WO2013060997A2 - Dispositif de régulation d'un mélange gazeux - Google Patents

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WO2013060997A2
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Frédéric VERGNE
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    • F23N2235/12—Fuel valves
    • F23N2235/16—Fuel valves variable flow or proportional valves

Definitions

  • the invention relates to the field of devices for controlling a gas mixture.
  • the invention relates more particularly to such a device fitted in burner injection blocks with total premix air-gas boiler.
  • a modulating burner boiler 7 with total air-gas premixing as illustrated in FIGS. 1, 2 and 9 is known to a person skilled in the art who comprises a control device 8 and an air-gas mixer 9
  • the control device 8 comprises a gas / air ratio valve and the air-gas mixer 9 regulates the gas pressure proportionally to the air pressure generated by a fan 6 so that at a quantity of gas delivered to the burner 7 always corresponds to a proportionally determined amount of combustion air delivered to the burner 7.
  • the current domestic boiler adopts a sequential operation corresponding to an alternation of operating points at low power and stopping, the average value of which is the setpoint.
  • This sequential operation is not satisfactory because it induces the increase in the number of ignitions-extinctions of the burner which are sources of pollution and breakdowns, and are at the origin of a deterioration of the overall yield.
  • the present invention provides a device for regulating a gas mixture which makes it possible to overcome one or more of the disadvantages mentioned above.
  • the device for regulating a gaseous mixture is essentially such that it comprises:
  • a mixing casing comprising a mixing chamber open on at least a first inlet of a first gas, a second inlet of a second gas and an evacuation of the gas mixture;
  • a first valve arranged to regulate or interrupt the flow of the first gas through the first inlet
  • a second valve arranged to regulate or interrupt the flow of the second gas through the second inlet
  • the first and second valves being integrally interconnected by a connecting member, so as to regulate or interrupt jointly the flows of the first and second gases, and the first and second valves and the first and second arrivals being adapted in their shapes and dimensions so that the joint regulation of the flows of the first and second gases automatically adjusts the gas mixture to the desired proportions.
  • the device thus advantageously allows the regulation of the gas mixture by jointly controlling the flow rates of the first and second gases.
  • the device further comprises means for driving the first or the second valve in motion between a position of closing the arrivals and a position of maximum opening of the arrivals by passing through a plurality of opening positions.
  • the device thus advantageously allows the modulation of the gas mixture flow rate by jointly modulating the flow rates of the first and second gases.
  • the shapes and dimensions of the first and second valves and the first and second arrivals regulate and / or modulate the flow rates of the first and second gases by regulating and / or modulating the passage section of the first and second gases through the first and second arrivals, respectively.
  • the device thus advantageously makes it possible to regulate and / or modulate the flow rate of the first and second gases.
  • the mixing casing further comprises a first inlet chamber of the first gas and a second inlet chamber of the second gas, the first and second inlet chambers each communicating with the mixing chamber at least by the first and second arrivals, respectively.
  • the first arrival and the second arrival are centered around the same axis
  • the connecting member is arranged in the mixing housing and comprises a first rod centered on the axis, the first and second valves being firmly attached to each end of the first rod.
  • the device thus advantageously allows an axial configuration, simple, mechanical and robust of the connecting member.
  • the drive means comprise a second rod centered on the axis and a linear actuator arranged on the axis against an outer wall of the housing, the first valve or the second valve being integrally attached to one end of the second rod and the actuator engaging the other end of the second rod through said housing outer wall, the linear actuator driving the valves in a single translational motion along the axis.
  • the device thus advantageously allows an axial configuration, simple, mechanical and robust drive means, and which is further possibly coaxial with the configuration of the connecting member.
  • the evacuation is centered on the axis and the first inlet chamber extends inside the mixing chamber to cross the axis by a first wall comprising the first arrival and a second wall comprising a through hole which is centered on the axis and through which freely translate the first rod, so that the first arrival is located vis-à-vis and close to the evacuation.
  • the device thus advantageously allows immediate and total evacuation of the first gas mixed with the second gas.
  • the mixing chamber is also open on a third inlet of the first gas and on a fourth inlet of the second gas
  • the device further comprises a third valve arranged to regulate or interrupt the flow of the first gas through the third inlet and a fourth valve arranged to regulate or interrupt the flow of the second gas through the fourth inlet, said third and fourth valves being fixed so as to regulate or interrupt invariably the flows of the first and second gases through the third and fourth arrivals, respectively.
  • At least one of the two ends of the first rod is threaded and, in a complementary manner, at least one of the first and second valves is threaded, so that the distance between the first and second valves is jointly and severally secured. Fixed at each end of the first rod can be finely adjusted.
  • the device advantageously makes it possible to finely adjust the proportions of the gaseous mixture, without requiring a high precision machining of the first and second valves and the first and second arrivals.
  • the first and second valves and the first rod are made of one or more symmetrical parts of rotation, or even of revolution.
  • the second arrival has a diameter or a stop between 2 to 10 times a diameter or a stop of the first arrival and the valves are cones of revolution or pyramids, respectively.
  • the device thus advantageously makes it possible to regulate and / or modulate the gaseous mixture between a first gas in a small quantity and a second gas in greater quantity.
  • the linear actuator is a stepper motor.
  • the device thus advantageously allows a fine control of the translational movement of the valves and the speed of this movement.
  • the stepper motor operates with a variable speed depending on the instantaneous position of the first and second valves.
  • the device thus advantageously allows a speed of the translational movement of the variable valves.
  • the first gas is a fuel and the second gas is an oxidant.
  • the present invention also relates to a boiler comprising a device for regulating a gaseous mixture as disclosed above, the first gas being a fuel and the second gas being an oxidizer, the boiler further comprising:
  • a fan arranged to evacuate the gaseous mixture from the mixing chamber
  • a burner with a total air-gas premix arranged downstream of the fan to burn the gaseous mixture
  • a gas / air ratio control device arranged at least upstream of the first arrival of the first gas, this device regulating the gas pressure proportionally to the air pressure generated by the fan in such a way that at a quantity of gas delivered to the burner corresponds to a proportionately determined amount of combustion air delivered to the burner.
  • the boiler comprising the device for regulating a gas mixture makes it possible to overcome the need for sequential operation, by its ability to comply with the lowest regulatory instructions, and thus makes it possible to dispense with the sources of pollution and outages and avoid a deterioration in overall performance.
  • the fan operates with a fixed or variable speed depending on the modulation range so as to evacuate a substantially variable amount of gas mixture.
  • the boiler thus advantageously allows another degree of freedom to modulate the gas mixture flow evacuated.
  • the fan is an exhaust fan arranged downstream of the discharge to evacuate the gaseous mixture from the mixing chamber.
  • the fan is a turbine arranged upstream of the air inlet to propel the air to the mixing chamber, the boiler comprising a junction tube joining the control device and the device for regulating a gas mixture.
  • FIGS. 1 and 2 schematically represent a boiler according to the prior art
  • FIGS. 3 and 4 schematically represent two embodiments of a boiler according to the invention
  • FIGS. 5 and 6 are longitudinal section views of the device for regulating a gas mixture according to the invention, first and second valves interrupting and regulating the flow rates of the gases through first and second arrivals, respectively,
  • FIG. 7 represents three cross-sectional views of the device for regulating a gaseous mixture according to the invention, in each section plane illustrated in FIG. 5,
  • FIG. 8 represents a front view, a profile view and an elevational view of an injection block comprising the device for regulating a gas mixture according to the invention,
  • FIG. 9 represents a gas / air ratio control device according to the prior art.
  • FIG. 10 schematically shows an embodiment according to the invention.
  • gaseous fuel it is essentially a question here of combustion of a gaseous mixture and consequently of a mixture between a gaseous fuel and a gaseous oxidizer.
  • gaseous fuels mention may be made of natural gas, propane, hydrogen, biogas, etc.
  • the gaseous oxidant is mainly considered to be ambient air, but may consist of oxygen, etc.
