EP2604918B1 - Procédé de régulation de la composition d'un mélange air/gaz combustible alimentant le brûleur d'une chaudière à gaz ainsi que dispositif permettant la mise en oeuvre de ce procédé - Google Patents

Procédé de régulation de la composition d'un mélange air/gaz combustible alimentant le brûleur d'une chaudière à gaz ainsi que dispositif permettant la mise en oeuvre de ce procédé Download PDF

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EP2604918B1
EP2604918B1 EP12191027.7A EP12191027A EP2604918B1 EP 2604918 B1 EP2604918 B1 EP 2604918B1 EP 12191027 A EP12191027 A EP 12191027A EP 2604918 B1 EP2604918 B1 EP 2604918B1
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pressure
burner
branch
boiler
temperature
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Francois Vuillaume
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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    • 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
    • F23D14/34—Burners specially adapted for use with means for pressurising the gaseous fuel or the combustion air
    • F23D14/36—Burners specially adapted for use with means for pressurising the gaseous fuel or the combustion air in which the compressor and burner form a single unit
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N1/00—Regulating fuel supply
    • F23N1/02—Regulating fuel supply conjointly with air supply
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N5/00—Systems for controlling combustion
    • F23N5/02—Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N5/00—Systems for controlling combustion
    • F23N5/18—Systems for controlling combustion using detectors sensitive to rate of flow of air or fuel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2900/00—Special features of, or arrangements for controlling combustion
    • F23N2900/05181—Controlling air to fuel ratio by using a single differential pressure detector

Definitions

  • the present invention relates to a method for controlling the composition of an air / fuel gas mixture feeding the burner of a gas boiler.
  • the present invention also relates to a device for carrying out this method.
  • the gas boilers are provided with a burner and a combustion chamber as well as with an exchanger at the level of which the calories resulting from the combustion are transmitted to a heat transfer fluid flowing in a heating circuit.
  • This burner is connected to an air intake pipe and a fuel gas supply pipe so as to obtain the mixture to be supplied before combustion.
  • the air as an oxidizer is compressed in a fan mounted on the air supply line, including a radial fan having a rotor rotating in a volute.
  • the operation of gas boilers is currently proposed to control, according to a predefined control curve, the flow rate of fuel gas added to the air supplying the burner to changes in pressure. of the pressure at the inlet or the outlet of the fan, thanks to a regulator of the type called "zero regulator" which is integrated in a control valve mounted on the supply line of the combustible gas.
  • Such a regulator makes it possible to continuously adjust the fuel gas flow rate to the air flow rate supplied by the fan over the operating range, taking into account a predefined optimal combustion curve determining the boiler power as a function of the proportion CO 2 or the proportion of O 2 in the flue gases.
  • Such electronic systems make it possible to optimize combustion by correcting drifts related to variations in the temperature of the gas mixture supplied to the burner, as well as to variations in the heating value of the fuel gas and the density of the combustion air.
  • the object of the present invention is to propose a process for regulating the composition of an air / fuel gas mixture feeding the burner of a gas boiler, which makes it possible to remedy these disadvantages, while being particularly simple.
  • This second pressure can in particular be taken from a second point of the fan situated upstream of the first point in the direction of air circulation.
  • the invention also relates to a device for carrying out the method of regulating the composition of an air / fuel gas mixture feeding the burner of a gas boiler described above.
  • control means cooperate with a temperature sensor mounted near the burner of the boiler and the second pressure or low pressure is taken at a second point of the fan, located upstream of the first point. in the direction of air circulation.
  • the transmission members of the working pressure to the control valve advantageously comprise a Y-shaped transmission line comprising on the one hand a central branch connecting the control valve to a junction point or node, and other part two ramified branches respectively connecting this node to the sampling points of the working pressure, namely a first branch or high pressure branch and a second branch branch or low pressure branch.
  • the function of the control means therefore consists in connecting the integrated regulator to the control valve to the low pressure branch and / or to the high pressure branch as a function of the temperature of the gas mixture supplied to the boiler burner which is detected by the temperature sensor.
  • control means comprise a three-way solenoid valve mounted at the node of the Y-transmission line and actuated by the temperature sensor.
  • the low pressure branch of the Y transmission line is closed while the high pressure branch of this line is connected to the central branch thereof.
  • the servo pressure of the control valve is then the high pressure taken at the first point of the fan.
  • the high pressure branch of the Y transmission line is closed while the low pressure branch of this line is connected to the central branch thereof.
  • the servo pressure of the control valve is then the low pressure taken from the second point of the fan.
  • the servo control pressure of the control valve is the high pressure taken at the first point of the cold fan that is to say at the start of the boiler and the low pressure taken at the second point of the fan after raising the temperature, that is to say in normal operation thereof.
  • the distance between the points of sampling of the pressure on the fan, which correspond to Pressure sockets, especially obtained by molding, must be defined with great precision, since no further adjustment of the control valve servo pressure is possible.
  • control means comprise a two-way solenoid valve mounted on the high pressure branch of the transmission line Y away from the node and actuated by the temperature sensor.
  • the low pressure branch and / or the high pressure branch of the Y transmission line are advantageously equipped with adjustable lids to vary their section.
  • the two-way solenoid valve When the temperature detected by the temperature sensor is lower than the threshold value, the two-way solenoid valve is open and the servocontrol pressure of the control valve is then an intermediate pressure between the high pressure taken at the first point of the valve. fan and the low pressure taken at the second point thereof which is a function of the ratio of the sections of the high pressure branch and the low pressure branch.
  • This second variant makes it possible, by using a standard fan equipped with two pressure taps, to set the servo-control pressure of the control valve at low temperature, that is to say at the start of the boiler by modifying the sections of the valves. branched branches of the Y-transmission line thanks to adjustable lids.
  • the two-way solenoid valve is closed and the servo pressure of the control valve is then the low pressure taken from the second point of the fan.
  • this servocontrol pressure which corresponds to the nominal flow rate during normal operation of the boiler, can not be modified by means of adjustable lids insofar as the two-way solenoid valve is closed, there is no longer no flow in the high pressure branch of the Y-transmission line, so that the ratio of the sections of the high pressure branch and the low pressure branch of this transmission line has no influence.
  • the Y-transmission line comprises a branch branch connected to the high-pressure branch on either side of the two-way solenoid valve.
  • this branch branch also with an adjustable cover allowing its section to be varied.
  • the servo-control pressure of the control valve is no longer equal to the low pressure but to an intermediate pressure between the high pressure and the low pressure. which depends on the ratio of the sections of the low pressure branch and the bypass branch of the Y-transmission line.
  • the assembly constituted by the three-way or two-way solenoid valve and the temperature sensor can be replaced by a thermostatic element with three-way or two-way mounted near the burner at a location representative of variations in the temperature of the air / fuel gas mixture supplied thereto.
  • the transmission members of the working pressure to the regulator comprise either a Y transmission line, but a single-branch transmission line connecting the control valve to the first point of the fan and provided with a calibrated leak orifice.
  • control means comprise pneumatic control elements responsive to the boiler burner temperature and adjusted so as to close the leakage orifice when the temperature of the gas mixture supplied to the boiler burner is below the predefined threshold value and open this orifice when the temperature of this gas mixture reaches the threshold value.
