FR3055043B1 - Dispositif automatique de pre melange gaz combustible / gaz comburant, notamment pour chaudiere a gaz, installation integrant ce dispositif - Google Patents
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Abstract
L'objet de l'invention est un dispositif automatique de pré mélange d'un gaz combustible avec un gaz comburant, notamment dans le cas des chaudières à condensation, caractérisé en ce qu'il comprend un carter (10), une première alimentation (12) en gaz comburant, avec un clapet (12-1), une seconde alimentation (14) en gaz combustible, avec un clapet (14-1) avec un doigt (14-6), les deux clapets étant coaxiaux suivant un axe XX', ainsi qu'une chambre (16) de pré mélange et une sortie (18) du pré mélange.
Description
DISPOSITIF AUTOMATIQUE DE PRE MELANGE GAZ COMBUSTIBLE / GAZ COMBURANT,NOTAMMENT POUR CHAUDIERE A GAZ, INSTALLATION INTEGRANT CE DISPOSITIF
La présente invention vise un dispositif automatique de pré mélange d'un gaz combustible telque butane, propane ou gaz de ville avec un gaz comburant tel que de l'air. L'invention couvre également l'installation intégrant ledit dispositif.
Dans les agencements existants, notamment dans le cas des chaudières à condensation, lepilotage est réalisé à partir du débit d'air.
Ainsi, le débit d'air traverse un venturi et l'effet de dépression engendré par la circulation del'air à travers ce venturi pilote une vanne de gaz modulante à ratio air/gaz, de type connu.
De tels dispositifs pilotés par le débit d'air sont simples à piloter mais le mélange peut s'avérermoins performant et la consommation est d'autant plus élevée. A part ces dispositifs, il existe également des dispositifs de pré mélange, notamment ledispositif de la demande de brevet français FR 2 981 863 qui décrit un dispositif de régulationd'un flux gazeux, visant à répondre à un tel besoin d'alimentation de chaudières àcondensation par exemple. De tels dispositifs sont performants et conduisent à descombustions de qualité et donc à des consommations moindres.
Un tel dispositif comprend une première alimentation en un gaz comburant, de l'air et uneseconde alimentation en un gaz combustible, du gaz de ville, butane ou propane notamment.Un actionneur linéaire assure le déplacement d'une tige de commande sur laquelle sontdisposées les deux vannes de commande des première et seconde alimentations.
Les déplacements des deux vannes sont ainsi liés et si ce système donne totalementsatisfaction, il n'en demeure pas moins qu'il faut utiliser une électronique spécifique pourpiloter l’actionneur linéaire de régulation qui agit sur les deux vannes, simultanément.
Le but de la présente invention est de proposer un dispositif qui utilise une première et uneseconde alimentations, respectivement en gaz comburant et en gaz combustible avec unpilotage d'une vanne gaz à ratio air/gaz, basé sur le débit de gaz comburant, lui-même lié à lademande de calories et donc à la puissance à fournir en sortie de brûleur de la chaudière.
Le dispositif automatique de pré mélange de gaz comburant/gaz combustible selon laprésente invention recourt à un agencement dans lequel les deux alimentations sontindépendantes avec un actionnement lié.
Le dispositif automatique de pré mélange de gaz comburant/gaz combustible selon laprésente invention est maintenant décrit en détail suivant un mode de réalisation particulieret ses variantes, tous non limitatifs, ceci en regard des dessins annexés, dessins sur lesquelsles différentes figures représentent :
Figures IA et IB : une vue schématique du dispositif automatique de pré mélangeselon la présente invention, fonctionnant par gravité, en position fermée et en positionouverte respectivement,
Figure 2 : une variante du dispositif automatique de pré mélange de la figure 1,fonctionnant par moyens de rappel,
Figure 3 : une vue du dispositif automatique de pré mélange selon la figure 1 avec unactionneur linéaire limiteur,
Figure 4 : une vue schématique d'une installation complète intégrant un dispositifautomatique de pré mélange tel que représenté sur la figure 1, ventilateur en positionamont,
Figure 5 : une vue schématique d'une installation complète intégrant un dispositifautomatique de pré mélange tel que représenté sur la figure 1, ventilateur en positionaval, et
Figure 6 : une vue réaliste, en perspective et transparence, du dispositif automatiquede pré mélange selon la présente invention.