  • gas mixture control device must not, in what is most essential, be limited to a clean gas mixture to comburent.
  • gaseous mixture is understood to mean any mixture of at least two gases. It may for example be to mix two gaseous fuels to obtain a gaseous fuel mixture.
  • any reference to a gas means a gaseous fuel and may be understood more generally to a first gas
  • any reference to air means a gaseous oxidizer and may be more generally hear a second clean gas to be mixed with said first gas.
  • the boiler comprises a device 1 for regulating a gas mixture, a control device 8 with a gas / air ratio, a fan 6 and a burner 7 with a total pre-mix air-gas.
  • the control device 8 with a gas / air ratio makes it possible to maintain, at the level of the arrivals of the first and second gases, the pressure of the first gas equal to the pressure of the second gas.
  • the fan 6 is an exhaust fan arranged downstream of the evacuation to evacuate the gaseous mixture from a mixing chamber 11 of the device 1 for regulating a mixture gaseous; it creates a depression in the mixing chamber 1 1.
  • the burner 7 is arranged downstream of the exhaust fan.
  • the fan 6 is a turbine arranged upstream of the air inlet to propel the air to the mixing chamber 1 January.
  • the boiler according to this second embodiment then comprises a junction tube 81 joining the control device 8 and the control device 1.
  • the burner 7 is arranged directly downstream of the evacuation 20.
  • the connecting tube 81 joining the device 8 and control device 1 is not necessary. If the control device 8 with gas / air ratio and the device 1 for regulating a gas mixture are arranged in an enclosure or in a configuration showing a pressure difference of the air signal, the connecting tube 81 joining the control device 8 and the control device 1 is necessary.
  • the junction tube 81 more particularly joins the control device 8 to an area of the control device 1 located upstream of the inlet 22 to allow a servomotor of the control device 8 to know at each instant the air pressure. at the level of the inlet 22, and thus equalize the pressure of the gas to that of the air.
  • said zone is further located downstream of the turbine.
  • the extraction fan 6 is operated with a variable speed, so as to evacuate a substantially variable amount of gas mixture.
  • the burner 7 with total premix air-gas is arranged to burn the gaseous mixture.
  • the combustion of the gas mixture is induced by the burner and is all the more optimal that the mixture is stable in flow and composition, thus ensuring the stability of the flame and good combustion hygiene.
  • Allow power modulation at low power for example less than 6 kW or less than 3 kW.
  • the boiler comprising the device for regulating a gas mixture eliminates the need for sequential operation, by its ability to comply with the lowest regulatory guidelines, and thus overcome the sources of pollution, sources of breakdowns and a deterioration of the overall efficiency induced by said sequential operation.
  • control device 8 with a gas / air ratio makes it possible to obtain at least the two following advantages.
  • the device 1 for controlling a gas mixture comprises a mixing casing 10.
  • the mixing casing 10 comprises a mixing chamber 1 1 open on to minus a first gas inlet 21, a second air inlet 22 and a discharge 20 of the gas mixture created in the mixing chamber 11.
  • the device 1 for regulating a gaseous mixture further comprises:
  • a first valve 31 arranged to regulate or interrupt the flow of the gas through the first inlet 21, and
  • a second valve 32 arranged to regulate or interrupt the flow of air through the second inlet 22.
  • the regulating device 1 therefore provides for the regulation of the air flow through the air inlet 22 via a dedicated valve 32.
  • the first and second valves are integrally interconnected by a connecting member 40.
  • the first and second valves jointly regulate or interrupt the flow rates of gas and air.
  • the first and second valves 31, 32 and the first and second arrivals 21, 22 are adapted in their shapes and dimensions so that the joint regulation of the flow rates of gas and air regulates automatically the gaseous mixture to the desired proportions.
  • the shapes and dimensions of the first and second valves 31, 32 and the first and second arrivals 21, 22 are such that the mixture comprises a part of gas for about ten parts. air.
  • the shapes and dimensions of the first and second valves 31, 32 and the first and second arrivals 21, 22 regulate the flow rates of gas and air by regulating the section of passage of the gas and air through the gas and air inlets 21, 22.
  • the section of passage of the air through the air inlet is approximately ten times greater than the section of passage of the gas through the arrival of gas.
  • the second inlet 22 has a diameter or a stop of between 2 to 10 times a diameter or a stop of the first inlet 21 and the valves 31, 32 are cones of revolution or pyramids, respectively.
  • the cones are regular, ogival or curved.
  • valves are therefore mechanical by nature; this reinforces the simplicity and robustness of the regulating device 1. Since the flow rate is equal to the passage section that the flow velocity multiplies through this passage, it will be understood by those skilled in the art that each passage section is controlled by a valve and that the flow velocity through each passage is controlled. by the fan 6.
  • the control device 1 thus advantageously allows the regulation of the gas mixture by joint regulation of the gas and air flow rates.
  • the regulating device 1 further comprises drive means 50. These drive means 50 are adapted to set the first or the second valve in motion. As illustrated in Figures 3 and 4, the valve 32 associated with the drive means 50 is moved by the drive means 50 between a closed position and a maximum open position of the inlet 22 associated therewith.
  • valves 31, 32 being integrally interconnected, the movement of the valve 32 associated with the drive means 50 induces a proportional movement of the other valve 31. The latter is moved between a closed position and a maximum open position of the inlet 21 associated therewith.
  • the maximum open position of the inlets 21, 22 corresponds to a position of greater gas and air passage cross section through the gas and air inlets 21, 22, respectively, and allows the automatic adjustment of the gas mixture of the desired proportions.
  • the maximum opening position of the inlets 21, 22 by the valves 31, 32 allows the evacuation of a sufficient quantity of gaseous mixture, stable in composition and in flow, towards the burner so that the boiler reaches a heating capacity. operating approximately 30 kW.
  • first and second valves are moved between the closed position and the maximum open position of the inlets 21, 22, through a plurality of intermediate opening positions.
  • the shapes and dimensions of the first and second valves 31, 32 are such as to automatically adjust the gas mixture to the desired proportions, regardless of the maximum or intermediate opening position of the arrivals 21, 22.
  • the shapes and dimensions of the first and second valves are such that their movement makes it possible to modulate the flow rates of gas and air by modulating the passage section of gas and air through the gas and air inlets, respectively.
  • the intermediate open position corresponding to the smallest passage sections of the gas and air allows the evacuation to the burner of a sufficient amount of gaseous mixture, stable in composition and flow, so that the boiler reaches an operating power of about 0.5 kW.
  • the following intermediate opening positions allow the evacuation to the burner of a sufficient amount of gaseous mixture, stable in composition and flow, so that the boiler reaches an operating power of between about 0.5 kW and 3 kW.
  • the regulating device 1 advantageously makes it possible to modulate together the flow rates of gas and air towards the mixing chamber 1 1 and consequently the flow rate of the gaseous mixture towards the outlet 20, while automatically adjusting the gas mixture to desired proportions, whatever the maximum or intermediate opening position of the arrivals 21, 22.
  • the device thus advantageously makes it possible to regulate and / or modulate together the flow rates of gas and air to the mixing chamber 1 1 and consequently the flow rate of the gaseous mixture towards the outlet 20.
  • the gaseous mixture being moreover stable in composition and in flow over the entire modulation range.
  • the inlet 21 of gas and the air inlet 22 are centered around the same axis A
  • the connecting member 40 is arranged in the mixing housing 10 and comprises a first rod 41 centered on the axis A.
  • the first and second valves 31, 32 are integrally attached to each end of the first rod 41.
  • first and second valves 31, 32 and the first rod 41 are made of several symmetrical parts of rotation, or even of revolution.
  • the first and second valves 31, 32 and the first rod 41 are made of a single symmetrical part of rotation, or even of revolution.
  • the first and second valves 31, 32 and the first rod 41 are made of aluminum or brass.
