FR2638819A1 - METHOD AND DEVICE FOR PREPARING A COMBUSTIBLE-AIR MIXTURE FOR COMBUSTION - Google Patents
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Abstract
Pour la préparation optimale d'un mélange air-combustible destiné à une combustion, les parts d'air de combustion et de combustible dudit mélange sont déterminées en fonction de la conductibilité électrique de la zone de combustion 4. La conductibilité est mesurée à l'aide d'une électrode à ionisation 14 et d'une électrode de masse coopérant avec elle, incorporées dans un circuit électrique 17 s'étendant dans la zone de combustion; la valeur de mesure est comparée avec une valeur de consigne établie empiriquement, le coefficient d'air du mélange étant réglé en fonction du résultat de cette comparaison.For the optimum preparation of an air-fuel mixture intended for combustion, the proportions of combustion air and fuel of said mixture are determined as a function of the electrical conductivity of the combustion zone 4. The conductivity is measured at the using an ionization electrode 14 and a ground electrode cooperating with it, incorporated in an electrical circuit 17 extending in the combustion zone; the measured value is compared with an empirically established reference value, the air coefficient of the mixture being adjusted according to the result of this comparison.
Description
La présente invention concerne un procédé et un dis-The present invention relates to a method and a
positif pour la préparation d'un mélange combustible-air positive for the preparation of a fuel-air mixture
destiné à une combustion.intended for combustion.
L'invention a pour but d'assurer dès le début de la The invention aims to ensure from the beginning of the
combustion et malgré les conditions changeantes auxquel- combustion and despite the changing conditions to which
les elle est soumise, un réglage immédiat visant une com- it is subject to immediate adjustment
position optimale du mélange suivant le cas. optimal position of the mixture according to the case.
Les écarts du coefficient d'air par rapport à la va- The differences in the air coefficient with respect to
leur optimale, lequel détermine la composition du mélange, peuvent avoir des causes différentes. C'est ainsi que la their optimum, which determines the composition of the mixture, may have different causes. This is how the
composition du combustible peut varier, ou que la tempéra- fuel composition may vary, or that the temperature
ture de l'air varie, ou que la pression varie dans la ca- air varies, or that pressure varies in
nalisation d'évacuation des gaz brûlés, ou que - au début de la combustion - la platine du brûleur est froide. Dans chaque cas, de telles variations du coefficient d'air sont exhaust gas discharge, or - at the beginning of combustion - the burner plate is cold. In each case, such variations of the air coefficient are
la cause de perturbations de la combustion et peuvent né- cause of combustion disturbances and may
cessiter la limitation du champ d'application des brûleurs. cease limiting the scope of the burners.
Notamment si le mélange se compose de gaz et d'air et est brûlé à la superficie plus ou moins étendue d'un brûleur, on constate que le coefficient d'air, donc le Especially if the mixture consists of gas and air and is burned to the more or less extensive area of a burner, it is found that the air coefficient, so the
rapport entre la part de gaz et celle de l'air de combus- ratio between the proportion of gas and that of combustion air
tion, lequel garantit une combustion plus ou moins complè- which guarantees a more or less complete combustion
te, donc optimale, détermine essentiellement le courant - 2 - d'ionisation naissant au niveau des flammes, lequel, à 1' Te, therefore optimal, essentially determines the current of flaring ionization, which at 1 '
aide d'un dispositif approprié pour la mesure de l'ioni- using an appropriate device for the measurement of ioni-
sation et disposé dans la zone de combustion, peut être and placed in the combustion zone, can be
mesuré exactement.measured exactly.
En partant du rapport direct entre le coefficient d' air effectif d'un mélange combustible, d'une part, et le Starting from the direct ratio between the effective air coefficient of a fuel mixture, on the one hand, and the
courant d'ionisation, d'autre part, mesuré par un dispo- ionisation current, on the other hand, measured by a
sitif de contrôle des flammes à l'aide d'une électrode à ionisation, on peut déterminer par voie empirique, pour une zone déterminée o le coefficient d'air est supérieur à 1, donc superstoechiométrique, une valeur de consigne flame control system using an ionization electrode, it can be determined empirically, for a given area o the air coefficient is greater than 1, so superstoechiometric, a set value
pour le courant d'ionisation caractéristique pour une com- for the characteristic ionization current for a
bustion optimale.optimal bustion.
Pour un réglage nominal donné d'un brûleur alimenté en un gaz d'essai normalisé, il s'établit, compte tenu de la disposition de l'électrode ainsi que de la nature de la platine du brûleur et de la chambre de combustion, un rapport mesurable et utilisable, soit l'interdépendance For a given nominal setting of a burner supplied with a standard test gas, taking into account the arrangement of the electrode as well as the nature of the burner plate and the combustion chamber, it is established. measurable and usable report, interdependence
entre la valeur effective du courant d'ionisation au ni- between the actual value of the ionization current at
veau des flammes, d'une part, et le coefficient d'air ef- the flames, on the one hand, and the air coefficient ef-
fectif, de l'autre.fective, on the other.