Le dispositif automatique de pré mélange selon la présente invention est décrit en regard dela figure 1.
Un carter 10 reçoit, en partie inférieure une première alimentation 12 en gaz comburant, enpartie supérieure une seconde alimentation 14 en gaz combustible. Il comprend en son centreune chambre 16 de pré mélange et une sortie 18 du pré mélange.
La première alimentation 12 est un tube 12-2 piqué sur le carter 10 et muni d'un clapet 12-1interposé sur ladite alimentation.
Cette alimentation dans ce mode de réalisation est orientée verticalement et débouche dansla chambre 16 de pré mélange.
Le clapet 12-1 vient en appui étanche sur un siège 12-3, supporté à partir de la paroi intérieuredu tube 12-2 et il est muni d'une queue 12-4 de guidage introduite dans une bague 12-5, fixe,solidaire également de la paroi dudit tube.
Le siège/clapet forme un ensemble et il est, dans le mode de réalisation représenté, rapportépar vissage dans le piquage de la première alimentation.
De façon avantageuse, le clapet 12-1 est en forme de tronc de cône et sa périphérie coopèreavec le siège 12-3.
Dans la position représentée, le clapet 12-1 est en position fermée du fait de la gravité sur lafigure IA.
Sur cette même figure IA, on a représenté la seconde alimentation 14 qui est constituée d'untube 14-2 piqué sur le carter 10. Ce tube 14-2 est orienté de façon coaxiale avec le tube 12-2du premier piquage, suivant un axe XX', perpendiculaire à l'axe de la sortie 18 du pré mélange.Les deux alimentations de gaz comburant et combustible sont en vis-à-vis et assurent unmélange intime des gaz pour former un pré mélange homogène avant de suivre la sortie 18du pré mélange.
Ce tube comprend à son extrémité un clapet 14-1 qui coopère avec un siège 14-3, ménagé àl'extrémité inférieure du tube 14-2, ce clapet 14-1 étant disposé en aval de l'entrée d'air.
Le clapet 14-1 est de forme conique et vient en appui étanche sur le siège en laissant unepartie en saillie côté intérieur du tube 14-2 et une partie en saillie côté extérieur, c'est-à-diredans la chambre 16 de pré-mélange.
Ce clapet 14-1 comprend lui-même, en partie supérieure une queue 14-4 de guidage mobileen translation dans une bague 14-5 de guidage, borgne, formant butée, étanche et solidairedu piquage.
Ainsi, le poids du clapet 14-1 tient ledit clapet fermé, par gravité.
Ce clapet 14-1 comprend en outre en partie inférieure un doigt 14-6 d'une longueur telle quel'extrémité du doigt vienne à proximité de la surface du clapet 12-1 de la premièrealimentation, ce doigt venant de façon centrée en regard dudit clapet puisque les deux clapetssont coaxiaux.
De façon exemplifiante, selon un mode de réalisation, un espace e sépare l'extrémité du doigtet la surface du clapet. II est aussi possible de prévoir un doigt 14-6 comprenant des moyensde réglage en longueur, ceci pour faire varier la distance e par rapport au clapet 12-1 qui leporte, par exemple par un doigt comportant une tige filetée vissant dans un taraudageménagé dans ledit clapet.
Le tube 14-2 reçoit perpendiculairement, un piquage 14-7 d'alimentation en gaz combustible.Le fonctionnement de cet agencement est également décrit en regard de la figure IB.
On constate que, si du gaz comburant est admis à travers la première alimentation 12, cetteadmission, si elle est suffisamment puissante en regard du poids propre du clapet 12-1,soulève ledit clapet 12-1 en laissant entrer du gaz comburant dans la chambre 16 de prémélange.
Simultanément, l'espace e est effacé et l'extrémité inférieure du doigt 14-6 vient en contactavec le dessus du clapet 12-1.
Le clapet 12-1 poursuivant son déplacement vers le haut provoque le déplacement du clapet14-1, autorisant l'introduction du gaz combustible dans la chambre de pré mélange 16.
