Brevet FR2330961A1 — publié le 19770603

L'invention concerne les appareils à combustion dans lesquels un brûleur reçoit du gaz combustible emmagasiné sous pression dans un réservoir incorporé. De tels appareils sont fréquemment utilisés comme appareils portatifs d'éclairage, de chauffage et de cuisson, notamment pour le voyage et-le camping. Le gaz, généralement du gaz butane liquéfié sous pression, offre une pression déterminée pour une température extérieure déterminée, aussi longtemps qutil reste dans le réservoir du gaz en phase liquide et qu'il n'y. a aucun échappement de gaz sur l'appareil, ctest-à-dire lorsque l'appareil ne fonctionne pas Lorsque l'appareil fonctionne, la pression initiale diminue rapidement en début de fonctionnement pour atteindrez après un certain temps de fonctionnement continu, une valeur sensiblement constante qui peut atteindre la moitié de la pression initiale, bien que le réservoir contienne encore du gaz en phase liquide. L'invention a pour but surtout de remédier å cet inconvénient et de procurer aux appareils du genre en question une plus grande stabilité de fonctionnement. Elle pourra, de toute façon, être bien comprise a laide de la description qui suit ainsi que des dessins annexés, lesquels description et dessins, donnés surtout a titre d'indication, feront -encore apparattre d'sucres avantages ainsi que les caractéristiques: impor- tantes de ltxnvention dont les- principales se trouvent en outre de- finies. dans les revendications annexées. Fig.- 1 et 2 montrent schématiquement, partiellement en élévation et partiellement en coupe, un appareil portatif à gaz butane établi conformément à l'invention dans des vues- tournees autour de l'axe de 900 l1une par rapport à l'autre. Fig. 3 est un graphique, représentant les- courbes de pression mesurées à diverses températures ambiantes dans le réservoir d'un appareil connu par rapport a celles de son homologue établi conformément à l'invention au cours d'un fonctionnement continu jusqutà:épuisement de la réserve de gaz incorporée. La diminution progressive de la pression de gaz sur un appareil de combustion à réserve de gaz combustible incorporée de faible capacité, au cours d'un fonctionnement continu, est attribuée au refroidissement consécutif à la vaporisation du gaz dans la ré- serve. Cette diminution de pression a été constatée mtme sur des appareils dans lesquels le brûleur I se trouve à proximité d'un ré servoir 2 > 2, étant par exemple superposé à celui-ci. Afin de remédier à cet inconvénient, l1invention propose dtin- corporer à 11 appareil un échangeur de chaleur opérant entre le brûleur et le réservoir pour réchauffer celui-ci par de la chaleur dégagée par le brûleur. Cet échangeur de chaleur comporte avantageusement un distributeur de calories conformé de manière à épouser une partie appréciable de la surface extérieure du réservoir 2. La transmission de la chaleur entre le bradeur 1 et le réservoir 2 doit se faire avec la plus faible inertie et la moindre dispersion de calories possibles, -ce qui est obtenu, selon un mode d'exécution préféré de l'znvention, par un échangeur de chaleur séparé du conduit de gaz 3 qui relie le réservoir 2 au bradeur 1 et dans lequel est intercalé un robinet de réglage et d'arrt 4, manoeuvré par un bouton 5. Dans la plupart des appareils auxquels se rapporte ltw:nven- tion, le gaz, contenu en phase liquide dans le réservoir 2, est prélevé en phase gazeuse en un point haut de celui-ci et le niveau 6, séparant dans le réservoir la phase gazeuse de .la phase liquide, descend dans le réservoir au fur et à mesure de la consommation en cours de fonctionnement.La chaleur communiquée par le brtleur par l'intermédiaire du conduit 3 au point haut du réservoir 2 est d1 & - tant plus insuffisante pour conserver, en cours de fonctionnement continu dans ce réservoir 2, une pression élevée que, d'une part la transmission de la chaleur se fait dans de mauvaises conditions du fait de la nécessité dtinterposer dans le raccord entre le con duit.3 et le réservoir 2 un joint d'etanchéité faisant plus ou moins barrage au passage des calories, que, d'autre part, dans les appareils connus, le contact conducteur de chaleur entre le conduit 3 et le réservoir 2 par ledit raccord est de faible surface, limitant les possibilités d'change de chaleur, et que finalement c'est seulement la partie haute du réservoir qui reçoit cette chaleur, c'est à-dire celle en contact avec la phase gazeuse du contenu qui forme au-dessus de la phase liquide un matelas isolant du point de vue des échanges thermiques. Le réchauffement massif de la phase liquide contenue .dans le réservoir 2 devient dtautant plus difficile que la paroi de ce ré- servoir, pour des raisons de poids et de prix de revient, est généralement faite en un matériau mince, éventuellement mtme en un matériau mauvais conducteur de chaleur et que le matelas isolant de la phase gazeuse superposé à la phase liquide augmente d'épaisseur au