  • this second embodiment of the invention has the advantage of being simpler and less expensive insofar as it comprises only a single-branch transmission line connecting the control valve to the first one. fan point and cooperating with pneumatic controls, and where no electrical connection is required.
  • the pneumatic control members comprise a pneumatic thermostat mounted near the burner of the boiler and equipped with a bimetallic strip.
  • the pneumatic thermostat is mounted on a plate located in the immediate vicinity of the burner so as to react very rapidly to changes in the temperature of the gas mixture supplied to the burner.
  • Such a device corresponding to the first variant of the second embodiment of the invention has the disadvantage of having no flexibility in that the bimetallic works "all or nothing" and where the closure and opening of the calibrated leak orifice are controlled not according to the actual conditions of combustion within the flame, but according to an image more or less representative thereof; indeed bimetallic can not be positioned in the flame.
  • the pneumatic control members comprise a fine control sensor located in the burner flame and sensitive to a parameter proportional to the temperature of this flame, fine servocontrol cooperating with a fine servo element capable of closing or gradually opening the calibrated leakage orifice and to adjust the degree of opening of this orifice as a function of the value of the parameter detected by the sensor d fine servo.
  • the parameter proportional to the burner flame temperature may be that temperature itself which can be detected by a thermocouple, or the ionization current, the percentage of CO 2 or excess air in the flue gases that can be detected via an oxygen sensor.
  • the safety electrode which is already classically equipped with the burners of the boilers so as to allow them to be stopped in the absence of combustion.
  • the fine servo element can also be any without departing from the scope of the invention; for example this element can be constituted by a stepping motor or a magnetic coil controlled directly by the fine servo sensor mounted in the burner flame and actuating a movable piston movable in translation to the right of the orifice of calibrated leak so as to open or close this orifice gradually.
  • This second variant of the second embodiment of the invention thus makes it possible to "superimpose" on the first regulation level controlled by the zero regulator a second regulation level making it possible to perform a correction of the flow rate as a function of the actual combustion conditions at the within the flame.
  • Such a device is distinguished by its simplicity of a nature to avoid to a large extent any risk of poor combustion and its inexpensive nature.
  • the single-branch transmission line with an auxiliary leakage orifice preferably having an adjustable section located upstream of the main calibrated leakage orifice in the direction of air circulation.
  • the leakage orifice main is more or less completely closed by the pneumatic control elements and the servo-control pressure of the control valve is less than or equal to the high pressure taken at the first point of the fan.
  • Such an embodiment according to the invention makes it possible to use the same standard fan for several different servo pressure levels in normal operation of a boiler, that is to say to vary the power of this boiler. this provided that these servo pressures are lower than the high pressure taken at the first point of the fan, particularly at the output thereof, that is to say at the place where the pressure of air is the most important.
  • the burner of a gas boiler is supplied on the one hand with pressurized air by an inlet pipe (not shown) equipped with a fan 1 and on the other hand with fuel gas by a supply pipe (not shown) equipped a control valve 2 incorporating a regulator.
  • the fan 1 is a radial fan provided with a rotor 3 rotating in a volute 4 in the direction schematized by the arrow A.
  • the air to be compressed is introduced into the fan 1 by a suction port 5 and leaves through a discharge port 6 before feeding the burner of the boiler.
  • the flow of fuel gas supplied by the supply line, which is controlled by the control valve 2 is slaved to the variations of a working pressure taken from the fan 1 according to a predefined law.
  • the fan 1 is equipped with two pressure taps P 1 , P 2, namely a high pressure plug P1 situated at a first point of the volute 4 of the fan 1 and a low pressure intake P 2 located at a second point of this volute 4 located upstream of the first point P 1 in the direction of air flow schematized by the arrow A.
  • These pressure taps P 1 , P 2 are connected to the control valve 2 by a Y transmission line 7 which transmits the servo pressure P 3 .
  • the Y transmission line 7 comprises a central branch 8 and two branched branches 9 1 , 9 2 .
  • the central branch 8 connects the regulating valve 2 to a junction point or node 10.
  • the first branched branch 9 1 connects the node 10 to the high pressure outlet P 1 .
  • the second branched branch 9 2 connects the node 10 to the low pressure outlet P 2 .
  • a three-way solenoid valve 11 actuated by a temperature sensor 12 mounted near the burner of the boiler to detect the temperature of the gas mixture supplied to this burner is connected to the Y-transmission line 7 at the node 10.
  • this sensor controls the opening of the high pressure branch 9 1 and the closure of the low pressure branch 9 2 .
  • the control pressure P 3 of the control valve 2 is therefore the high pressure taken at the high pressure outlet P 1 which corresponds to a high flow rate D 1 of fuel gas.
  • the latter When the temperature of the combustible air / gas mixture detected by the temperature sensor 12 reaches the predefined pressure, the latter then controls the closing of the high pressure branch 9 1 and the opening of the low pressure branch 9 2 .
  • control pressure P 3 of the control valve 2 is then the low pressure taken at the low pressure tap P 2 to which corresponds a lower flow rate D 2 of fuel gas.
  • the difference between the flow rates D 1 and D 2 depends on the difference of the pressures taken at the pressure taps P 1 and P 2 and is therefore greater the greater the distance between these pressure taps P 1 and P 2. more important.
  • the three-way solenoid valve 11 is replaced by a two-way solenoid valve 13 mounted on the high pressure branch 9 ' 1 of the Y-transmission line 7', away from the node 10 '.
  • This two-way solenoid valve 13 is also actuated by a temperature sensor 12 'sensitive to the temperature of the gas mixture supplied to the burner of the boiler.
  • this sensor controls the opening of the two-way solenoid valve 13 and therefore the opening of the high pressure branch 9' of the 7 'Y transmission line.
  • control pressure P 3 of the control valve 2 is then an intermediate pressure between the high pressure taken at the high pressure outlet P 1 and the low pressure taken at the low pressure outlet P 2 .
  • This servo-control pressure P 3 depends on the ratio between the sections of the high-pressure branch 9 ' 1 and the low-pressure branch 9' 2 of the Y-transmission line 7 '.
  • Adjustable lids 14 1 , 14 2 make it possible to modify this ratio of sections and therefore the servo pressure P 3 .
  • this detector 12' controls the closing of the two-way solenoid valve 13 and thus the closure of the branch high pressure 9 ' 1 of the Y transmission line 7'.
  • control pressure P 3 of the control valve 2 is then equal to the lower pressure taken at the low pressure outlet P 2 .
  • This servo-control pressure P 3 which corresponds to the nominal flow rate during normal operation of the boiler, can not be modified because of a change of section following a setting of the covers 14 1 , 14 2 .
  • the Y-transmission line 7 is in all respects identical to the Y-transmission line 7 'shown in FIG. figure 2 , except that a branch branch 9 ' 3 equipped with a cap adjustable 14 3 is mounted on the high pressure branch 9 ' 1 on both sides of the two-way solenoid valve 13.
  • this servo-control pressure P 3 then no longer corresponds to the lower pressure taken at the low-pressure outlet P 2 but at an intermediate pressure between this lower pressure. and the high pressure taken at the high pressure outlet P 1 .