  • the drive means 50 comprises a second rod 51 centered on the axis A and a linear actuator 52 arranged on the axis A against an outer wall of the housing
  • the first valve 31 or the second valve 32 are integrally attached to one end of the second rod 51 and the actuator 52 engaging the other end of the second rod 51 through said outer wall of the housing , the linear actuator 52 driving the valves 31, 32 in a single translational movement along the axis A.
  • the linear actuator 52 is a stepping motor, guaranteeing the quality and fineness of the modulation of the air and gas flow rates.
  • 30 turns of the stepper motor correspond to a stroke of the valves 31, 32 of 10 mm.
  • an air inlet whose diameter or stop is between 13 mm and 22 mm and a gas inlet whose diameter or stop is between 5 mm and 1 1 mm, it was obtained a stable modulation in flow and composition between 1 kW and 12 kW.
  • said stepper motor operates with a variable speed depending on the instantaneous position of the first and second valves 31, 32.
  • the radius or the edge of the cone varies linearly and the section of passage that defines the cone and the associated arrival varies proportionally to the square of the radius or the stop of the cone, for a movement of the cone at a speed constant.
  • the stepping motor may be advantageous for the stepping motor to operate with a reduced speed between the closed position of the inlet and the intermediate opening positions corresponding to the smallest passage sections, so as to ability to accurately modulate low flow rates, then operate with increased speed, so that the boiler 2 quickly reaches a maximum operating power.
  • the radius or the edge of the cone does not vary linearly, and the section of passage defined by the cone and its arrival can vary linearly with the radius or the stop of the cone, for a movement of the cone. constant speed.
  • the cone may be advantageous for the cone to be ogival because with a stepping motor operating at a constant speed between the maximum closing and opening position of the inlet, it is possible both to accurately modulate low flow rates and to reach a maximum operating power of the boiler 2 quickly.
  • the mixing casing 10 further comprises a first inlet chamber 12 of the gas and a second inlet chamber 13 of air.
  • the first and second intake chambers 12, 13 each communicate with the mixing chamber 1 1 at least by the first and second arrivals 21, 22, respectively.
  • the pressure regulator at atmospheric pressure allows to reign in the first intake chamber a pressure equal to atmospheric pressure.
  • the overpressurizing means of the gases mentioned above, would make it possible to set up an overpressure in the first and second intake chambers 12, 13, this overpressure being defined with respect to the atmospheric pressure or more particularly by relative to the pressure prevailing in the mixing chamber 1 1.
  • the evacuation 20 is centered on the axis A and the first admission chamber 12 extends inside the mixing chamber 1 1 until crossing the axis A by a first wall comprising the first inlet 21 and a second wall comprising a through hole 60 which is centered on the axis A and through which freely translate the first rod 41. It is thus possible that the first arrival 21 is located vis-à-vis and near the evacuation 20.
  • the flow of gas upon its arrival in the mixing chamber 1 1 is in the same direction as the flow of air on arrival in the mixing chamber 1 1 and is directed towards the evacuation; and the device thus advantageously allows immediate and total evacuation of the mixed gas in low proportion to air.
  • air, gas and air outlets 21, 22 and the outlet 20 are then arranged parallel to one another, advantageously facilitating the flow of gas, air and mixture.
  • the mixing chamber 1 1 is also open on a third inlet 23 of the gas and on a fourth air inlet 24 and the regulating device 1 further comprises:
  • a third valve 33 arranged to regulate or interrupt the flow of the first gas through the third inlet 23 and a fourth valve 34 arranged to regulate or interrupt the flow of the second gas through the fourth inlet 24.
  • Said third and fourth valves 33, 34 are fixed so as to regulate or invariably interrupt the flow rates of the first and second gases through the third and fourth arrivals 33, 34, respectively.
  • the proportions of the gas mixture are essentially regulated by the shapes and dimensions of the first and second valves 31, 32 together with the first and second arrivals 21, 22, the first and second arrivals 21, 22 are larger than the third. and fourth arrivals 23, 24, respectively.
  • At least one of the two ends of the first rod 41 is threaded and, in a complementary manner, at least one of the first and second valves 31, 32 is threaded.
  • the second valve 32 is tapped centrally on the axis A and its end intended to be integrally attached to the first rod 41; the end of the first rod 41 intended to be integrally attached to the second valve 32 is threaded so as to form with the tapping of the second valve 32 a screw-nut mechanism for finely adjusting the distance between the first and second valves 31 32.
  • this screw-nut mechanism may comprise a device for blocking the rotation so that the adjustment of the distance between the first and second valves 31, 32 is invariable in time.
  • This locking device may consist of a nut screwed onto the thread of the first rod 41 before screwing the second valve 32 onto the thread of the first rod 41, the nut then being returned to the abutment position against the second valve 32 of so as to prevent any rotation between the first rod 41 and the second valve 32, the latter being thus maintained in its finely adjusted position.
  • the regulating device 1 advantageously makes it possible to finely adjust the proportions of the gaseous mixture, without requiring machining, for example by boring, of high precision of the first and second valves 31, 32 and the first and second valves. second arrivals 21, 22.
  • machining imperfections, for example by boring, first and second valves 31, 32 and first and second arrivals 21, 22 can easily be compensated by the a posteriori adjustment of said third and fourth valves 33, 34 or the distance between the first and second valves 31, 32.

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Abstract

L'invention concerne un dispositif 1 de régulation d'un mélange gazeux comprenant: -un carter de mélange 10 comprenant une chambre de mélange 11 ouverte sur une première arrivée 21 d'un premier gaz, une deuxième arrivée 22 d'un deuxième gaz et une évacuation 20 du mélange gazeux; -une première vanne 31 agencée pour réguler le débit du premier gaz à travers la première arrivée, et -une deuxième vanne 32 agencée pour réguler le débit du deuxième gaz à travers la deuxième arrivée, les première et deuxième vannes étant solidairement liées entre elles par un organe de liaison 40, pour réguler conjointement les débits des premier et deuxième gaz, et les première et deuxième vannes et les première et deuxième arrivées étant adaptées dans leurs formes et dimensions pour que la régulation conjointe des débits des premier et deuxième gaz règle automatiquement le mélange gazeux aux proportions souhaitées.

Description

Dispositif de régulation d'un mélange gazeux
L'invention concerne le domaine des dispositifs de régulation d'un mélange gazeux.
L'invention concerne plus particulièrement un tel dispositif mis encajvre dans des blocs d'injection de brûleurs à pré-mélange total air-gaz pour chaudière.
Les chaudières domestiques doivent pouvoir répondre aux besoins thermiques d'un logement. Ces besoins comprennent le chauffage du logement et la production d'eau chaude sanitaire ; or ces besoins supposent des plages de puissances de fonctionnement, très différentes.
Plus particulièrement, pour la production d'eau chaude sanitaire, une grande puissance de fonctionnement, par exemple comprise entre 20 kW et 30 kW est nécessaire, alors que, pour le chauffage du logement, une puissance limitée, par exemple comprise entre 0,5 kW et 4 kW, doit pouvoir suffire. C'est du moins ce que prévoient des réglementations thermiques de plus en plus astreignantes, notamment corrélativement à de nouvelles normes relatives aux ouvrages de construction et visant à diminuer la consommation énergétique des logements.
Actuellement, une chaudière domestique modulante à brûleur 7 à prémélange total air-gaz telle qu'illustrée sur les figures 1 ,2 et 9, est connue de l'homme du métier qui comprend un dispositif de contrôle 8 et un mélangeur air-gaz 9. Le dispositif de contrôle 8 comprend une vanne à ratio gaz/air et le mélangeur air-gaz 9 régule la pression de gaz proportionnellement à la pression d'air générée par un ventilateur 6 de telle manière qu'à une quantité de gaz délivrée au brûleur 7 corresponde toujours une quantité proportionnellement déterminée d'air de combustion délivrée au brûleur 7. Une chaudière équipée d'un tel dispositif :
- ne permet une modulation de puissance que sur une plage de puissance limitée, par exemple une plage de puissance ayant des bornes supérieure et inférieure dont le rapport n'excède pas une valeur égale à 10, et
- ne permet pas une modulation de puissance satisfaisante en régime basse puissance, par exemple inférieure à 2 kW, notamment en assurant une bonne hygiène de combustion.