fur et à mesure que du gaz est prélevé sur la cartouche. I1 convient de prolonger le distributeur de calories 7a de ltéchangeur de chaleur 7 aussi loin que possible vers la base du réservoir 2 et de lui faire entourer ce dernier sur au moins une partie de sa périphérie. En ce qui concerne le collecteur de calories, destiné à prélever une partie de la chaleur dégagée par le bradeur, on l'établit avantageusement sous forme d'un écran thermique 7b s'étendant plus ou moins horizontalement sous le foyer, autour du bradeur. Cet écran 7b peut capter une quantité appréciable de chaleur de rayonnement autrement perdue et, sti:l est mis en contact intime avec le bradeur 1, au moins une partie de la chaleur qutautrement ce brûleur communiquerait par conduction au conduit 3 est ainsi récupérée au lieu de se disperser dans le robinet 4 et de là à l'air ambiant. Selon un mode d'exécution montré sur les dessins, ltéchangeur de chaleur est constitué par une plaque métallique monobloc de largeur sensiblement constante, convenablement conformée, par exemple par découpage et emboutissage. I1 convient notamment de l'établir en un métal bon conducteur de la chaleur, en l'occurrence en-aluminium qui en outre est avantageux par sa légèreté. Cet échangeur de chaleur est avantageusement combiné avec un support nécessaire pour maintenir le bradeur, le conduit 3 et le robinet de réglage dans le bottier 8 de l'appareil qui lui-mtme peut avantageusement entre établi par moulage par injection en matière plastique. Il convient alors de faire comporter à ce support une 't81e métallique plate S, pliée sensiblement en forme de U inversé dont le fond 9a est fixé à plat sous écran 7b, par exemple par des rivets ou par des languettes 10, découpées dans ce fond, relevées vers le haut pour passer à travers des fentes correspondantes découpées dans l'ecran 7b avant entre rabattues sur celui-ci. Dans ces conditions et comme on peut le voir aisément sur les dessins, une partie plate 7c de l'échangeur de chaleur, en descendant perpendiculairement depuis le bord de écran 7b pour le relier au distributeur 7a, prétend entre les bords des ailes latérales parallèles 9b et 9c du support pour constituer avec ces ailes une sorte de logement rectangulaire, fermé sur-trois cotés et vers le haut, dans lequel on peut fixer sur des traverses appropriées 11, entre toisant lesdites ailes 9b et 9c, le conduit 3 et le robinet 4 et, éventuellement, un allumeur piezo-électrique non représenté. A leurs extrémités libres inférieures, les ailes 9b et 9c comportent une partie pliée à angle droit vers lsextérieur, par laquelle 17ensemble du support 7 peut être fixé, au moyen de vis 12, à des brides 13 prévues par moulage dans le boTtier 8. Au cas où le bottier 8 est cylindrique, les brides 12 peuvent affecter la forme de segments circulaires. Dans les parties 7c et 7a de l1échangeur de chialeur, il convient de prévoir, notamment par emboutissage, une nervure de raidissement médiane 7d, susceptible de limiter à un contact linéaire le contact mécanique entre le distributeur 7a et la paroi en matière plastique de la partie inférieure 14 du boTtier et d'approcher ce distributeur 7a au maximum de la paroi du réservoir 2. On notera que dans une telle construction, le collecteur de calories 7b de ltéchangeur thermique est fixé au support 9 aussi près que possible du bradeur 1 et aussi loin que possible des points de fixation de ce support aux brides 13 du boTtier en matière plastique. Ainsi le collecteur 7b écarte au mieux la chaleur que le b'rA- leur peut communiquer aux vis de fixation 12 par l'intermédiaire du support 9 et de ces vis aux brides 13 et boTtier 8 sensibles à la chaleur. On notera que 1 'échangeur de chaleur 7 est particulièrement important dans des appareils à combustion de gaz dans lesquels le boTtier est constitué en une matière isolante, par exemple en une matière plastique moulée par injection. Dans ce cas en effet la cartouche de recharge'de gaz 2, qui en cours de fonctionnement est refroidie par la vaporisation du gaz qui s'échappe vers le bradeur 1, se trouve en outre isolée thermiquement par rapport à L'air ambiant qui autrement aurait pu compenser en partie ce refroidissement par un apport direct de calories. L'avantage d'un appareil établi conformément à ltxnventioi par rapport à un appareil similaire du type connu a été illustré par le graphique montré en fig. 3, sur lequel on a porté en ordonnées la pression, mesurée en bars, règnant dans la cartouche de gaz et en abscisses les heures de fonctionnement continu de l'appareil. Les mesures ont été faites avec une lampe à manchon incandescent et dont la cartouche de gaz 2 était enfermée dans un bottier en matière plastique, dtune structure telle que celle montrée sur les dessins. La courbe 15 en traits pleins représente les variations de pression dans le réservoir 2 de la lampe munie de ltéchangeur de chaleur 7a-7b-7c conforme à 11 invention, fonctionnant à une température ambiante