  • This servo-control pressure P 3 depends on the ratio between the sections of the low-pressure branch 9 ' 2 and the branch branch 9' 3 which can be modified by adjusting the covers 14 2 , 14 3 .
  • the burner of a gas boiler is again supplied on the one hand with pressurized air by an inlet pipe (not shown) equipped with a fan 1 and on the other hand with fuel gas by a non-supplied supply line. shown equipped with a regulating valve 2 integrating a regulator.
  • the fan 1 is a radial fan provided with a rotor 3 rotating in a volute 4 in the direction schematized by the arrow A.
  • the air to be compressed is introduced into a fan 1 by a suction port 5 and leaves through a discharge port 6 before feeding the burner of the boiler.
  • the flow of fuel gas supplied by the supply line which is controlled by the control valve 2 is slaved to the variations of a working pressure taken from the fan 1 according to a predefined law.
  • the fan 1 is equipped with a high pressure plug P 1 located on the volute 4 of the fan 1 near the discharge port 6, that is to say in the area where the air pressure is the more important.
  • This pressure tap P 1 is connected to the control valve 2 by a single-branch transmission line 15 equipped with a calibrated main leakage orifice 16 as well as an auxiliary leakage orifice 17 of adjustable section.
  • the single-branch transmission line 15 is associated with a pneumatic thermostat 18 shown diagrammatically in dotted lines which is mounted on a plate positioned in the immediate vicinity of the burner of the boiler.
  • the pneumatic thermostat 18 is equipped with a bimetallic spiral 19 made so as to allow closing ( figure 5a ) or to open ( figure 5b ) the main leakage orifice 16 of the single-branch transmission line 15.
  • This bimetallic strip 19 is more precisely adjusted so as to close the leakage orifice 16 when the temperature of the gaseous mixture around the pneumatic thermostat 18 is lower than a predefined threshold, as shown in FIG. figure 5a , and to open this leakage orifice 16 when this temperature reaches this predefined threshold, as shown in FIG. figure 5b .
  • the auxiliary leakage orifice 17 is located upstream of the pneumatic thermostat 18 in the direction of air flow in the single-branch transmission line 16 and serves to adjust the valve servo-control pressure. regulation 2.
  • the bimetallic strip 19 closes the main leakage orifice 16 of the single-branch transmission line 15 and the servo-control pressure P 3 of the valve of FIG. regulation 2 is consequently a pressure less than or equal to the pressure P 1 taken at the outlet of the fan 1 which depends on the setting of the auxiliary leakage orifice 17.
  • the bimetallic strip 19 opens the leakage orifice 16 of the single-branch transmission line 15, and the servo-control pressure P 3 of the regulation valve 2 is then a lower pressure. also dependent on the calibration of the main leakage port 16.
  • the single-branch transmission line 15 is replaced by an angled single-line transmission line 20 connecting the high pressure outlet P 1 located on the volute of the fan to the control valve so as to transmit the servo pressure P 3 as shown schematically by the arrows.
  • This single-branch transmission line 20 comprises at its bending a closed extension 21 equipped with a port of main leak calibrated 22, and upstream of this bend in the direction of air flow schematized by the arrows an auxiliary leakage orifice 23 of adjustable section.
  • a push piston 24 actuated by a stepping motor 25 is movable in translation in the extension 21 of the single-branch transmission line 20 opposite the main leakage orifice 22, so as to open or close this orifice gradually.
  • the stepper motor 25 controls the displacement of the pusher piston 24 as a function of information transmitted to it by a fine servo sensor not shown directly mounted in the burner flame of the boiler.

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Description

    Objet de l'invention
  • La présente invention a pour objet un procédé de régulation de la composition d'un mélange air/gaz combustible alimentant le brûleur d'une chaudière à gaz.
  • La présente invention a également pour objet un dispositif permettant la mise en oeuvre de ce procédé.
    • Etat de la technique
  • De manière usuelle, les chaudières à gaz sont munies d'un brûleur et d'une chambre de combustion ainsi que d'un échangeur au niveau duquel les calories issues de la combustion sont transmises à un fluide caloporteur circulant dans un circuit de chauffage.
  • Ce brûleur est relié à une conduite d'admission d'air ainsi qu'à une conduite d'amenée de gaz combustible de façon à permettre l'obtention du mélange devant lui être fourni avant combustion.
  • Avant son entrée dans le brûleur de la chaudière, l'air faisant office de comburant est comprimé dans un ventilateur monté sur la conduite d'amission d'air, notamment un ventilateur radial comportant un rotor tournant dans une volute.
  • Il est bien connu des spécialistes que l'inflammabilité d'un mélange air/gaz combustible alimentant une chaudière à gaz est fonction du pouvoir calorifique, c'est-à-dire de la nature du gaz distribué, de la densité de l'air et également de la composition de ce mélange, c'est-à-dire de la proportion de gaz combustible au sein de celui-ci.
  • Le document FR 2 775 782 A1 décrit un procédé de régulation de la composition d'un mélange air/gaz combustible alimentant le brûleur d'une chaudière à gaz comportant une chambre de combustion ainsi qu'un échangeur (pas montrée) au niveau duquel les calories issues de la combustion sont transmises à un fluide caloporteur circulant dans un circuit de chauffage (pas montrée), avant d'alimenter le brûleur de la chaudière, l'air faisant office de comburant étant comprimé dans un ventilateur radial comportant un rotor tournant dans une volute. Selon ce document, au démarrage de la chaudière et après l'étalonnage du zéro, une première pression Pa est prélevée en un premier point du ventilateur, et en fonctionnement normal, on asservit le débit de gaz combustible à une seconde pression.
  • Par suite, pour optimiser et uniformiser dans le temps, le fonctionnement des chaudières à gaz il est actuellement proposé d'asservir, selon une courbe de régulation prédéfinie le débit de gaz combustible ajouté à l'air alimentant le brûleur aux variations d'une pression de travail, notamment de la pression régnant au niveau de l'entrée ou de la sortie du ventilateur, ce grâce à un régulateur du type dit « régulateur à zéro » qui est intégré à une vanne de régulation montée sur la conduite d'amenée du gaz combustible.
  • Un tel régulateur permet d'ajuster en permanence le débit de gaz combustible au débit d'air fourni par le ventilateur dans la plage de fonctionnement en tenant compte d'une courbe de combustion optimale prédéfinie déterminant la puissance de la chaudière en fonction de la proportion de CO2 ou de la proportion d'O2 dans les gaz de combustion.
  • Il est dit « régulateur à zéro » du fait que la pression de gaz combustible à la sortie de la vanne de régulation est toujours inférieure ou égale à la pression de travail, ce sur toute la plage de régulation, et que si la pression de travail correspondant au débit d'air est nulle, le débit de gaz combustible est également nul.
  • Une telle régulation n'est toutefois pas dénuée d'inconvénients dans la mesure où elle ne tient pas compte de la température du mélange gazeux fourni au brûleur.
  • En effet, pour compenser la faible température de ce mélange au démarrage, et permettre néanmoins la combustion, il est nécessaire d'ajouter à l'air une quantité de gaz combustible plus importante que celle qui serait nécessaire après une certaine durée de fonctionnement, donc d'asservir le débit de gaz combustible à une pression de travail trop élevée.