Du fait de cette interdépendance, on peut établir pour Because of this interdependence, it can be established
une valeur donnée mesurable du courant d'ionisation, la- a given measurable value of the ionization current, la-
quelle correspond à un coefficient d'air optimal, une con- which corresponds to an optimum air coefficient, a con-
signe de coefficient d'air X.sign of air coefficient X.
Si au moment de la mise en marche du brûleur ou du- If at the time of starting the burner or
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rant la combustion, la valeur effective du courant d'ioni- the actual value of the ionizing current
sation s'écarte de la consigne ainsi établie, le coeffi- sation deviates from the established standard, the cost
cient d'air peut être réglé en conséquence, par exemple par variation de la vitesse du ventilateur, variation de The air pressure can be adjusted accordingly, for example by varying the speed of the fan,
la quantité de combustible, ou à l'aide de volets régula- the quantity of fuel, or with the aid of
teurs ou similaire, pour revenir à la consigne. or similar, to return to the instruction.
A cette fin, il est prévu, conformément à l'invention, For this purpose, according to the invention,
que la part d'air de combustion ou de combustible du mé- the combustion air or fuel part of the
lange est réglée en fonction de la conductibilité électri- is adjusted according to the electrical conductivity
que de la zone de combustion, c'est-à-dire par exemple en that of the combustion zone, that is to say for example in
fonction du courant d'ionisation donné. function of the given ionization current.
En concret, c'est la conductibilité électrique de la zone de combustion qui est mesurée et comparée avec une In concrete, it is the electrical conductivity of the combustion zone which is measured and compared with a
consigne établie empiriquement, la part d'air de combus- established empirically, the proportion of combustion air
tion et de combustible du mélange étant réglée compte te- tion and fuel of the mixture being adjusted to
nu du résultat de cette comparaison jusqu'à ce que la con- the result of this comparison until the
signe pour la conductibilité de la zone de combustion soit atteinte. La solution conformément à l'invention apporte entre sign for the conductivity of the combustion zone is reached. The solution according to the invention provides
autres l'avantage que le temps pour le chauffage de la pla- other advantage that the time for heating the
tine du brûleur, en cas de mise en marche à froid, peut burner, in case of cold start, can
être sensiblement raccourci. De plus, on obtient une com- be significantly shortened. In addition, we obtain a
bustion constante même si la qualité du gaz ou l'admission Constant busting even though gas quality or admission
d'air subit des variations.of air undergoes variations.
Comparée à un régulateur de coefficient d'air doté d'une sonde d'O2, la solution conformément à l'invention - 4 - se signale par une construction sensiblement plus simple Compared to an air ratio regulator equipped with an O2 probe, the solution according to the invention is distinguished by a substantially simpler construction.
et permet une mesure presque instantanée de la valeur ef- and allows an almost instantaneous measure of the ef-
fective du coefficient d'air, ce qui est notamment impor- of the air coefficient, which is particularly important
tant pour toute mise en marche à froid. both for any cold start.
Un dispositif propre à l'application du procédé con- A device suitable for the application of the method
formément à l'invention comprend un brûleur alimenté en in accordance with the invention comprises a burner fed with
un mélange air-combustible, un circuit électrique s'éten- an air-fuel mixture, an electrical circuit
dant sur la zone de combustion de ce brûleur avec une électrode à ionisation disposée dans cette zone ainsi qu' on the combustion zone of this burner with an ionization electrode arranged in this zone as well as
une électrode de masse coopérant avec elle, et un dispo- a ground electrode cooperating with it, and a device
sitif de mesure du courant, disposé dans ledit circuit é- measuring device of the current, disposed in said circuit e-
lectrique et qui, par une ligne appropriée transmet la va- electrical power and which, by an appropriate line, transmits the
leur de mesure du courant à un régulateur qui compare cet- their measurement of the current to a regulator who compares this
te valeur effective avec une consigne que lui communique un générateur de signaux de consigne pour régler, compte the actual value with a setpoint communicated by a setpoint signal generator to
tenu du résultat de cette comparaison, la valeur des parts- given the result of this comparison, the value of the
d'air et de combustible composant le mélange. of air and fuel composing the mixture.
Il est inévitable qu'il existe une interdépendance It is inevitable that there is interdependence
entre ces parts.between these shares.
Le régulateur sus-mentionné peut donc par exemple être relié par une ligne appropriée au dispositif commandant une valve de gaz alimentant une chambre de mélange, ou à un dispositif réglant la marche d'un ventilateur assurant l'alimentation en air d'une chambre de mélange, ou il peut The aforementioned regulator can therefore for example be connected by a suitable line to the device controlling a gas valve supplying a mixing chamber, or to a device controlling the operation of a ventilator supplying air to a chamber of mix, or it can
agir sur un organe qui règle la largeur de la fente déter- act on an organ that adjusts the width of the
minant la quantité d'air de combustion. destroying the amount of combustion air.