On se trouve alors dans la position représentée sur la figure IB.
Le pré-mélange est alors obtenu dans la chambre 16, avec un ratio donné, proportionnel etlié au déplacement du clapet 12-1, lié à l'aspiration et donc au débit d'air introduit.
Sur la figure 2, on a représenté un agencement identique au précédent, les références étantidentiques pour les éléments connus et identiques à ceux des figures 1.
Les clapets dans le mode de réalisation des figures 1, utilisent la gravité pour lefonctionnement des clapets, ce qui oblige à une orientation de l'axe XX' dans la directionverticale.
De façon à sécuriser le dispositif et/ou à permettre un fonctionnement quelle que soitl'orientation de l'axe XX', il est possible d'interposer de façon complémentaire des moyens derappel élastique 20 et 22, entre le carter fixe et chacun des clapets, en l'occurrence ces moyensde rappel élastique comprennent chacun un ressort 20-1 et 22-1.
Le premier ressort 20-1 vient s'interposer entre l'extrémité du tube 14-2 et le clapet 12-1.
Le second ressort 20-2 vient s'interposer entre l'extrémité de la bague 14-5 formant bouchondu tube 14-2 et le clapet 14-1.
Les ressorts assurent une pression des clapets correspondants, dans le sens de la fermeture.Ces deux modes de réalisation sont considérés comme préférentiels.
Dans ces modes de réalisation, le nombre de pièces est réduit, les tolérances coaxiales sontaugmentées, ce qui autorise une réalisation du carter en aluminium, voire en matériauxcomposites.
Le clapet 12-1 est indépendant du clapet gaz et peut donc se fermer dans tous les cas, ycompris en cas de panne de courant.
Ce clapet air a aussi un rôle de clapet anti-retour, dans tous les cas.
Le nombre de pièces est réduit ce qui diminue les coûts mais aussi augmente la fiabilité.
Sur la figure 3, le dispositif à clapets gravitaires des figures 1, ou le dispositif à clapets assistésde la figure 2 peuvent être équipés d'un actionneur linéaire 24.
Dans ce cas, un tel actionneur linéaire 24 de régulation est piloté électroniquement et assureune maîtrise du déplacement du clapet 14-1 de l'alimentation en gaz combustible, notammentune limitation du déplacement du clapet 14-1 d'alimentation en gaz combustible et donc duclapet 12-1 qui lui est lié en fonctionnement. A l'arrêt le clapet 12-1 est indépendant du clapet14-1, dans ce mode de réalisation. L’actionneur linéaire dispose d'une tige de manœuvre 26, actionnée par les moyens moteursdudit actionneur, non représentés, cette tige de manœuvre 26 étant liée au clapet 14-1 enlieu et place de la queue 14-4.
Selon une variante du dispositif, non représentée, les deux clapets 12-1 et 14-1 peuvent êtreliés c'est-à-dire que la tige 14-6 du clapet 14-1 est liée au clapet 12-1, par exemple par vissagela tige étant munie d'un pas de vis et le clapet étant muni d'un taraudage. L'extrémité de la tige 14-6 peut aussi être réglée afin d'ajuster la distance entre les deuxclapets.
Le pilotage est toujours réalisé à partir de l'aspiration en gaz comburant et le clapet de gazcombustible est piloté par le clapet en gaz comburant, limité éventuellement par l’actionneurlinéaire.
Les deux versions, clapets liés en fonctionnement ou clapets liés mécaniquement sont ainsipossibles.
Sur les figures 4 et 5, on retrouve le dispositif selon la présente invention, intégré de façonschématique, à une installation complète d'alimentation d'un brûleur 30 d'une chaudière,elle-même non représentée.
Cette installation complète comporte en plus du brûleur 30, une vanne 32 à ratio air/gazdisposée sur le piquage 14-7 d'alimentation en gaz combustible, en amont de l'alimentation.L'installation comporte également un ventilateur 34 de façon à générer un débit d'air, leditventilateur étant disposé en aval du dispositif sur le mode de réalisation de la figure 4 et enamont du dispositif sur le mode de réalisation de la figure 5.
Dans les deux cas, le ventilateur assure un débit d'air dans le circuit.