En outre, lorsque la consigne correspond à une puissance de fonctionnement plus faible que le minimum autorisée par le bloc d'injection, la chaudière domestique actuelle adopte un fonctionnement séquentiel correspondant à une alternance de points de fonctionnement à basse puissance et d'arrêt dont la valeur moyenne est la consigne. Ce fonctionnement séquentiel n'est pas satisfaisant car il induit l'augmentation du nombre d'allumages-extinctions du brûleur qui sont des sources de pollution et de pannes, et sont à l'origine d'une détérioration du rendement global.
Dans ce contexte, la présente invention propose un dispositif de régulation d'un mélange gazeux permettant de pallier un, ou plusieurs, des inconvénients précédemment évoqués.
A cette fin, le dispositif de régulation d'un mélange gazeux est essentiellement tel qu'il comprend :
- un carter de mélange comprenant une chambre de mélange ouverte sur au moins une première arrivée d'un premier gaz, une deuxième arrivée d'un deuxième gaz et une évacuation du mélange gazeux ;
- une première vanne agencée pour réguler ou interrompre le débit du premier gaz à travers la première arrivée, et
- une deuxième vanne agencée pour réguler ou interrompre le débit du deuxième gaz à travers la deuxième arrivée,
les première et deuxième vannes étant solidairement liées entre elles par un organe de liaison, de sorte de réguler ou interrompre conjointement les débits des premier et deuxième gaz, et les première et deuxième vannes et les première et deuxième arrivées étant adaptées dans leurs formes et dimensions de sorte que la régulation conjointe des débits des premier et deuxième gaz règle automatiquement le mélange gazeux aux proportions souhaitées.
Le dispositif permet ainsi avantageusement la régulation du mélange gazeux par régulation conjointe des débits des premier et deuxième gaz.
Selon une particularité, le dispositif comprend en outre des moyens d'entraînement en mouvement de la première ou de la deuxième vanne entre une position de fermeture des arrivées et une position d'ouverture maximale des arrivées en passant par une pluralité de positions d'ouverture intermédiaire,
le mouvement de la vanne associée aux moyens d'entraînement induisant un mouvement proportionnel de l'autre vanne, de sorte de moduler les débits des premier et deuxième gaz vers la chambre de mélange et conséquemment le débit du mélange gazeux vers l'évacuation. Le dispositif permet ainsi avantageusement la modulation du débit de mélange gazeux par modulation conjointe des débits des premier et deuxième gaz.
Selon une autre particularité, les formes et dimensions des première et deuxième vannes et des première et deuxième arrivées régulent et/ou modulent les débits des premier et deuxième gaz en régulant et/ou modulant la section de passage des premier et deuxième gaz à travers les première et deuxième arrivées, respectivement.
Le dispositif permet ainsi avantageusement de réguler et/ou moduler le débit des premier et deuxième gaz.
Selon une autre particularité, le carter de mélange comprend en outre une première chambre d'admission du premier gaz et une deuxième chambre d'admission du deuxième gaz, les première et deuxième chambres d'admission communicant chacune avec la chambre de mélange au moins par les première et deuxième arrivées, respectivement. Selon une autre particularité, la première arrivée et la deuxième arrivée sont centrées autour d'un même axe, et l'organe de liaison est agencé dans le carter de mélange et comprend une première tige centrée sur l'axe, les première et deuxième vannes étant solidairement fixées à chaque extrémité de la première tige.
Le dispositif permet ainsi avantageusement une configuration axiale, simple, mécanique et robuste de l'organe de liaison.
Selon une autre particularité, les moyens d'entraînement comprennent une seconde tige centrée sur l'axe et un actionneur linéaire agencé sur l'axe contre une paroi externe du carter, la première vanne ou la deuxième vanne étant solidairement fixée à une extrémité de la seconde tige et l'actionneur mettant en prise l'autre extrémité de la seconde tige à travers ladite paroi externe du carter, l'actionneur linéaire entraînant les vannes en un même mouvement de translation le long de l'axe.
Le dispositif permet ainsi avantageusement une configuration axiale, simple, mécanique et robuste des moyens d'entraînement, et qui est en outre éventuellement coaxiale avec la configuration de l'organe de liaison.
Selon une autre particularité, l'évacuation est centrée sur l'axe et la première chambre d'admission s'étend à l'intérieur de la chambre de mélange jusqu'à croiser l'axe par une première paroi comprenant la première arrivée et une deuxième paroi comprenant un orifice traversant qui est centré sur l'axe et à travers lequel translate librement la première tige, de sorte que la première arrivée soit située en vis-à-vis et à proximité de l'évacuation.
Le dispositif permet ainsi avantageusement une évacuation immédiate et totale du premier gaz mélangé au deuxième gaz.
Selon une première variante, la chambre de mélange est en outre ouverte sur une troisième arrivée du premier gaz et sur une quatrième arrivée du deuxième gaz, et le dispositif comprend en outre une troisième vanne agencée pour réguler ou interrompre le débit du premier gaz à travers la troisième arrivée et une quatrième vanne agencée pour réguler ou interrompre le débit du deuxième gaz à travers la quatrième arrivée, lesdites troisième et quatrième vannes étant fixes de sorte à réguler ou interrompre de façon invariable les débits des premier et deuxième gaz à travers les troisième et quatrième arrivées, respectivement.
Selon une deuxième variante, l'une au moins des deux extrémités de la première tige est filetée et, de façon complémentaire, l'une au moins des première et deuxième vannes est taraudée, de sorte que la distance entre les première et deuxième vannes solidairement fixées à chaque extrémité de la première tige puisse être finement réglée.
Selon ces deux variantes, le dispositif permet avantageusement de régler finement les proportions du mélange gazeux, sans requérir un usinage de haute précision des première et deuxième vannes et des première et deuxième arrivées.
Selon une autre particularité, les première et deuxième vannes et la première tige sont réalisées en une ou plusieurs pièces symétriques de rotation, voire de révolution. Selon une autre particularité, la deuxième arrivée a un diamètre ou une arrête compris entre 2 à 10 fois un diamètre ou une arrête de la première arrivée et les vannes sont des cônes de révolution ou pyramidaux, respectivement.
Le dispositif permet ainsi avantageusement de réguler et/ou moduler le mélange gazeux entre un premier gaz en faible quantité et un deuxième gaz en plus grande quantité.
Selon une autre particularité, l'actionneur linéaire est un moteur pas à pas. Le dispositif permet ainsi avantageusement un contrôle fin du mouvement de translation des vannes et de la vitesse de ce mouvement.
Selon une autre particularité, le moteur pas à pas fonctionne avec une vitesse variable en fonction de la position instantanée des première et deuxième vannes.
Le dispositif permet ainsi avantageusement une vitesse du mouvement de translation des vannes variable.
Selon une autre particularité, le premier gaz est un combustible et le deuxième gaz est un comburant. La présente invention concerne également une chaudière comprenant un dispositif de régulation d'un mélange gazeux tel que divulgué ci-dessus, le premier gaz étant un combustible et le deuxième gaz étant un comburant, la chaudière comprenant en outre :
- un ventilateur agencé pour évacuer le mélange gazeux depuis la chambre de mélange,
- un brûleur à pré-mélange total air-gaz agencé en aval du ventilateur pour brûler le mélange gazeux, et
- un dispositif de contrôle à ratio gaz/air agencé au moins en amont de la première arrivée du premier gaz, ce dispositif régulant la pression de gaz proportionnellement à la pression d'air générée par le ventilateur de telle manière qu'à une quantité de gaz délivrée au brûleur corresponde une quantité proportionnellement déterminée d'air de combustion délivrée au brûleur.