  • Or, cet asservissement est conservé pendant toute la durée de fonctionnement de la chaudière.
  • Il en résulte en particulier des émissions plus importantes de gaz nocifs (oxydes de carbone et oxydes d'azote) et une augmentation de la température du brûleur de nature à réduire sa durée de vie, et de surcroit à augmenter le risque d'entartrage des échangeurs de chaleur de la chaudière.
  • Pour remédier à ces inconvénients, il a déjà été proposé d'équiper des chaudières de systèmes électroniques associés à des capteurs sensibles à différents paramètres de la combustion tels que la température de la flamme, la présence de courants d'ionisation au sein de celle-ci, ou d'excès d'air dans les produits de combustion.
  • De tels systèmes électroniques permettent d'optimiser la combustion en corrigeant des dérives liées à des variations de la température du mélange gazeux fourni au brûleur, ainsi qu'à des variations du pouvoir calorifique du gaz combustible et de la densité de l'air comburant.
  • Ils se distinguent toutefois par une très grande complexité et ne peuvent pour cette raison pas donner entière satisfaction.
    • But de l'invention
  • La présente invention a pour but de proposer un procédé de régulation de la composition d'un mélange air/gaz combustible alimentant le brûleur d'une chaudière à gaz de nature à remédier à ces inconvénients, ce tout en étant particulièrement simple.
    • Exposé et avantage de l'invention
  • Selon l'invention,
    • lorsque la température du mélange gazeux fourni au brûleur est inférieure à une valeur de seuil prédéfinie, en particulier au démarrage de la chaudière, on asservit le débit de gaz combustible ajouté à l'air alimentant la chambre de combustion aux variations d'une première pression ou pression élevée, de préférence prélevée en un premier point du ventilateur, et
    • lorsque la température de ce mélange gazeux atteint la valeur de seuil, c'est-à-dire en fonctionnement normal, on asservit ce débit de gaz combustible à une seconde pression ou pression basse inférieure à la première pression.
  • Cette seconde pression peut notamment être prélevée en un second point du ventilateur situé en amont du premier point dans le sens de circulation de l'air
  • Il est à noter que les variations de la pression d'asservissement de la vanne de régulation sont toujours proportionnelles au débit d'air.
  • Selon l'invention, il est ainsi proposé d'agir sur la pression d'asservissement d'une vanne de régulation intégrant un régulateur à zéro en fonction de la température du mélange air/gaz combustible fourni au brûleur de la chaudière pour décaler la courbe de régulation fixant le débit de gaz combustible correspondant à une pression de travail donnée, de manière à augmenter le débit de gaz combustible à basse température, avant de revenir à la courbe de régulation d'origine prédéfinie correspondant au fonctionnement normal de la chaudière lorsque le niveau de température souhaité est atteint.
  • L'invention se rapporte également à un dispositif permettant la mise en oeuvre du procédé de régulation de la composition d'un mélange air/gaz combustible alimentant le brûleur d'une chaudière à gaz décrit ci-dessus.
  • Ce dispositif comprend de manière connue en elle-même :
    • une conduite d'admission d'air sous pression dans le brûleur de la chaudière comportant un ventilateur, notamment un ventilateur radial muni d'un rotor tournant dans une volute,
    • une conduite d'amenée de gaz combustible dans l'air sous pression alimentant le brûleur de la chaudière de façon à obtenir un mélange air/gaz combustible ayant une composition prédéfinie,
    • une vanne de régulation montée sur la conduite d'amenée du gaz combustible et intégrant un régulateur de façon à asservir le débit du gaz combustible ajouté à l'air alimentant le brûleur de la chaudière aux variations d'une pression de travail notamment prélevée au niveau du ventilateur, et
    • des organes de transmission de la pression de travail à la vanne de régulation.
  • Selon l'invention, un tel dispositif comporte des moyens de commande coopérant avec les organes de transmission de la pression de travail à la vanne de régulation de façon à lui permettre d'asservir le débit du gaz combustible ajouté à l'air alimentant le brûleur
    • d'une part aux variations d'une première pression ou pression élevée de préférence prélevée en un premier point du ventilateur lorsque la température du mélange gazeux fourni au brûleur est inférieure à une valeur de seuil prédéfinie, en particulier au démarrage de la chaudière, et
    • d'autre part aux variations d'une seconde pression ou pression basse inférieure à la première pression lorsque la température de ce mélange gazeux atteint la valeur de seuil, c'est-à-dire en fonctionnement normal de la chaudière.
  • Selon un première mode de réalisation de l'invention les moyens de commande coopèrent avec un capteur de température monté à proximité du brûleur de la chaudière et la seconde pression ou pression basse est prélevée en un second point du ventilateur, situé en amont du premier point dans le sens de circulation de l'air.
  • Les organes de transmission de la pression de travail à la vanne de régulation comportent quant à eux avantageusement une ligne de transmission en Y comprenant d'une part une branche centrale reliant la vanne de régulation à un point de jonction ou noeud, et d'autre part deux branches ramifiées reliant respectivement ce noeud aux points de prélèvement de la pression de travail, à savoir une première branche ramifiée ou branche haute pression et une seconde branche ramifiée ou branche basse pression.
  • La fonction des moyens de commande consiste donc à relier le régulateur intégré à la vanne de régulation à la branche basse pression et/ou à la branche haute pression en fonction de la température du mélange gazeux fourni au brûleur de la chaudière qui est détectée par le capteur de température.
  • Selon une première variante de ce premier mode de réalisation de l'invention, les moyens de commande comportent une électrovanne à trois voies montée au niveau du noeud de la ligne de transmission en Y et actionnée par le capteur de température.
  • Lorsque la température détectée par le capteur de température est inférieure à la valeur de seuil, la branche basse pression de la ligne de transmission en Y est fermée tandis que la branche haute pression de cette ligne est reliée à la branche centrale de celle-ci.
  • La pression d'asservissement de la vanne de régulation est alors la pression élevée prélevée au premier point du ventilateur.
  • Inversement, lorsque la température détectée par le capteur de température atteint la valeur de seuil, la branche haute pression de la ligne de transmission en Y est fermée tandis que la branche basse pression de cette ligne est reliée à la branche centrale de celle-ci.
  • La pression d'asservissement de la vanne de régulation est alors la pression basse prélevée au second point du ventilateur.
  • En d'autres termes, la pression d'asservissement de la vanne de régulation est la pression élevée prélevée au premier point du ventilateur à froid c'est-à-dire au démarrage de la chaudière et la pression basse prélevée au second point du ventilateur après élévation de la température, c'est-à-dire en fonctionnement normal de celle-ci.
  • Selon cette première variante, la distance entre les points de prélèvement de la pression sur le ventilateur, qui correspondent à des prises de pression notamment obtenues par moulage doit être définie avec une grande précision dans la mesure où aucun réglage ultérieur de la pression d'asservissement de la vanne de régulation n'est plus possible.
  • Selon une seconde variante de ce premier mode de réalisation de l'invention de nature à permettre de remédier à cet inconvénient, les moyens de commande comportent une électrovanne à deux voies montée sur la branche haute pression de la ligne de transmission en Y à distance du noeud et actionnée par le capteur de température.