Dans le mode de réalisation de la figure 4, le ventilateur 34 est en amont de la chambre depré mélange 16, si bien que seul de l'air passe dans le ventilateur 34 pour être introduit dans ladite chambre. Le pré mélange est ensuite poussé par le flux généré par ledit ventilateur dela chambre de pré mélange vers le brûleur 30.
Dans le mode de réalisation de la figure 5, le ventilateur 34 est en aval de la chambre de prémélange 16 si bien que du pré mélange est aspiré à travers le ventilateur, ce qui pousse leditpré mélange vers le brûleur 30.
On note que la qualité du pré mélange est fortement améliorée par les alimentations des gazcomburant et combustible en vis-à-vis et le dispositif ainsi que l'installation sont simplifiés.
Le pilotage nécessite un automate très simplifié puisque la proportionnalité des clapets liésen fonctionnement ou mécaniquement règle déjà une grande partie des étapes du pilotage.
La figure 6 montre une vue en perspective réaliste d'un dispositif selon la présente invention,prêt à être interposé sur une installation complète d'alimentation d'une chaudière.
Le dispositif selon la présente invention permet ainsi un pilotage simplifié, surtout dans laversion exempte d'actionneur linéaire.
Claims (2)
- t REVENDICATIONS1. Dispositif automatique de pré mélange d'un gaz combustible avec un gazcomburant, notamment dans le cas des chaudières à condensation, caractérisé en ce qu'ilcomprend un carter (10), une première alimentation (12) en gaz comburant, avec un clapet(12-1), une seconde alimentation (14) en gaz combustible, avec un clapet (14-1) muni d'undoigt (14-6), les deux clapets étant coaxiaux suivant un axe XX* et le doigt (14-6) venant enappui sur le clapet (12-1) et se trouvant liés en fonctionnement, ainsi qu'une chambre (16) depré mélange et une sortie (18) du pré mélange. 2. Dispositif automatique de pré mélange d'un gaz combustible avec un gazcomburant selon la revendication 1, caractérisé en ce que le doigt (14-6) est espacé d'unevaleur e du clapet (12-1). 3. Dispositif automatique de pré mélange d'un gaz combustible avec un gazcomburant selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le doigt (14-6) comprend desmoyens de réglage en longueur. 4. Dispositif automatique de pré mélange d'un gaz combustible avec un gazcomburant, selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que leclapet (12-1) de la première alimentation (12) est situé en amont du clapet (14-1) de laseconde alimentation (12). 5. Dispositif automatique de pré mélange d'un gaz combustible avec un gazcomburant, selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesclapets (12-1 et 14-1) sont munis de moyens de rappel élastique (20,22). 6. Dispositif automatique de pré mélange d'un gaz combustible avec un gazcomburant, selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'ilcomprend un actionneur linéaire (24) de régulation et de maîtrise du déplacement du clapet(14-1) de l'alimentation en gaz combustible. 7. Dispositif automatique de pré mélange d'un gaz combustible avec un gazcomburant, selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesclapets comprennent chacun une queue (12-4,14-4) de guidage dans une bague (12-5,14-5). 8. Dispositif automatique de pré mélange d'un gaz combustible avec un gazcomburant, selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la ‘ première alimentation (12) comprend un tube (12-2) piqué sur le carter (10) et,perpendiculairement, un piquage (14-7) d'alimentation en gaz combustible.
- 9. Dispositif automatique de pré mélange d'un gaz combustible avec un gazcomburant, selon la revendication 8, caractérisé en ce que le piquage (14-7) d'alimentation engaz combustible comprend une vanne (32) de gaz modulante à ratio air/gaz. 10. Dispositif automatique de pré mélange d'un gaz combustible avec un gazcomburant, selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce quel'axe XX' des deux clapets (12-1, 14-1) est perpendiculaire à l'axe de la sortie (18) du prémélange. 11. Installation complète d'alimentation d'un brûleur (30) comprenant un dispositifautomatique de pré mélange d'un gaz combustible avec un gaz comburant selon l'unequelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend unventilateur (34) disposé en amont ou en aval dudit dispositif.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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Effective date: 20180216 |
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Effective date: 20240405 |