La chaudière permet ainsi avantageusement :
- de réguler le débit de gaz combustible et le débit de gaz comburant, et/ou - de réguler le mélange de gaz et d'air de façon stable en débit et/ou en composition sur toute sa plage de puissance de fonctionnement, et notamment pour ses plus faibles puissance de fonctionnement, par exemple inférieures à 6 kW, voire inférieures à 3 kW, et/ou
- de permettre une modulation de puissance sur une plage de puissance limitée, allant par exemple de 0,5 kW à 30 kW, soit une puissance minimale représentant moins de 2% de la puissance maximale, et/ou
- de permettre une modulation de puissance à basse puissance, par exemple inférieure à 6 kW, voire inférieure à 3 kW.
En outre, la chaudière comprenant le dispositif de régulation d'un mélange gazeux permet de s'affranchir de la nécessité d'un fonctionnement séquentiel, par sa capacité à respecter les plus basses consignes réglementaires, et permet ainsi de s'affranchir des sources de pollution et de pannes et d'éviter une détérioration du rendement global.
Selon une particularité, le ventilateur fonctionne avec une vitesse fixe ou variable suivant la plage de modulation de sorte à évacuer une quantité conséquemment variable du mélange gazeux.
La chaudière permet ainsi avantageusement un autre degré de liberté permettant de moduler le débit de mélange gazeux évacué.
Selon un premier mode de réalisation de la chaudière, le ventilateur est un ventilateur d'extraction agencé en aval de l'évacuation pour évacuer le mélange gazeux depuis la chambre de mélange.
Selon un deuxième mode de réalisation de la chaudière, le ventilateur est une turbine agencée en amont de l'arrivée d'air pour propulser l'air vers la chambre de mélange, la chaudière comprenant un tube de jonction joignant le dispositif de contrôle et le dispositif de régulation d'un mélange gazeux.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels :
les figures 1 et 2 représentent schématiquement une chaudière selon l'art antérieur,
les figures 3 et 4 représentent schématiquement deux modes de réalisation d'une chaudière selon l'invention,
les figures 5 et 6 représentent des vues en coupe longitudinale du dispositif de régulation d'un mélange gazeux selon l'invention, des première et deuxième vannes interrompant et régulant les débits des gaz à travers des première et deuxième arrivées, respectivement,
- la figure 7 représente trois vues en coupe transversale du dispositif de régulation d'un mélange gazeux selon l'invention, dans chaque plan de coupe illustré sur la figure 5, la figure 8 représente une vue de face, une vue de profil et une vue en élévation d'un bloc d'injection comprenant le dispositif de régulation d'un mélange gazeux selon l'invention,
la figure 9 représente un dispositif de contrôle à ratio gaz/air selon l'art antérieur, et
la figure 10 représente schématiquement un mode de réalisation selon l'invention.
Il est essentiellement question ici de combustion d'un mélange gazeux et conséquemment d'un mélange entre un combustible gazeux et un comburant gazeux. Parmi, les combustibles gazeux, on peut citer le gaz naturel, le propane, l'hydrogène, le biogaz, etc. Le comburant gazeux est principalement considéré être de l'air ambiant, mais peut consister en du dioxygène, etc.
Toutefois, le dispositif de régulation du mélange gazeux ne doit pas, dans ce qu'il a de plus essentiel, être limité à un mélange gazeux propre à comburer. Ainsi, on entend ici, par mélange gazeux, tout mélange d'au moins deux gaz. Il peut par exemple s'agir de mélanger deux combustibles gazeux afin d'obtenir un mélange combustible gazeux.
Par la suite, toute référence à un gaz s'entend d'un combustible gazeux et peut s'entendre plus généralement d'un premier gaz, et toute référence à l'air, s'entend d'un comburant gazeux et peut s'entendre plus généralement d'un deuxième gaz propre à être mélangé audit premier gaz.
Dans son acceptation la plus large, la chaudière comprend un dispositif 1 de régulation d'un mélange gazeux, un dispositif de contrôle 8 à ratio gaz/air, un ventilateur 6 et un brûleur 7 à pré-mélange total air-gaz. Le dispositif de contrôle 8 à ratio gaz/air permet de maintenir, au niveau des arrivées des premier et deuxième gaz, la pression du premier gaz égale à la pression du deuxième gaz.
Selon un premier mode de réalisation, illustré par la figure 3, le ventilateur 6 est un ventilateur d'extraction agencé en aval de l'évacuation pour évacuer le mélange gazeux depuis une chambre de mélange 1 1 du dispositif 1 de régulation d'un mélange gazeux ; il crée une dépression dans la chambre de mélange 1 1 . Le brûleur 7 est agencé en aval du ventilateur d'extraction. Selon un deuxième mode de réalisation, illustré par la figure 4, le ventilateur 6 est une turbine agencée en amont de l'arrivée d'air pour propulser l'air vers la chambre de mélange 1 1 . La chaudière selon ce deuxième mode de réalisation comprend alors un tube de jonction 81 joignant le dispositif de contrôle 8 et le dispositif 1 de régulation. Le brûleur 7 est agencé directement en aval de l'évacuation 20.
Si le dispositif de contrôle 8 à ratio gaz/air et le dispositif 1 de régulation d'un mélange gazeux sont agencés dans une enceinte ou dans une configuration faisant apparaître une même pression du signal d'air, le tube de jonction 81 joignant le dispositif de contrôle 8 et le dispositif 1 de régulation n'est pas nécessaire. Si le dispositif de contrôle 8 à ratio gaz/air et le dispositif 1 de régulation d'un mélange gazeux sont agencés dans une enceinte ou dans une configuration faisant apparaître une différence de pression du signal d'air, le tube de jonction 81 joignant le dispositif de contrôle 8 et le dispositif 1 de régulation est nécessaire. Le tube de jonction 81 joint plus particulièrement le dispositif de contrôle 8 à une zone du dispositif 1 de régulation située en amont de l'arrivée 22 pour permettre à un servomoteur du dispositif de contrôle 8 de connaître à chaque instant la pression de l'air au niveau de l'arrivée 22, et ainsi égaliser la pression du gaz à celle de l'air. Selon le deuxième mode de réalisation de la chaudière, ladite zone est en outre située en aval de la turbine.
L'on comprend que plus l'aspiration ou la propulsion exercée par le ventilateur 6 est forte, plus grande sera la quantité de mélange gazeux évacuée depuis la chambre de mélange 1 1 . C'est donc avantageusement qu'il est prévu que le ventilateur 6 d'extraction fonctionne avec une vitesse variable, de sorte à évacuer une quantité conséquemment variable du mélange gazeux.
Le brûleur 7 à pré-mélange total air-gaz est agencé pour brûler le mélange gazeux. La combustion du mélange gazeux est induite par le brûleur et est d'autant plus optimale que le mélange est stable en débit et en composition, garantissant ainsi la stabilité de la flamme et une bonne hygiène de combustion.
La chaudière permet ainsi avantageusement :
- de réguler le débit de gaz combustible et le débit de gaz comburant, et/ou
- de réguler le mélange de gaz et d'air de façon stable en débit et/ou en composition sur toute sa plage de puissance de fonctionnement, et notamment pour ses plus faibles puissance de fonctionnement, par exemple inférieures à 6 kW, voire inférieures à 3 kW, et/ou
- de permettre une modulation de puissance sur une plage de puissance limitée, allant par exemple de 0,5 kW à 30 kW, soit une puissance minimale représentant moins de 2% de la puissance maximale, et/ou
- de permettre une modulation de puissance à basse puissance, par exemple inférieure à 6 kW, voire inférieure à 3 kW.
De plus, la chaudière comprenant le dispositif de régulation d'un mélange gazeux permet de s'affranchir de la nécessité d'un fonctionnement séquentiel, par sa capacité à respecter les plus basses consignes réglementaires, et ainsi s'affranchir des sources de pollution, des sources de pannes et d'une détérioration du rendement global induites par ledit fonctionnement séquentiel.