  • Selon cette variante, la branche basse pression et/ou la branche haute pression de la ligne de transmission en Y sont avantageusement équipées d'opercules réglables permettant de faire varier leur section.
  • Lorsque la température détectée par le capteur de température est inférieure à la valeur de seuil, l'électrovanne à deux voies est ouverte et la pression d'asservissement de la vanne de régulation est alors une pression intermédiaire entre la pression élevée prélevée au premier point du ventilateur et la pression basse prélevée au second point de celui-ci qui est fonction du rapport des sections de la branche haute pression et de la branche basse pression.
  • Cette seconde variante permet, en utilisant un ventilateur standard équipé de deux prises de pression, de régler la pression d'asservissement de la vanne de régulation à basse température, c'est-à-dire au démarrage de la chaudière en modifiant les sections des branches ramifiées de la ligne de transmission en Y grâce à des opercules réglables.
  • Lorsque la température détectée par le capteur de température atteint la valeur de seuil, l'électrovanne à deux voies est fermée et la pression d'asservissement de la vanne de régulation est alors la pression basse prélevée au second point du ventilateur.
  • Il est à noter que cette pression d'asservissement qui correspond au débit nominal en fonctionnement normal de la chaudière ne peut pas être modifiée grâce à des opercules réglables dans la mesure où l'électrovanne à deux voies étant fermée, il n'y a plus aucun débit dans la branche haute pression de la ligne de transmission en Y, de sorte que le rapport des sections de la branche haute pression et de la branche basse pression de cette ligne de transmission n'a plus aucune influence.
  • Selon une autre forme de réalisation de cette seconde variante de l'invention, la ligne de transmission en Y comporte une branche de dérivation branchée sur la branche haute pression de part et d'autre de l'électrovanne à deux voies.
  • Il est en outre avantageux d'équiper également cette branche de dérivation d'un opercule réglable permettant de faire varier sa section.
  • Il est ainsi possible de modifier également le débit nominal de gaz combustible en fonctionnement normal de la chaudière, lorsque l'électrovanne à deux voies est fermée, ce en faisant varier le rapport des sections de la branche basse pression et de la branche de dérivation de la ligne de transmission en Y.
  • En effet, lorsque l'électrovanne à deux voies est fermée, les brûleurs étant chauds, la pression d'asservissement de la vanne de régulation n'est plus égale à la pression basse mais à une pression intermédiaire entre la pression élevée et la pression basse qui dépend du rapport des sections de la branche basse pression et de la branche de dérivation de la ligne de transmission en Y.
  • Il est, par ailleurs, à noter que, conformément à ce premier mode de réalisation de l'invention, l'ensemble constitué par l'électrovanne à trois voies ou à deux voies et le capteur de température peut être remplacé par un élément thermostatique à trois voies ou à deux voies monté à proximité du brûleur à un endroit représentatif des variations de la température du mélange air/gaz combustible fourni à celui-ci.
  • Selon un second mode de réalisation de l'invention, les organes de transmission de la pression de travail au régulateur comportent non plus une ligne de transmission en Y, mais une ligne de transmission monobranche reliant la vanne de régulation au premier point du ventilateur et munie d'un orifice de fuite calibré.
  • Conformément à ce second mode de réalisation de l'invention les moyens de commande comportent des organes de commande pneumatiques sensibles à la température du brûleur de la chaudière et réglés de façon à fermer l'orifice de fuite lorsque la température du mélange gazeux fourni à ce brûleur est inférieure à la valeur de seuil prédéfinie et à ouvrir cet orifice lorsque la température de ce mélange gazeux atteint la valeur de seuil.
  • Par rapport au premier mode de réalisation, ce second mode de réalisation de l'invention présente l'avantage d'être plus simple et moins onéreux dans la mesure où il ne comporte qu'une ligne de transmission monobranche reliant la vanne de régulation au premier point du ventilateur et coopérant avec des organes de commande pneumatiques, et où aucune connexion électrique n'est nécessaire.
  • Selon une première variante de ce second mode de réalisation de l'invention, les organes de commande pneumatiques comportent un thermostat pneumatique monté à proximité du brûleur de la chaudière et équipé d'un bilame.
  • Ce bilame est bien entendu réglé de façon à fermer l'orifice de fuite lorsque la température du mélange gazeux fourni au brûleur est inférieure à la valeur de seuil prédéfinie et à ouvrir cet orifice lorsque la température de ce mélange gazeux atteint la valeur de seuil.
  • Le thermostat pneumatique est notamment monté sur une plaque située à proximité immédiate du brûleur de manière à pouvoir réagir très rapidement aux variations de la température du mélange gazeux fourni à ce brûleur.
  • Un tel dispositif, correspondant à la première variante du second mode de réalisation de l'invention présente l'inconvénient de n'avoir aucune souplesse dans la mesure où le bilame fonctionne en « tout ou rien » et où la fermeture et l'ouverture de l'orifice de fuite calibré sont commandées non pas en fonction des conditions réelles de la combustion au sein de la flamme, mais en fonction d'une image plus ou moins représentative de celles-ci ; en effet le bilame ne peut pas être positionné dans la flamme.
  • Cette situation fait que la régulation de la composition du mélange air/gaz combustible alimentant le brûleur de la chaudière ne permet pas d'atteindre précisément la courbe de combustion optimale prédéfinie, et que l'on observe constamment une certaine dérive.
  • Selon une seconde variante du second mode de réalisation de l'invention, il est possible de remédier à cet inconvénient en « superposant » à la régulation en « tout ou rien « susmentionnée commandée par le régulateur à zéro à partir de la pression prélevée, une régulation plus fine de la pression de travail tenant compte des conditions réelles au sein de la flamme.
  • A cet effet, selon cette seconde variante du second mode de réalisation de l'invention, les organes de commande pneumatiques comportent un capteur d'asservissement fin situé dans la flamme du brûleur et sensible à un paramètre proportionnel à la température de cette flamme, ce capteur d'asservissement fin coopérant avec un élément d'asservissement fin susceptible de fermer ou d'ouvrir progressivement l'orifice de fuite calibré et de régler le degré d'ouverture de cet orifice en fonction de la valeur du paramètre détecté par le capteur d'asservissement fin.
  • Conformément à cette seconde variante du second mode de réalisation de l'invention, le paramètre proportionnel à la température de la flamme du brûleur peut être cette température elle-même qui peut être détectée par un thermocouple, ou encore le courant d'ionisation, le pourcentage de CO2 ou l'excès d'air dans les gaz de combustion qui peut être détecté par l'intermédiaire d'une sonde à oxygène.
  • Des capteurs de tels paramètres qui sont bien connus de l'homme du métier sont disponibles dans le commerce.
  • A titre d'exemple, on peut avantageusement utiliser l'électrode de sécurité qui équipe déjà classiquement les brûleurs des chaudières de façon à permettre l'arrêt de celles-ci en l'absence de combustion.
