Brevet FR2292938A1 — publié le 19760625

L'invention concerne un perfectionnement aux chaudières de chauffage munies d'un économiseur d'énergie0 Les chaudières de chauffage fonctionnant au fuel ou au gaz sont bien connues et sont couramment utilisées pour le chauffage d'immeubles, de villas, etc000 Il a déjà été proposé, notamment dans le domaine des chaudières pour l'industrie, d'utiliser les gaz brillés chauds provenant de la chambre de combustion pour réchauffer l'air ambiant froid avant de faire arriver celui-ci dans le brûleur et avant de rejeter les gaz chauds par un conduit de cheminée A cette fin, on peut prévoir sur le chemin d'évacuation des gaz chauds un système de réchauffage constitué par un échangeur de chaleur appropriée Le Demandeur a trouvé, cependant, que le réchauffage de l'air ambiant frais par les gaz d'échappement chauds présente un inconvénient dans la période initiale d'allumage du brûleur de la chaudière0 En effet, pendant cette période initiale, avant que la chaudière n'atteigne son régime de marche permanent, le système de réchauffage empoche les gaz d'échappe nient d'atteindre une température suffisante pour que le tirage de la cheminée s'effectue correctement.On observe donc, dans cette période initiale, un tirage défectueux qui peut, à la longue, poser des problèmes de corrosions La présente invention vise à remédier à cet in convénient, La présente invention concerne un dispositif mettant automatiquement hors circuit le système de ré chauffage pendant la période initiale d'allumage du brûleur d'une chaudière de chauffage de l'air ambiant froid arrivant alors directement au brûleur, et mettant en-circuit le système de réchauffage de l'air ambiant froid soit lorsque la température des gaz brûlés d'échappement atteint une température minimale prédéterminée, soit progressivement à mesure que la température des gaz brûlés d'échappement s'élève Selon un mode de réalisation particulier, le dispositif de l'invention consiste en une vanne à trois voies, la première de ces voies étant reliée au brûleur, la deuxième de ces voies étant reliée au système de réchauffage et la troisième de ces voies à l'air ambiant, qui est commandée par l'intermédiaire d'une sonde thermo-sensible placée dans le conduit dtEva- cuation des gaz brûlés. Dans ce mode de réalisation, la sonde est réglée de façon que la première et la troisième voies de la vanne soient en communication tant que la température des gaz brûlis d'échappement n'a pas atteint une valeur minimale prédéterminée et que la première et la deuxième voies soient mises en communication dès que cette température minimale est atteintes Selon un autre mode de réalisation, le dispositif comprend un élément annulaire entourant le conduit des gaz brtlés qui est divisé en secteurs eux-memes divisés en une portion haute et une portion basse qui sont alternativement ouvertes ou pleines, les parties basses ouvertes constituant la sortie du dispositif de réchauffage et les parties hautes ouvertes constituant une entrée d'air ambiant, et la sortie du dispositif de réchauffage et l'entrée d'air ambiant débouchant dans une chambre commune communiquant avec le brûleur; et un élément obturateur disposé contre 1' élément annulaire et solidaire d'un élément thermodilatable placé dans le conduit des gaz brûlés et faisant tourner l'élément obturateur lorsqu'il est échauffé par les gaz brûlés, l'ensemble élément obturateurélément thermodilatable étant conçu pour que l'élément obturateur recouvre les portions basses ouvertes de l'élément annulaire lorsque les gaz brûlés sont relativement froids au début de l'allumage du brûleur et viennent recouvrir progressivement les portions hautes ouvertes, tout en découvrant progressivement les portions basses ouvertes à mesure que la température des gaz brûlés s'élève La description qui va suivre en regard du dessin annexé donné à titre d'exemple non limitatif fera bien comprendre comment l'invention peut entre réalisée, les partïcularités qui ressortent tant du dessin que du texte faisant, bien entendu, partie de ladite invention0 La figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'une chaudière