En outre, l'utilisation du dispositif de contrôle 8 à ratio gaz/air permet d'obtenir au moins les deux avantages suivants.
Premièrement, il permet de s'assurer du contrôle des débits de gaz et d'air par le seul ventilateur 6, et les proportions du mélange restent constantes quelques soient la pression du combustible et la longueur de conduits de fumée, dans leurs limites fixées par des normes,
Deuxièmement, il permet de s'affranchir d'éventuelles variations des proportions du mélange qui seraient liées aux variations de perte de charge de conduits de fumée ; l'utilisation du dispositif de contrôle gaz/air ratio 1 /1 exclue celle d'une vanne dite classique.
Dans son acceptation la plus large et tel qu'illustré sur les figures 5 et 6, le dispositif 1 de régulation d'un mélange gazeux comprend un carter de mélange 10. Le carter de mélange 10 comprend une chambre de mélange 1 1 ouverte sur au moins une première arrivée 21 de gaz, une deuxième arrivée 22 d'air et une évacuation 20 du mélange gazeux créé dans la chambre de mélange 1 1 . On parlera équivalemment de première et deuxième arrivées ou d'arrivées de gaz et d'air, respectivement. Dans une configuration où le carter de mélange 10 se trouverait dans un caisson étanche de la chaudière et les vannes gaz à l'extérieur du caisson, la présence d'un piquage 82 pour une connexion éventuelle du signal d'air est une option envisageable. Toujours dans son acceptation la plus large, le dispositif 1 de régulation d'un mélange gazeux comprend en outre :
- une première vanne 31 agencée pour réguler ou interrompre le débit du gaz à travers la première arrivée 21 , et
- une deuxième vanne 32 agencée pour réguler ou interrompre le débit d'air à travers la deuxième arrivée 22.
Le dispositif 1 de régulation prévoit donc la régulation du débit d'air à travers l'arrivée 22 d'air par le biais d'une vanne 32 dédiée.
Selon une caractéristique essentielle du dispositif 1 de régulation, les première et deuxième vannes sont solidairement liées entre elles par un organe de liaison 40. Ainsi, les première et deuxième vannes régulent ou interrompent conjointement les débits de gaz et d'air.
Selon une autre caractéristique essentielle du dispositif 1 de régulation, les première et deuxième vannes 31 , 32 et les première et deuxième arrivées 21 , 22 sont adaptées dans leurs formes et dimensions de sorte que la régulation conjointe des débits de gaz et d'air règle automatiquement le mélange gazeux aux proportions souhaitées.
Par exemple, pour un bonne hygiène de combustion du mélange gazeux, les formes et dimensions des première et deuxième vannes 31 , 32 et des première et deuxième arrivées 21 , 22 sont telles que le mélange comprend une partie de gaz pour environ dix parties d'air.
Plus particulièrement et comme illustré sur la figure 7, les formes et dimensions des première et deuxième vannes 31 , 32 et des première et deuxième arrivées 21 , 22 régulent les débits de gaz et d'air en régulant la section de passage du gaz et de l'air à travers les arrivées de gaz et d'air 21 , 22.
Selon l'exemple précédent, pour une bonne hygiène de combustion du mélange gazeux, la section de passage de l'air à travers l'arrivée d'air est environ dix fois supérieure à la section de passage du gaz à travers l'arrivée de gaz.
De façon plus générale, la deuxième arrivée 22 a un diamètre ou une arrête compris entre 2 à 10 fois un diamètre ou une arrête de la première arrivée 21 et les vannes 31 , 32 sont des cônes de révolution ou pyramidaux, respectivement. Par exemple, les cônes sont réguliers, ogivaux ou incurvés.
Les vannes sont donc mécaniques par nature ; ceci conforte la simplicité et la robustesse du dispositif 1 de régulation. Le débit étant égal à la section de passage que multiplie la vitesse d'écoulement à travers ce passage, l'homme du métier comprendra que chaque section de passage est contrôlée par une vanne et que la vitesse d'écoulement à travers chaque passage est contrôlée par le ventilateur 6.
Le dispositif 1 de régulation permet ainsi avantageusement la régulation du mélange gazeux par régulation conjointe des débits de gaz et d'air.
Selon une particularité, le dispositif 1 de régulation comprend en outre des moyens d'entraînement 50. Ces moyens d'entraînement 50 sont propres à mettre en mouvement la première ou la deuxième vanne. Comme illustré sur les figures 3 et 4, la vanne 32 associée aux moyens d'entraînement 50 est mue par les moyens d'entraînement 50 entre une position de fermeture et une position d'ouverture maximale de l'arrivée 22 qui lui est associée.
Comme illustré sur les figures 3 et 4, les vannes 31 , 32 étant solidairement liées entre elles, le mouvement de la vanne 32 associée aux moyens d'entraînement 50 induit un mouvement proportionnel de l'autre vanne 31 . Cette dernière est donc mue entre une position de fermeture et une position d'ouverture maximale de l'arrivée 21 qui lui est associée.
La position d'ouverture maximale des arrivées 21 , 22 correspond à une position de plus grande section de passage du gaz et de l'air à travers les arrivées 21 , 22 de gaz et d'air, respectivement, et permet de régler automatiquement le mélange gazeux aux proportions souhaitées.
Préférentiellement, la position d'ouverture maximale des arrivées 21 , 22 par les vannes 31 , 32 permet l'évacuation d'une quantité suffisante de mélange gazeux, stable en composition et en débit, vers le brûleur pour que la chaudière atteigne une puissance de fonctionnement d'environ 30 kW.
Selon une autre particularité, les première et deuxième vannes sont mues, entre la position de fermeture et la position d'ouverture maximale des arrivées 21 , 22, en passant par une pluralité de positions d'ouverture intermédiaire. Les formes et dimensions des première et deuxième vannes 31 , 32 sont telles qu'elles permettent de régler automatiquement le mélange gazeux aux proportions souhaitées, quelque soit la position d'ouverture maximale ou intermédiaire des arrivées 21 , 22.
Selon une autre particularité, les formes et dimensions des première et deuxième vannes sont telles que leur mouvement permet de moduler les débits de gaz et d'air en modulant la section de passage du gaz et de l'air à travers les arrivées de gaz et d'air, respectivement.
Préférentiellement, la position d'ouverture intermédiaire correspondant aux plus faibles sections de passage du gaz et de l'air permet l'évacuation vers le brûleur d'une quantité suffisante de mélange gazeux, stable en composition et en débit, pour que la chaudière atteigne une puissance de fonctionnement d'environ 0,5 kW. Les positions d'ouverture intermédiaire suivantes permettent l'évacuation vers le brûleur d'une quantité suffisante de mélange gazeux, stable en composition et en débit, pour que la chaudière atteigne une puissance de fonctionnement comprise entre environ 0,5 kW et 3 kW.
De cette façon, le dispositif 1 de régulation permet avantageusement de moduler conjointement les débits de gaz et d'air vers la chambre de mélange 1 1 et conséquemment le débit du mélange gazeux vers l'évacuation 20, tout en réglant automatiquement le mélange gazeux aux proportions souhaitées, quelque soit la position d'ouverture maximale ou intermédiaire des arrivées 21 , 22.
Le dispositif permet ainsi avantageusement de réguler et/ou moduler conjointement les débits de gaz et d'air vers la chambre de mélange 1 1 et conséquemment le débit du mélange gazeux vers l'évacuation 20. Le mélange gazeux étant en outre stable en composition et en débit sur toute la plage de modulation.
Selon une autre particularité, l'arrivée 21 de gaz et l'arrivée 22 d'air sont centrées autour d'un même axe A, et l'organe de liaison 40 est agencé dans le carter de mélange 10 et comprend une première tige 41 centrée sur l'axe A. Selon cette particularité, les première et deuxième vannes 31 , 32 sont solidairement fixées à chaque extrémité de la première tige 41 .