  • L'élément d'asservissement fin peut lui-aussi être quelconque sans pour cela sortir du cadre de l'invention ; à titre d'exemple cet élément peut être constitué par un moteur pas à pas ou une bobine magnétique commandé directement par le capteur d'asservissement fin monté dans la flamme du brûleur et actionnant un piston poussoir mobile en translation au droit de l'orifice de fuite calibré de façon à pouvoir ouvrir ou fermer progressivement cet orifice.
  • Cette seconde variante du second mode de réalisation de l'invention permet ainsi de « superposer » au premier niveau de régulation commandé par le régulateur à zéro un second niveau de régulation permettant d'effectuer une correction de débit en fonction des conditions réelles de combustion au sein de la flamme.
  • A titre d'exemple, en faisant varier la surface de l'orifice de fuite par rapport au point milieu, on peut obtenir une variation de ± 8% de la pression d'asservissement de la vanne de régulation et donc du débit de gaz combustible par rapport au réglage nominal.
  • Un tel dispositif se distingue par sa simplicité de nature à éviter dans une large mesure tout risque de mauvaise combustion et par son caractère peu onéreux.
  • Selon le second mode de réalisation de l'invention, il est en outre avantageux d'équiper la ligne de transmission monobranche d'un orifice de fuite auxiliaire ayant de préférence une section réglable, situé en amont de l'orifice de fuite calibré principal dans le sens de circulation de l'air.
  • Un tel orifice de fuite auxiliaire permet de faire varier la pression de travail maximale de la vanne de régulation.
  • En effet, conformément à ce second mode de réalisation de l'invention, lorsque la température du mélange gazeux fourni au brûleur est inférieure à la valeur de seuil, c'est-à-dire au démarrage de la chaudière, l'orifice de fuite principal est fermé plus ou moins complètement par les organes de commande pneumatiques et la pression d'asservissement de la vanne de régulation est inférieure ou égale à la pression élevée prélevée au premier point du ventilateur.
  • Au contraire, lorsque la température du mélange gazeux fourni aux brûleurs atteint la valeur de seuil, c'est-à-dire en fonctionnement normal de la chaudière l'orifice de fuite principal est ouvert plus ou moins complètement par les organes de commande pneumatiques et cette pression d'asservissement est plus basse.
  • Un tel mode de réalisation conforme à l'invention permet d'utiliser un même ventilateur standard pour plusieurs niveaux de pression d'asservissement différents en fonctionnement normal d'une chaudière, c'est-à-dire de faire varier la puissance de cette chaudière ce à la condition que ces pressions d'asservissement soient inférieures à la pression élevée prélevée au niveau du premier point du ventilateur, en particulier en sortie de celui-ci, c'est-à-dire à l'endroit où la pression d'air est la plus importante.
    • Dessins
  • Les caractéristiques du procédé et du dispositif qui font l'objet de l'invention seront décrites plus en détail en se référant aux dessins non limitatifs annexés dans lesquels :
    • la figure 1 est un schéma illustratif d'un dispositif conforme à la première variante du premier mode de réalisation de l'invention,
    • la figure 2 est un schéma représentant la zone du noeud d'une ligne de transmission en Y conforme à la seconde variante de ce premier mode de réalisation de l'invention,
    • la figure 3 est un schéma similaire à la figure 2 mais correspondant à une seconde forme de réalisation de cette seconde variante.
    • la figure 4 est un schéma illustratif d'un dispositif conforme à la première variante du second mode de réalisation de l'invention
    • les figures 5a et 5b sont des schémas représentant un bilame respectivement en position fermée et en position ouverte,
    • la figure 6 est un schéma illustratif d'un dispositif conforme à la seconde variante du second mode de réalisation de l'invention.
    Description de modes de réalisation de l'invention
  • Selon la figure 1, le brûleur d'une chaudière à gaz est alimenté d'une part en air sous pression par une conduite d'admission non représentée équipée d'un ventilateur 1 et d'autre part en gaz combustible par une conduite d'amenée non représentée équipée d'une vanne de régulation 2 intégrant un régulateur.
  • Le ventilateur 1 est un ventilateur radial muni d'un rotor 3 tournant dans une volute 4 dans le sens schématisé par la flèche A.
  • L'air à comprimer est introduit dans le ventilateur 1 par un orifice d'aspiration 5 et ressort par un orifice de refoulement 6 avant d'alimenter le brûleur de la chaudière.
  • Le débit de gaz combustible fourni par la conduite d'amenée, qui est commandé par la vanne de régulation 2 est asservi aux variations d'une pression de travail prélevée au niveau du ventilateur 1 selon une loi prédéfinie.
  • Plus précisément et selon la figure 1, le ventilateur 1 est équipé de deux prises de pression P1, P2 à savoir une prise haute pression P1 située en un premier point de la volute 4 du ventilateur 1 ainsi qu'une prise basse pression P2 située en un second point de cette volute 4 situé en amont du premier point P1 dans le sens de circulation de l'air schématisé par la flèche A.
  • Ces prises de pression P1, P2 sont reliées à la vanne de régulation 2 par une ligne de transmission en Y 7 qui lui transmet la pression d'asservissement P3.
  • Selon la figure 1, la ligne de transmission en Y 7 comporte une branche centrale 8 ainsi que deux branches ramifiées 91, 92.
  • La branche centrale 8 relie la vanne de régulation 2 à un point de jonction ou noeud 10.
  • La première branche ramifiée 91 relie le noeud 10 à la prise haute pression P1.
  • La seconde branche ramifiée 92 relie quant à elle le noeud 10 à la prise basse pression P2.
  • Une électrovanne trois voies 11 actionnée par un capteur de température 12 monté à proximité du brûleur de la chaudière pour détecter la température du mélange gazeux fourni à ce brûleur est branchée sur la ligne de transmission en Y 7 au niveau du noeud 10.
  • Lorsque la température de ce mélange gazeux détectée par le capteur de température 12, est inférieure à un seuil prédéfini, ce capteur commande l'ouverture de la branche haute pression 91 et la fermeture de la branche basse pression 92.
  • La pression d'asservissement P3 de la vanne de régulation 2 est par suite la pression élevée prélevée au niveau de la prise haute pression P1 à laquelle correspond un débit élevé D1 de gaz combustible.
  • Lorsque la température du mélange air/gaz combustible détectée par le capteur de température 12 atteint la pression prédéfinie, celui-ci commande alors la fermeture de la branche haute pression 91 et l'ouverture de la branche basse pression 92.
  • La pression d'asservissement P3 de la vanne de régulation 2 est alors la pression basse prélevée au niveau de la prise basse pressionP2 à laquelle correspond un débit plus faible D2 de gaz combustible.
  • La différence entre les débits D1 et D2 dépend de la différence des pressions prélevées au niveau des prises de pression P1 et P2 et est donc d'autant plus grande que la distance entre ces prises de pression P1 et P2 est plus importante.
  • Selon la figure 2, l'électrovanne à trois voies 11 est remplacée par une électrovanne à deux voies 13 montée sur la branche haute pression 9'1 de la ligne de transmission en Y 7', à distance du noeud 10'.
  • Cette électrovanne à deux voies 13 est elle aussi actionnée par un capteur de température 12' sensible à la température du mélange gazeux fourni au brûleur de la chaudière.