équipée d'un dispositif selon l'invention; la figure 2 est une vue en coupe longitudinale d'une chaudière équipée d'un autre dispositif selon ltinven- tion; et les figures 3a-3d illustrent des détails de réalisation du dispositif de la figure 2 ainsi que son fonctionnement. La figure 1 montre une chaudière à fuel qui comprend une chambre de combustion 1 avec un brûleur 2 et un écran 3, qui chauffe Liteau 4 circulant dans des radiateurs (non représentés); et un conduit 5 d'évacuation des gaz brûlés chauds débouchant dans un conduit 6 de cheminée. L'air de combustion arrive au brûleur par un conduit 7 sur lequel est prévu une vanne 8 à trois voies, Selon la position de la vanne, le conduit 7 est relié soit à une entrée directe d'air 9, soit à un dispositif de réchauffage 10 prévu sur le conduit 5.Ce dispositif de réchauffage peut entre constitué, comme représenté, d'un simple échangeur de chaleur à chicanes dans lequel de l'air peut entrer par l'extrémité la plus éloignée de la chambre de combustion0 La vanne 8 est commandée par l'intermédiaire d'une sonde thermosensible il prévue dans le conduit 5 au voisinage de l'extrémité aval de celui-ci. Cette sonde peut être constituée, par exemple, par un dispositif bi-lames actionnant un contact électrique assurant l'actionnement de la vanne. La sonde est réglée de façon que le conduit i soit relié à l'entrée directe d'air ambiant froid 9, tant que la température des gaz brûlés n'atteint pas une température minimale donnée, qui est généralement de l'ordre de 90 C, puis assure la connexion de ce conduit 7 avec le dispositif de réchauffage 10 dès que cette température minimale est atteinte. Afin dséviter qu'un tirage d'air intempestif (source de perte de calories) ne s'établisse pendant les périodes où le brûleur est arrêt6, par exemple par un dispositif de régulation (non représenté), un clapet auxiliaire 12 est prévu sur le conduit 7. Ce clapet, qui est commandé par le combustible (fuel) sous pression, est normalement fermé et ne s'ouvre que lorsque du combustible arrive au brûleur0 Dans le cas d'une chaudière à gaz, ce clapet devrait1 évidemment, être commandé autrement, par exemple par un électro-aiman. Les figures 2 et 3a-3d illustrent un autre dispo sitif selon l'invention assurant un passage progressif de l'ali tentation du brûleur en air froid puis en air réchauffé. Dans cette variante de réalisation, l'entrée d'air 9 et la sortie du dispositif de réchauffage 10 sont constituées par un élément annulaire 20 entourant le conduit 5 d'évacuation des gaz brûlés divisé en un nombre pair de seçteurs (par exemple huit) euxmimes divisés en une portion haute 21 et une portion basse 22 qui sont alternativement ouvertes (lumières) ou pleines, comme représenté sur la figure 3a, les parties basses ouvertes correspondant à la sortie du dispositif de réchauffage et les parties hautes ouvertes correspondant à entrée d'air. L'entrée d'air et le dispositif de réchauffage débouchent dans une chambre annulaire 23 commune entourant le conduit 5 d'évacuation des gaz brûlés et communiquant avec le conduit 7o À l'intérieur de cette chambre 23 est prévu un obturateur 24 (figure 3b) disposé contre l'élément 20 et constitué par des pales 25 équiangulairement réparties, de taille légèrement supérieure à celle des secteurs de l'élément 20, et en nombre égal au nombre desdits secteurs divisé par deux (c'est-à-dire quatre pales s'il y a huit secteurs)0 Cet obturateur est solidaire de l'extrémité extérieure d'un élément thermodilatable 26 en forme de spirale disposé dans le conduit 5 et dont l'extrémité intérieure est reliée à un support 27 solidaire du conduit So Le fonctionnement de ce mode de réalisation est le suivant :: Àu début de l'allumage du brûleur, 11 élément dilatable 26 est froid et est réglé de façon que les pales 25 de l'obturateur 24 obturent les portions basses 22 ouvertes, mais laissent découvertes les portions hautes 21 ouvertes de l'4lé- ment 20, comme représenté sur la figure De. Dans cette position, le brûleur est donc uniquement alimenté en air provenant de l'entrée d'air 9, ctest-à-dire en air à la température ambiante. À mesure que les gaz brûlés montent