Selon une autre particularité, les première et deuxième vannes 31 , 32 et la première tige 41 sont réalisées en plusieurs pièces symétriques de rotation, voire de révolution. De préférence, les première et deuxième vannes 31 , 32 et la première tige 41 sont réalisées en une unique pièce symétrique de rotation, voire de révolution. Par exemple, les première et deuxième vannes 31 , 32 et la première tige 41 sont réalisées en aluminium ou en laiton.
Le dispositif prévoit ainsi avantageusement une configuration axiale, simple, mécanique et robuste de l'organe de liaison 40. Selon une autre particularité et comme illustré sur les figures 5, 6 et 8, les moyens d'entraînement 50 comprennent une seconde tige 51 centrée sur l'axe A et un actionneur 52 linéaire agencé sur l'axe A contre une paroi externe du carter 10. Selon cette particularité, la première vanne 31 ou la deuxième vanne 32 sont solidairement fixées à une extrémité de la seconde tige 51 et l'actionneur 52 mettant en prise l'autre extrémité de la seconde tige 51 à travers ladite paroi externe du carter, l'actionneur 52 linéaire entraînant les vannes 31 , 32 en un même mouvement de translation le long de l'axe A.
Selon une particularité des moyens d'entraînement 50, l'actionneur 52 linéaire est un moteur pas à pas, garantissant la qualité et la finesse de la modulation des débits d'air et de gaz. A titre d'exemple illustratif, 30 tours du moteur pas à pas correspondent à une course des vannes 31 , 32 de 10 mm. Toujours à titre d'exemple illustratif, pour une telle course, une arrivée d'air dont le diamètre ou l'arrête est comprise entre 13 mm et 22 mm et une arrivée de gaz dont le diamètre ou l'arrête est comprise entre 5 mm et 1 1 mm, il a été obtenu une modulation stable en débit et en composition comprise entre 1 kW et 12 kW.
En outre, ledit moteur pas à pas fonctionne avec une vitesse variable en fonction de la position instantanée des première et deuxième vannes 31 , 32.
Pour un cône régulier, le rayon ou l'arrête du cône varie linéairement et la section de passage que définissent le cône et l'arrivée associée varie proportionnellement au carré du rayon ou de l'arrête du cône, pour un mouvement du cône à vitesse constante. Ainsi, l'on comprend qu'il peut être avantageux que le moteur pas à pas fonctionne avec une vitesse réduite entre la position de fermeture de l'arrivée et les positions d'ouverture intermédiaire correspondant aux plus faibles sections de passage, de façon à pouvoir moduler avec précision de faibles débits, puis fonctionne avec une vitesse augmentée, pour que la chaudière 2 atteigne rapidement une puissance de fonctionnement maximale.
Différemment, pour un cône ogival, le rayon ou l'arrête du cône ne varie pas linéairement et la section de passage que définissent le cône et son arrivée peut varier linéairement avec le rayon ou l'arrête du cône, pour un mouvement du cône à vitesse constante. Ainsi, l'on comprend qu'il peut être avantageux que le cône soit ogival car avec un moteur pas à pas fonctionnant à vitesse constante entre la position de fermeture et d'ouverture maximale de l'arrivée, il est possible à la fois de moduler avec précision de faibles débits et d'atteindre rapidement une puissance de fonctionnement maximale de la chaudière 2.
Selon une autre particularité, le carter de mélange 10 comprend en outre une première chambre d'admission 12 du gaz et une deuxième chambre d'admission 13 d'air. Les première et deuxième chambres d'admission 12, 13 communiquent chacune avec la chambre de mélange 1 1 au moins par les première et deuxième arrivées 21 , 22, respectivement.
Selon cette dernière particularité, le détendeur à pression atmosphérique, évoqué ci-dessus, permet de faire régner dans la première chambre d'admission une pression égale à la pression atmosphérique. Au contraire, les moyens de mise en surpression des gaz, évoqués ci-dessus, permettraient de faire régner une surpression dans les première et deuxième chambres d'admission 12, 13, cette surpression étant définie par rapport à la pression atmosphérique ou plus particulièrement par rapport à la pression régnant dans la chambre de mélange 1 1 .
Egalement selon cette dernière particularité et comme illustré sur les figures 5 et 6, l'évacuation 20 est centrée sur l'axe A et la première chambre d'admission 12 s'étend à l'intérieur de la chambre de mélange 1 1 jusqu'à croiser l'axe A par une première paroi comprenant la première arrivée 21 et une deuxième paroi comprenant un orifice 60 traversant qui est centré sur l'axe A et à travers lequel translate librement la première tige 41 . Il est ainsi possible que la première arrivée 21 soit située en vis-à-vis et à proximité de l'évacuation 20.
Le flux de gaz à son arrivée dans la chambre de mélange 1 1 est dans le même sens que le flux d'air à son arrivée dans la chambre de mélange 1 1 et est orienté vers l'évacuation ; et le dispositif permet ainsi avantageusement une évacuation immédiate et totale du gaz mélangé en faible proportion à l'air.
Il est à noter en outre que les arrivées 21 , 22 d'air et de gaz et l'évacuation 20 sont alors agencées parallèlement entre elles, facilitant avantageusement les écoulements du gaz, de l'air et du mélange.
Selon une première variante, la chambre de mélange 1 1 est en outre ouverte sur une troisième arrivée 23 du gaz et sur une quatrième arrivée 24 d'air et le dispositif 1 de régulation comprend en outre :
- une troisième vanne 33 agencée pour réguler ou interrompre le débit du premier gaz à travers la troisième arrivée 23 et - une quatrième vanne 34 agencée pour réguler ou interrompre le débit du deuxième gaz à travers la quatrième arrivée 24.
Lesdites troisième et quatrième vannes 33, 34 sont fixes de sorte à réguler ou interrompre de façon invariable les débits des premier et deuxième gaz à travers les troisième et quatrième arrivées 33, 34, respectivement.
Dans le cas où les proportions du mélange gazeux sont essentiellement réglées par les formes et dimensions des première et deuxième vannes 31 , 32 conjointement avec les première et deuxième arrivées 21 , 22, les première et deuxième arrivées 21 , 22 sont plus grandes que les troisième et quatrième arrivées 23, 24, respectivement.
Selon une deuxième variante, l'une au moins des deux extrémités de la première tige 41 est filetée et, de façon complémentaire, l'une au moins des première et deuxième vannes 31 , 32 est taraudée. Par exemple, la deuxième vanne 32 est taraudée de façon centrée sur l'axe A et par son extrémité destinée à être solidairement fixée à la première tige 41 ; l'extrémité de la première tige 41 destinée à être solidairement fixée à la deuxième vanne 32 est filetée de sorte de former avec le taraudage de la deuxième vanne 32 un mécanisme vis-écrou permettant de régler finement la distance entre les première et deuxième vannes 31 , 32. En outre, ce mécanisme vis-écrou peut comporter un dispositif de blocage de la rotation de sorte que le réglage de la distance entre les première et deuxième vannes 31 , 32 soit invariable dans le temps. Ce dispositif de blocage peut consister en un écrou vissé sur le filetage de la première tige 41 avant vissage de la deuxième vanne 32 sur le filetage de la première tige 41 , l'écrou étant ensuite ramené en position de butée contre la deuxième vanne 32 de sorte d'empêcher toute rotation entre la première tige 41 et la deuxième vanne 32, cette dernière étant ainsi maintenue en sa position finement réglée.
Le dispositif 1 de régulation selon les deux variantes décrites ci-dessus permet alors avantageusement de régler finement les proportions du mélange gazeux, sans requérir un usinage, par exemple par alésage, de haute précision des première et deuxième vannes 31 , 32 et des première et deuxième arrivées 21 , 22. En d'autres termes des imperfections d'usinage, par exemple par alésage, des première et deuxième vannes 31 , 32 et des première et deuxième arrivées 21 , 22 peuvent aisément être compensées par le réglage a posteriori desdites troisième et quatrième vannes 33, 34 ou de la distance entre les première et deuxième vannes 31 , 32.