  • Lorsque la température de ce mélange gazeux détectée par le capteur de température 12' est inférieure à un seuil prédéfini, ce capteur commande l'ouverture de l'électrovanne à deux voies 13 et donc l'ouverture de la branche haute pression 9' de la ligne de transmission en Y 7'.
  • La pression d'asservissement P3 de la vanne de régulation 2 est alors une pression intermédiaire entre la pression élevée prélevée au niveau de la prise haute pression P1 et la pression basse prélevée au niveau de la prise basse pression P2.
  • Cette pression d'asservissement P3 dépend du rapport entre les sections de la branche haute pression 9'1 et de la branche basse pression 9'2 de la ligne de transmission en Y 7'.
  • Des opercules réglables 141, 142 permettent de modifier ce rapport de sections et donc la pression d'asservissement P3.
  • Lorsque la température du mélange air/gaz combustible fourni au brûleur de la chaudière détectée par le capteur de température 12' atteint la valeur prédéfinie, ce détecteur 12' commande la fermeture de l'électrovanne à deux voies 13 et donc la fermeture de la branche haute pression 9'1 de la ligne de transmission en Y 7'.
  • La pression d'asservissement P3 de la vanne de régulation 2 est alors égale à la pression plus basse prélevée au niveau de la prise basse pression P2.
  • Cette pression d'asservissement P3 qui correspond au débit nominal en fonctionnement normal de la chaudière ne peut pas être modifiée du fait d'un changement de section consécutif à un réglage des opercules 141, 142.
  • Selon la figure 3, la ligne de transmission en Y 7" est en tout point identique à la ligne de transmission en Y 7' représentée sur la figure 2, si ce n'est qu'une branche de dérivation 9'3 équipée d'un opercule réglable 143 est montée sur la branche haute pression 9'1 de part et d'autre de l'électrovanne à deux voies 13.
  • Il est ainsi possible de faire varier la pression d'asservissement P3 de la vanne de régulation 2, correspondant au débit nominal en fonctionnement normal de la chaudière.
  • En effet, lorsque l'électrovanne à deux voies 13 est fermée, cette pression d'asservissement P3 correspond alors non plus à la pression plus basse prélevée au niveau de la prise basse pression P2 mais à une pression intermédiaire entre cette pression plus basse et la pression élevée prélevée au niveau de la prise haute pression P1.
  • Cette pression d'asservissement P3 dépend du rapport entre les sections de la branche basse pression 9'2 et de la branche de dérivation 9'3 qui peut être modifié par réglage des opercules 142, 143.
  • Selon la figure 4, le brûleur d'une chaudière à gaz est là encore alimenté d'une part en air sous pression par une conduite d'admission non représentée équipée d'un ventilateur 1 et d'autre part en gaz combustible par une conduite d'amenée non représentée équipée d'une vanne de régulation 2 intégrant un régulateur.
  • Le ventilateur 1 est un ventilateur radial muni d'un rotor 3 tournant dans une volute 4 dans le sens schématisé par la flèche A.
  • L'air à comprimer est introduit dans un ventilateur 1 par un orifice d'aspiration 5 et ressort par un orifice de refoulement 6 avant d'alimenter le brûleur de la chaudière.
  • Le débit de gaz combustible fourni par la conduite d'amenée qui est commandé par la vanne de régulation 2 est asservi aux variations d'une pression de travail prélevée au niveau du ventilateur 1 selon une loi prédéfinie.
  • Plus précisément et selon la figure 4, le ventilateur 1 est équipé d'une prise haute pression P1 située sur la volute 4 du ventilateur 1 à proximité de l'orifice de refoulement 6, c'est-à-dire dans la zone où la pression d'air est la plus importante.
  • Cette prise de pression P1 est reliée à la vanne de régulation 2 par une ligne de transmission monobranche 15 équipée d'un orifice de fuite principal calibré 16 ainsi que d'un orifice de fuite auxiliaire 17 de section réglable.
  • La ligne de transmission monobranche 15 est associée à un thermostat pneumatique 18 représenté schématiquement en pointillés qui est monté sur une plaque positionnée à proximité immédiate du brûleur de la chaudière.
  • Selon les figures 5a et 5b, le thermostat pneumatique 18 est équipé d'un bilame en forme de spirale 19 réalisé de façon à permettre de fermer (figure 5a) ou d'ouvrir (figure 5b) l'orifice de fuite principal 16 de la ligne de transmission monobranche 15.
  • Ce bilame 19 est plus précisément réglé de façon à fermer l'orifice de fuite 16 lorsque la température du mélange gazeux autour du thermostat pneumatique 18 est inférieure à un seuil prédéfini, comme représenté sur la figure 5a, et à ouvrir cet orifice de fuite 16 lorsque cette température atteint ce seuil prédéfini, comme représenté sur la figure 5b.
  • L'orifice de fuite auxiliaire 17 est quant à lui situé en amont du thermostat pneumatique 18 dans le sens de circulation de l'air dans la ligne de transmission monobranche 16 et a pour fonction de permettre de régler la pression d'asservissement de la vanne de régulation 2.
  • En effet, lorsque la température du mélange gazeux autour du thermostat pneumatique 18 est inférieure au seuil prédéfini, le bilame 19 ferme l'orifice de fuite principal 16 de la ligne de transmission monobranche 15 et la pression d'asservissement P3 de la vanne de régulation 2 est par suite une pression inférieure ou égale à la pression P1 prélevée à la sortie du ventilateur 1 qui dépend du réglage de l'orifice de fuite auxiliaire 17.
  • Lorsque la température de ce mélange gazeux atteint le seuil prédéfini, le bilame 19 ouvre l'orifice de fuite 16 de la ligne de transmission monobranche 15, et la pression d'asservissement P3 de la vanne de régulation 2 est alors une pression plus basse dépendant également du calibrage de l'orifice de fuite principal 16.
  • Selon la figure 6, la ligne de transmission monobranche 15 est remplacée par une ligne de transmission monobranche coudée 20 reliant la prise haute pression P1 située sur la volute du ventilateur à la vanne de régulation de façon à lui transmettre la pression d'asservissement P3 comme schématisé par les flèches.
  • Cette ligne de transmission monobranche 20 comporte au niveau de son coudage un prolongement fermé 21 équipé d'un orifice de fuite principal calibré 22, et en amont de ce coudage dans le sens de circulation de l'air schématisé par les flèches un orifice de fuite auxiliaire 23 de section réglable.
  • Un piston poussoir 24 actionné par un moteur pas à pas 25 est mobile en translation dans le prolongement 21 de la ligne de transmission monobranche 20 en regard de l'orifice de fuite principal 22, de façon à pouvoir ouvrir ou fermer progressivement cet orifice.
  • Le moteur pas à pas 25 commande le déplacement du piston poussoir 24 en fonction d'une information qui lui est transmise par un capteur d'asservissement fin non représenté directement monté dans la flamme du brûleur de la chaudière.