de 220C. La courbe 16 en traits interrompus représente, à la même température ambiante, les variations de pression dans le réservoir 2 de la mtme lampe mais cette fois-ci privée de l'échangeur de chaleur 7. En comparant les courbes 15 et 16, on voit que, lorsque la lampe est équipée de l'échangeur de chaleur conformément à. la pression, après les premières vingt minutes de fonctionnement, reste relativement voisine à un bar pendant environ trois heures de fonctionnement, ce qui est suffisant pour obtenir un éclairage satisfaisant, dtintensité à à peu près constante. Ensuite la pression tombe par suite d'épuisement de la réserve de gaz. Dans le cas de la courbe 16 par contre, la pression diminue continuellement pendant les deux premières heures de fonctionnement continu jusqu'à environ un demi bar, ce qui est insuffisant pour obtenir un bon éclairage. Les courbes 17 et 18 reproduisent la méme expérience à-une température ambiante de 300C. On voit par la courbe 17'que la lampe, comportant, conformément à l'invention, un un échangeur de chaleur 7 agissant comme réchauffeur de la cartouche 2 par le brflleur 1, fonctionne pendant les trois premières heures avec une pression située aux environs de 1,3 bar alors que, dépourvue de ltéchangeur de chaleur 7 pour la courbe 18, la pression, pendant la m & e période de fonctionnement, diminue continuellement jusqu' environ 0,75 bar. Il doit d'ailleurs entre entendu que la description qui précède n'a été donnée qu'à titre d'exemple et qu'elle ne limite nullement le domaine de ltinvention dont on ne sortirait pas en remplaçant les détails dtexécution décrits par tous autres équivalents. REVENDICATIONS 1. Appareil à combustion dans lequel un bradeur reçoit du gaz combustible emmagasiné sous pression dans un réservoir incorporé, c a r a c t é r i s é par un échangeur de chaleur (7) reliant le bradeur (1) au réservoir (2) pour compenser dans ce dernier au moins partiellement une chute de pression due au refroidissement consécutif à la vaporisation du gaz qui s'en échappe vers le brûleur (1), par l'apport à la paroi du réservoir (2) dfune partie de la chaleur dégagée par le bradeur (1). 2. Appareil selon la revendication 1, c a r a c t é r i s é en ce que l'échangeur de chaleur (7) est séparé du conduit de -gaz (3) reliant le réservoir (2) au brûleur (1). 3. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, c a r a c t é r i s é en ce que .ltéchångeur de chaleur comprend un distributeur de calories (7a) conformé pour épouser une partie appréciable de la surface extérieure du réservoir (2). 4. Appareil selon la revendication 3, c a r a c t é r i s é en ce que l'échangeur de chaleur comporte un collecteur de calories (7b) formant écran thermique sous le foyer, autour du bradeur (1) auquel il est fixé. 5. Appareil selon la revendication 4, c a r a c t é r i s é en ce que l'échangeur de chaleur (7 est établi à partir dune plaque métallique monobloc, convenablement mise en forme pour constituer à la fois le collecteur de calories (7b) auprès du bradeur, le distributeur de calories (7) auprès du réservoir et la liaison (7c) conductrice des calories entre lesdits collecteur et distributeur. 6. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, c a r a c t é r i s é en ce que le réservoir (2) et la partie (7a) de ltchangeur de chaleur (7) le concernant se trouvent logés dans un bottier (8, 14) en matière isolante. 7. Appareil selon i'une quelconque des revendications 1 à 6, à boTtier constitué par de la matière plastique moulée, c a r a c t é r i s é en ce que léchangeur de chaleur coiffe, autour du brA- leur (1), un support métallique (9) reliant ce bradeur et son robinet de réglage et d'ait (4) au boTtier (8) en matière plastique, en une zone proche du bradeur (1) et éloignée des points de liaison (12, 13) entre lesdits supports (9) et boTtier (8). 8. Appareil selon la revendication 7, c a r a c t é r i s é en ce que ledit support est constitué par une feuille de tôle métallique en forme de U inversé, se complètant avec son fond horizontal (9a) et ses deux ailes verticales parallèles (9b et 9c), avec le collecteur de calories horizontal (7b) et la partie adjacente verticale (7c) de l'échangeur de chaleur (7), pour former un logement, fermé sur trois cotés latéraux et vers le haut, dans lequel sont fixés le robinet de réglage (4) et le conduit de gaz (3) raccordant le bradeur (1) au réservoir (2) par des traverses appropriées (11), entretoisant lesdites ailes verticales et parallèles (9b et 9c) dudit support (9). 9. Appareil selon ltune quelconque des revendications 1 à 8,dans lequel le gaz combustible sous pression se trouve en phasell- quide dans le réservoir, c a r a c t é r i s é en ce que ltéchan- geur de chaleur (7) coagit avec la partie basse du réservoir (2), enveloppant celui-ci par un distributeur de calories (7a) sur au moins une partie de son pourtour, en-dessous du niveau (6) séparant la phase liquide de la phase vapeur de son contenu.