Il doit être évident pour les personnes versées dans l'art que la présente invention permet des modes de réalisation sous de nombreuses autres formes spécifiques sans l'éloigner du domaine d'application de l'invention comme revendiqué. Par conséquent, les présents modes de réalisation doivent être considérés à titre d'illustration, mais peuvent être modifiés dans le domaine défini par la portée des revendications jointes.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Dispositif (1 ) de régulation d'un mélange gazeux comprenant :
- un carter de mélange (10) comprenant une chambre de mélange (1 1 ) ouverte sur au moins une première arrivée (21 ) d'un premier gaz, une deuxième arrivée (22) d'un deuxième gaz et une évacuation (20) du mélange gazeux ;
- une première vanne (31 ) agencée pour réguler ou interrompre le débit du premier gaz à travers la première arrivée (21 ), et
- une deuxième vanne (32) agencée pour réguler ou interrompre le débit du deuxième gaz à travers la deuxième arrivée (22),
les première et deuxième vannes étant solidairement liées entre elles par un organe de liaison (40), de sorte de réguler ou interrompre conjointement les débits des premier et deuxième gaz, et
les première et deuxième vannes (31 , 32) et les première et deuxième arrivées (21 , 22) étant adaptées dans leurs formes et dimensions de sorte que la régulation conjointe des débits des premier et deuxième gaz règle automatiquement le mélange gazeux aux proportions souhaitées.
2. Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens d'entraînement (50) en mouvement de la première ou de la deuxième vanne entre une position de fermeture des arrivées (21 , 22) et une position d'ouverture maximale des arrivées (21 , 22) en passant par une pluralité de positions d'ouverture intermédiaire,
le mouvement de la vanne associée aux moyens d'entraînement (50) induisant un mouvement proportionnel de l'autre vanne, de sorte de moduler les débits des premier et deuxième gaz vers la chambre de mélange (1 1 ) et conséquemment le débit du mélange gazeux vers l'évacuation (20).
3. Dispositif selon la revendication 1 et/ou la revendication 2, caractérisé en ce que les formes et dimensions des première et deuxième vannes (31 ,32) et des première et deuxième arrivées (21 , 22) régulent et/ou modulent les débits des premier et deuxième gaz en régulant et/ou modulant la section de passage des premier et deuxième gaz à travers les première et deuxième arrivées (21 , 22), respectivement.
4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le carter de mélange (10) comprend en outre une première chambre d'admission (12) du premier gaz et une deuxième chambre d'admission (13) du deuxième gaz, les première et deuxième chambres d'admission (12, 13) communicant chacune avec la chambre de mélange (1 1 ) au moins par les première et deuxième arrivées (21 , 22), respectivement.
5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en que la première arrivée (21 ) et la deuxième arrivée (22) sont centrées autour d'un même axe (A), et en ce que l'organe de liaison (40) est agencé dans le carter de mélange (10) et comprend une première tige (41 ) centrée sur l'axe (A), les première et deuxième vannes (31 , 32) étant solidairement fixées à chaque extrémité de la première tige (41 ).
6. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que les moyens d'entraînement (50) comprennent une seconde tige (51 ) centrée sur l'axe et un actionneur (52) linéaire agencé sur l'axe contre une paroi externe du carter (10), la première vanne (31 ) ou la deuxième vanne (32) étant solidairement fixée à une extrémité de la seconde tige (51 ) et l'actionneur (52) mettant en prise l'autre extrémité de la seconde tige (51 ) à travers ladite paroi externe du carter, l'actionneur (52) linéaire entraînant les vannes (31 , 32) en un même mouvement de translation le long de l'axe (A).
7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 à 6 en combinaison avec la revendication 4, caractérisé en ce que l'évacuation (20) est centrée sur l'axe
(A) et en ce que la première chambre d'admission (12) s'étend à l'intérieur de la chambre de mélange (1 1 ) jusqu'à croiser l'axe (A) par une première paroi comprenant la première arrivée (21 ) et une deuxième paroi comprenant un orifice (60) traversant qui est centré sur l'axe (A) et à travers lequel translate librement la première tige (41 ), de sorte que la première arrivée (21 ) soit située en vis-à-vis et à proximité de l'évacuation (20).
8. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la chambre de mélange (1 1 ) est en outre ouverte sur une troisième arrivée (23) du premier gaz et sur une quatrième arrivée (24) du deuxième gaz, et en ce que le dispositif comprend en outre une troisième vanne (33) agencée pour réguler ou interrompre le débit du premier gaz à travers la troisième arrivée (23) et une quatrième vanne (34) agencée pour réguler ou interrompre le débit du deuxième gaz à travers la quatrième arrivée (24), lesdites troisième et quatrième vannes (33, 34) étant fixes de sorte à réguler ou interrompre de façon invariable les débits des premier et deuxième gaz à travers les troisième et quatrième arrivées (33, 34), respectivement.
9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisée en ce que l'une au moins des deux extrémités de la première tige (41 ) est filetée et, de façon complémentaire, l'une au moins des première et deuxième vannes (31 , 32) est taraudée, de sorte que la distance entre les première et deuxième vannes (31 , 32) solidairement fixées à chaque extrémité de la première tige (41 ) puisse être finement réglée.
10. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les première et deuxième vannes (31 , 32) et la première tige (41 ) sont réalisées en une ou plusieurs pièces symétriques de rotation, voire de révolution.
1 1 . Dispositif selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que la deuxième arrivée (22) a un diamètre ou une arrête compris entre 2 à 10 fois un diamètre ou une arrête de la première arrivée (21 ) et en ce que les vannes (31 , 32, 33, 34) sont des cônes de révolution ou pyramidal, respectivement.
12. Dispositif selon l'une des revendications 7 à 1 1 , caractérisé en ce que l'actionneur (52) linéaire est un moteur pas à pas.
13. Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que le moteur pas à pas fonctionne avec une vitesse variable en fonction de la position instantanée des première et deuxième vannes (31 , 32).
14. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que le premier gaz est un combustible et le deuxième gaz est un comburant.
15. Chaudière (2) comprenant un dispositif (1 ) de régulation d'un mélange gazeux selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisée en ce que le premier gaz est un combustible et le deuxième gaz est un comburant, et en ce que la chaudière (2) comprend en outre :
- un ventilateur (6) agencé pour évacuer le mélange gazeux depuis la chambre de mélange (1 1 ), et - un brûleur (7) à pré-mélange total air-gaz agencé en aval du ventilateur (6) pour brûler le mélange gazeux, et - un dispositif de contrôle (8) à ratio gaz/air agencé au moins en amont de la première arrivée (21 ) du premier gaz, ce dispositif régulant la pression de gaz proportionnellement à la pression d'air générée par le ventilateur (6) de telle manière qu'à une quantité de gaz délivrée au brûleur (7) corresponde une quantité proportionnellement déterminée d'air de combustion délivrée au brûleur (7).
16. Chaudière selon la revendication 15, caractérisée en ce que le ventilateur (6) fonctionne avec une vitesse fixe ou variable suivant la plage de modulation de sorte à évacuer une quantité conséquemment variable du mélange gazeux.
17. Chaudière selon l'une des revendications 15 à 16, caractérisée en ce que le ventilateur (6) est un ventilateur d'extraction agencé en aval de l'évacuation (20) pour évacuer le mélange gazeux depuis la chambre de mélange (1 1 ).
18. Chaudière selon l'une des revendications 15 à 16, caractérisée en ce que le ventilateur (6) est une turbine agencée en amont de l'arrivée (22) d'air pour propulser l'air vers la chambre de mélange (1 1 ), la chaudière comprenant un tube de jonction (81 ) joignant le dispositif de contrôle (8) et le dispositif (1 ) de régulation d'un mélange gazeux.
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