    • NOMENCLATURE
    • 1
    Ventilateur
    2
    Vanne de régulation
    3
    Rotor
    4
    Volute
    5
    Orifice d'aspiration
    6
    Orifice de refoulement
    7
    Ligne de transmission en Y
    7'
    Ligne de transmission en Y
    7"
    Ligne de transmission en Y
    8
    Branche centrale
    91
    Branche haute pression
    9'1
    Branche haute pression
    92
    Branche basse pression
    9'2
    Branche basse pression
    9'3
    Branche de dérivation
    10
    Noeud
    10'
    Noeud
    11
    Electrovanne à trois voies
    12
    Capteur de température
    12'
    Capteur de température
    13
    Electrovanne à deux voies
    141
    Opercule réglable
    142
    Opercule réglable
    143
    Opercule réglable
    15
    Ligne de transmission monobranche
    16
    Orifice de fuite principal calibré
    17
    Orifice de fuite auxiliaire
    18
    Thermostat pneumatique
    19
    Bilame
    20
    Ligne de transmission monobranche coudée
    21
    Prolongement
    22
    Orifice de fuite principal
    23
    Orifice de fuite auxiliaire
    24
    Piston poussoir
    25
    Moteur pas à pas
    D1
    Débit élevé
    D2
    Débit faible
    P1
    Prise haute pression
    P2
    Prise basse pression
    P3
    Pression d'asservissement

Claims (12)

  1. Procédé de régulation de la composition d'un mélange air/gaz combustible alimentant le brûleur d'une chaudière à gaz comportant une chambre de combustion ainsi qu'un échangeur au niveau duquel les calories issues de la combustion sont transmises à un fluide caloporteur circulant dans un circuit de chauffage, avant d'alimenter le brûleur de la chaudière, l'air faisant office de comburant étant comprimé dans un ventilateur (1), notamment un ventilateur radial comportant un rotor (3) tournant dans une volute (4), procédé dans lequel
    - lorsque la température du mélange gazeux fourni au brûleur est inférieure à une valeur de seuil prédéfinie, en particulier au démarrage de la chaudière, on asservit le débit de gaz combustible ajouté à l'air alimentant le brûleur aux variations d'une première pression ou pression élevée (P1), de préférence prélevée en un premier point du ventilateur (1), et
    - lorsque la température de ce mélange gazeux atteint la valeur de seuil, c'est-à-dire en fonctionnement normal, on asservit ce débit de gaz combustible à une seconde pression ou pression basse (P2) inférieure à la première pression (P1).
  2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel
    on prélève la seconde pression ou pression basse (P2) en un second point du ventilateur (1), situé en amont du premier point dans le sens de circulation de l'air.
  3. Dispositif permettant la mise en oeuvre du procédé conforme à l'une quelconque des revendications 1 et 2 comprenant :
    - une conduite d'admission d'air sous pression dans le brûleur de la chaudière comportant un ventilateur (1) notamment un ventilateur radial muni d'un rotor (3) tournant dans une volute (4),
    - une conduite d'amenée de gaz combustible dans l'air sous pression alimentant le brûleur de la chaudière de façon à obtenir un mélange air/gaz combustible ayant une composition prédéfinie,
    - une vanne de régulation (2) montée sur la conduite d'amenée du gaz combustible et intégrant un régulateur de façon à asservir le débit du gaz combustible ajouté à l'air alimentant le brûleur de la chaudière aux variations d'une pression de travail notamment prélevée au niveau du ventilateur (1), et
    - des organes de transmission de la pression de travail à la vanne de régulation,
    - et
    des moyens de commande coopérant avec les organes de transmission de la pression de travail à la vanne de régulation de façon à lui permettre d'asservir le débit du gaz combustible ajouté à l'air alimentant la chambre de combustion
    - d'une part aux variations d'une première pression ou pression élevée (P1) de préférence prélevée en un premier point du ventilateur lorsque la température du mélange gazeux fourni au brûleur est inférieure à une valeur de seuil prédéfinie, en particulier au démarrage de la chaudière, et
    - d'autre part aux variations d'une seconde pression ou pression basse (P2) inférieure à la première pression (P2), lorsque la température de ce mélange gazeux atteint la valeur de seuil, c'est-à-dire en fonctionnement normal de la chaudière.
  4. Dispositif selon la revendication 3, dans lequel
    - les moyens de commande coopèrent avec un capteur de température (12, 12') monté à proximité du brûleur de la chaudière, et
    - la seconde pression ou pression basse (P2) est prélevée en un second point du ventilateur (1) situé en amont du premier point dans le sens de circulation de l'air.
  5. Dispositif selon la revendication 4, dans lequel
    les organes de transmission de la pression de travail à la vanne de régulation comportent une ligne de transmission en Y (7, 7', 7") comprenant d'une part une branche centrale (8) reliant la vanne de régulation à un point de jonction ou noeud (10, 10') et d'autre part, deux branches ramifiées (91, 92) reliant respectivement ce noeud (10, 10') aux points de prélèvement de la pression de travail, à savoir une première branche ramifiée ou branche haute pression (91) et une seconde branche ramifiée ou branche basse pression (92).
  6. Dispositif selon la revendication 5, dans lequel
    les moyens de commande comportent une électrovanne à trois voies (11) montée au niveau du noeud (10) de la ligne de transmission en Y (7) et actionnée par le capteur de température (12).
  7. Dispositif selon la revendication 5, dans lequel
    les moyens de commande comportent une électrovanne à deux voies (13) montée sur la branche haute pression (9'1) de la ligne de transmission en Y (7', 7") et actionnée par le capteur de température (12').
  8. Dispositif selon la revendication 7, dans lequel
    la ligne de transmission en Y (7") comporte une branche de dérivation (9'3) branchée sur la branche haute pression (9'2) de part et d'autre de l'électrovanne deux voies (13).
  9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 7 et 8, dans lequel
    la branche basse pression (9'2) et/ou la branche haute pression (91) et/ou le cas échéant la branche de dérivation (9'3) de la ligne de transmission en Y (7', 7") est (sont) équipée(s) d'opercules (141, 142, 143) permettant de faire varier leur section.
  10. Dispositif selon la revendication 3, dans lequel
    - les organes de transmission de la pression de travail à la vanne de régulation comportent une ligne de transmission monobranche (15) reliant cette vanne au premier point du ventilateur (1) et munie d'un orifice de fuite calibré (16), et
    - les moyens de commande comportent des organes de commande pneumatiques sensibles à la température du brûleur de la chaudière, et, réglés de façon à fermer l'orifice de fuite (16) lorsque la température du mélange gazeux fourni à ce brûleur est inférieure à la valeur de seuil prédéfinie et à ouvrir cet orifice lorsque la température de ce mélange gazeux atteint la valeur de seuil.
  11. Dispositif selon la revendication 10, dans lequel
    les organes de commande pneumatiques comportent un thermostat pneumatique (18) monté à proximité du brûleur de la chaudière et équipé d'un bilame (19).
  12. Dispositif selon la revendication 10, dans lequel
    les organes de commande pneumatiques comportent un capteur d'asservissement fin situé dans la flamme du brûleur et sensible à un paramètre proportionnel à la température de cette flamme, ce capteur d'asservissement fin coopérant avec un élément d'asservissement fin (24, 25) susceptible de fermer ou d'ouvrir progressivement l'orifice de fuite calibré (22) et de régler le degré d'ouverture de cet orifice en fonction de la valeur du paramètre détecté par le capteur d'asservissement fin.
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