2) et conique au voisinage de l'axe (BB') du conduit de dérivation (4).
3.- Dispositif d'injection selon les revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que la section inférieure (EF) du mélangeur (9) présente un évasement vers l'extérieur par rapport à la section intermédiaire (DE).
4.- Dispositif d'injection selon les revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que l'injecteur additionnel (5) débouche à un niveau plus élevé que l'injecteur principal (3) au moins au niveau de la base (FF') du mélangeur (9).
5.- Dispositif d'injection selon les revendications 1 et 4, caractérisé par le fait que la base (ff') du mélangeur (9) est légèrement inclinée et plus haute du côté de l'injecteur additionnel (5).
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