en température et échauffent l'élément dilatable 26, ce dernier se dilate et fait tourner 11 obturateur 24 découvrant progressivement les portions basses 22 ouvertes et recouvrant progressivement les portions hautes 21 ouvertes0 Àu cours de la montée en tempéra- ture des gaz brûlés, le brûleur est donc alimenté par un mé lange-dsair à la température ambiante (par l'entrée d'air 9) et d'air réchauffé (par le dispositif de réchauffage 10), la proportion d'air réchauffé allant croissant à mesure que la montée en température progresse.Une fois que les gaz brûlés ont atteint une température prédéterminée suffisante, l'obtu- rateur 24 obture les portions hautes 21 ouvertes et découvre complètement les portions basses 22 ouvertes, comme représenté sur la figure 3d, si bien que le brûleur est alimenté uniquement par de l'air réchauffé. Pour éviter que l'obturateur 24 poursuive sa rotation dans le cas où la température des gaz brûlés s'élèverait encore, une butée 28 est prévue sur l'élément annulaire 20 pour empocher la poursuite de la rotation des pales de l'obturateur. Comme dans le cas du dispositif de la figure 1, un clapet 12, commandé par la pression du combustible (fuel) obture normalement le conduit 7, ne s'ouvrant que lorsque du combustible arrive au brûleur0 En général, les gaz brûlés dans les- chaudières sans dispositif de réchauffage (éoenomiseur d'énergie) sortent à une température de l'ordre de 200 à 2200Co Avec le dispositif de réchauffage, cette température peut entre abaissée à 110 C environ en régime permanent, la température de l'air neuf réchauffé arrivant au brûleur étant de l'ordre de 90 à 9500. Des économies d'énergie de l'ordre de 8 à 10* peuvent Autre obte nues.. il va de soi que les modes de réalisation décrits ne sont que des exemples et qu'il serait possible de les modifier, notamment par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour cela du cadre de l'invention. REVENDICÀTI0NS lo Chaudière de chauffage comprenant un système de ré chauffage de l'air ambiant arrivant au brûleur par les gaz brûlés dtéchappement, caractérisé en ce quelle comprend un dispositif mettant automatiquement hors circuit le système de réchauffage pendant la période initiale d'allumage du brt- leur, le brûleur étant alors alimenté directement en air ambiant, et mettant en circuit le système de réchauffage de l'air ambiant, soit lorsque la température des gaz brûlés dtéchappe- ment atteint une température minimale prédéterminée, soit progressivement à mesure que la température des gaz brûlés d'échappement seélèveO 2* Chaudière selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit dispositif consiste en une vanne à trois voies, la première de ces voies étant reliée au brûleur, la deuxième de ces voies étant reliée au système de ré chauffage et la troisième de ces voies à l'air ambiant, qui est commandée par l'intermédiaire d'une sonde thèrmosensible placée dans le conduit dtévacuation des gaz chauds0 30 Chaudière selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit dispositif comprend un élément annulaire entourant le conduit des gaz brûlés qui est divisé en secteurs eux-mêmes divisés en une portion haute et une portion basse qui sont alternativement ouverte ou pleine, les parties basses ouvertes constituant la sortie du dispositif de ré chauffage et les parties hautes ouvertes constituant une entrée d'air ambiant, et la sortie du dispositif de réchauffage et l'entrée -d'air ambiant débouchant dans une chambre commune communiquant avec le brûleur; et un élément obturateur disposé contrel'élé- ment annulaire et solidaire deun élément thermodilatable placé dans le conduit des gaz brûlés et faisant tourner 1élément obturateur lorsqutil est échauffé par les gaz brûlés, liensem- ble élément obturateur-élément thermodilatable étant conçu pour que ltélément obturateur recouvre les portions basses ouvertes de l'élément annulaire lorsque les gaz brûlis sort relativement froids au début de l'allumage du brûleur et viennent recouvrir progressivement les portions hautes ouvertes tout en découvrant progressivement les portions basses ouvertes à mesure que la température des gaz brûlés s'élève.