- 5 - Ci-après, l'invention est décrite avec les figures du dessin à l'appui, qui représentent In the following, the invention is described with the figures of the drawing in support, which represent
Fig. 1, un diagramme montrant l'interdépendance en- Fig. 1, a diagram showing the interdependence between
tre les varations du coefficient d'air ins- be the varations of the air coefficient in-
crites sur l'abscisse, et le courant d'ioni- written on the abscissa, and the current of ioni-
sation suivant l'ordonnée,following the ordinate,
Fig. 2, le schéma d'un dispositif approprié pour l'ap- Fig. 2, the diagram of a device suitable for
plication du procédé suivant l'invention. application of the process according to the invention.
Suivant la fig. 1, à l'intérieur de l'étendue R, soit d'une partie de la zone marquée par B, o le coefficient According to fig. 1, within the range R, that is to say part of the zone marked by B, where the coefficient
d'air est supérieur à 1, une valeur donnée de ce coeffi- is greater than 1, a given value of this coefficient
cient correspond à une intensité I donnée du courant d'io- is a given intensity I of the current of io-
nisation de sorte que, inversement, on peut choisir, com- so that, conversely, one can choose,
pte tenu de la valeur mesurée du courant d'ionisation, la façon dont il faut agir sur le coefficient d'air et les parts du mélange pour obtenir une combustion optimale avec Given the measured value of the ionization current, the way in which the air coefficient and the parts of the mixture must be influenced in order to obtain optimum combustion with
un coefficient d'air Xn.an air coefficient Xn.
La fig. 2 montre en détail un appareil 1 chauffé par un brûleur et dont l'échangeur de chaleur 2 est chauffé Fig. 2 shows in detail a device 1 heated by a burner and whose heat exchanger 2 is heated
par les gaz brûlés s'écoulant vers une canalisation d'éva- by the flue gases flowing to an evacuation pipe
cuation 3, en provenance de la zone de combustion 4 d'une platine de brûleur 5 dont les becs sont alimentés en un cuation 3, from the combustion zone 4 of a burner plate 5 whose beaks are fed in a
mélange gaz-air à partir d'une chambre de distribution 6. gas-air mixture from a distribution chamber 6.
Ce mélange arrive dans cette chambre de distribution 6 par l'action d'un ventilateur 8 entraîné par un moteur 7, à partir d'une chambre de mélange 9 alimentée en gaz -6- This mixture arrives in this distribution chamber 6 by the action of a fan 8 driven by a motor 7, from a mixing chamber 9 fed with gas.
- 6 - 2638819- 6 - 2638819
par une conduite 10 par l'intermédiaire d'une valve 12 com- by a pipe 10 via a valve 12 com-
mandée par un organe 11, et en air de combustion à travers mandated by a member 11, and combustion air through
une fente 13.a slit 13.
Dans la zone de combustion 4 du brûleur 5 sont dis- In the combustion zone 4 of the burner 5 are dis-
posées l'électrode à ionisation 14 et une électrode de mas- the ionization electrode 14 and a foam electrode
se 15 qui font partie d'un circuit électrique 17 alimen- which are part of a 17-way electrical circuit
té par une source de courant 16, et qui s'étend, en pas- by a current source 16, and which extends, in step
sant par les deux électrodes 14 et 15, à travers la zone between the two electrodes 14 and 15, through the area
de combustion 4 et comporte un appareil 18 pour la mesu- 4 and includes an apparatus 18 for measuring
re de l'intensité du courant, qui transmet la valeur de re of the intensity of the current, which transmits the value of
mesure par une ligne 19 à un régulateur 20. measured by a line 19 to a regulator 20.
A ce régulateur 20 est en outre relié, par une ligne To this regulator 20 is further connected by a line
21, un générateur de signaux de consigne 22 qui lui trans- 21, a reference signal generator 22 which transmits to it
met une consigne valable pour un état de fonctionnement donné. Le régulateur 20 comporte un montage comparateur qui compare la valeur de mesure fournie par l'appareil 1%8 sets a valid instruction for a given operating state. The regulator 20 comprises a comparator assembly which compares the measured value supplied by the apparatus 1% 8
du courant d'ionisation avec la consigne. Suivant le ré- ionization current with the set point. Following the
sultat de cette comparaison, le régulateur 20 peut, par les lignes 23 ou 24, transmettre des signaux aussi bien au régulateur du moteur de ventilateur 7 qu'au régulateur As a result of this comparison, the regulator 20 can, via lines 23 or 24, transmit signals to both the fan motor controller 7 and the controller.
11 de la valve de gaz 12 laquelle détermine la part de com- 11 of the gas valve 12 which determines the proportion of
bustible du mélange.fuel mixture.
Il va de soi qu'il y a de plus de nombreuses autres possibilités pour agir sur le coefficient d'air et obtenir It goes without saying that there are more numerous other possibilities to act on the air coefficient and to obtain
une consigne optimale.an optimal setpoint.
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