Brevet FR2353019A1 — publié le 19771223

La présente invention a pour objet un procédé d'alimentation en combustible de brûleurs à pulvérisation et un circuit d'alimentation en faisant application. De façon plus précise, la présente invention concerne l'alimentation en combustible d'un brûleur utilisant un combustible liquide qui est introduit dans la chambre de combustion à l'aide d'un gicleur ou pulvérisateur. Le combustible y est donc introduit sous une forme pulvérisée, ce qui permet d'obtenir un bon régime de combustion. On sait qu'il est nécessaire d'avoir dans ce cas, une bonne pulvérisation du combustible liquide pour obtenir une bonne combustion. La présente invention concerne les générateurs en général pour lesquels la charge calorifique est inférieure à la puissance nominale du brûleur. Dans une alimentation classique, le combustible est fourni sous une pression constante à un gicleur ou pulvérisateur qui fonctionne à un débit constant selon les critères de qualité exigés pour la pulvérisation et préréglé selon la charge calorifique souhaitée. En d'autres termes, pour un gicleur donné, le débit nominal se trouve imposé par une pression nominale d'alimentation, pression définie par les contraintes de pulvérisation. Selon une autre configuration, le combustible est alimenté par une pompe alternative à commande mécanique ou électrique, avec régulateur aval de pression. Ces conceptions habituelles ne permettent pas d'obtenir des débits ajustables compatibles avec les qualités requises de pulvérisation du combustible et inférieurs au débit nominal et réglés en fonction d'un paramètre extérieur tel que la charge calorifique. La présente invention a précisément pour objet un procédé et un circuit d'alimentation qui permettent de pallier les inconvénients cités ci-dessus, en permettant en particulier de diminuer sensiblement la consommation de combustible lorsque l'on veut un chauffage modéré sans pour cela modifier les qualités de pulvérisation et donc la qualité de combustion en fonction de la quantité de combustible consommé. Le procédé d'alimentation en combustible liquide d'un gicleur de brûleur se caractérise en ce qu'on alimente en combustible ledit gicleur avec une pression constante pendant un temps a (pression normale PN) et en ce qu'on interrompt cette alimentation de combustible pendant une durée b, périodiquement avec une période T(T = a + b). De préférence, la période de commande qui est égale à la somme des durées a et b est comprise entre 1/10 et 1/200sème de seconde. De préférence également, le rapport des durées ba est supérieur à 1/10. Selon un premier mode de mise en oeuvre, on alimente ledit gicleur avec une pression de combustible constante et on interrompt périodiquement le passage du combustible par un organe de sectionnement pendant une durée b, le combustible circulant pendant le temps a Selon un deuxième mode de mise en oeuvre, le gicleur est alimenté par une pompe qui fournit une pression constante pendant le temps a et une pression nulle pendant le temps b. L'invention concerne également un circuit d'alimentation en combustible liquide d'un bru leur à pulvérisation du type comportant un gicleur disposé dans la tête de combustion dudit brûleur, caractérisé en ce qu'il comprend entre ledit gicleur et un récipient de stockage du combustible, des moyens pour alimenter en combustible le gicleur à pression constante pendant un temps a et pour interrompre cette alimentation pendant un temps b périodiquement, la période T étant égale à a + b. Selon un premier mode de réalisation, lesdits moyens sont constitués par une pompe qui délivre le combustible sous pression constante et par un organe de découpage périodique du débit commandé de telle façon qu'il soit ouvert pendant un temps a et fermé pendant un temps b. Selon un deuxième mode de réalisation, lesdits moyens sont constitues par une pompe alternative comportant une soupape tarée délivranti. le combustible sous une pression donnée pendant le temps a et arrêtant le débit pendant le temps b. De toute façon, l'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit de plusieurs modes de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs. La description se réfère aux figures annexées sur lesquelles on a représenté - sur la figure 1, un schéma de circuit d'alimentation du brûleur avec commande électronique, - sur la figure 2, un schéma de circuit d'alimentation du brûleur avec commande mécanique, - sur la figure 3, une vue en coupe verticale d'un système de commande mécanique du débit d'alimentation en combusllDle, - sur la figure 4, un schéma de circuit d'alimentation comportant une pompe alternative, et - sur la figure 5, des diagrammes des temps illustrant le fonctionnement du circuit d'alimentation avec commande électronique et avec commande mécanique. Selon un mode de mise en oeuvre, comme on l'a indiqué précédemment, le procédé consiste essentiellement à alimenter le gicleur du brûleur ou de la chaudière à l'aide d'une pompe assurant une pression constante du combustible et à interposer entre la sortie de la pompe et l'entrée du gicleur un organe de commande du débit. Plus précisément, selon le procédé cet organe de commande permet d'interrompre la circulation du combustible vers le gicleur. Selon le procédé, on commande de façon périodique cet organe de commande avec une période T, de telle façon que cet organe de commande soit ouvert pendant un temps a et qu'il soit fermé pendant un temps b. On obtient ainsi au niveau du gicleur une alimentation discontinue en combustible. De préférence, la période de commande est comprise entre 1/200 seconde et 1/10 seconde en particulier 1/25 de seconde.De même, le rapport entre le temps d'ouverture et le temps de fermeture (ba) est de préférence supérieur à l/lOeme. On peut donc dire que l'on hache ou que l'on découpe l'alimentation en combustible qui est fournie par la pompe fonctionnant à pression constante. Selon l'autre mode de mise en oeuvre, la pompe d'alimentation en combustible délivre directement le combustible sous forme de créneaux de pression. Comme on l'a expliqué précédemment, ze procédé d'alimentation en combustible du gicleur permet de diminuer considérablement la consommation de combustible tout en assurant une qualité de pulvérisation adéquate de ce combustible dans la chambre de combustion. Sur la figure 1, on a représenté un circuit d'alimentation en combustible qui met en oeuvre le procédé de l'invention et qui comporte un organe de commande électronique. Sur cette figure, on a représenté le gicleur 2 ou pulvérisateur placé à l'entrée de la chambre de combustion 4 du brûleur avec son accroche flamme 5. Ce gicleur 2 est placé à l'intérieur de la canalisation 6, zil--nne relies à l'alimentation 8 en air. Le circuit d'alimentation en combustible proprement dit comprend également dans ce cas une électrovanne 10 dont le type sera précisé ultérieurement. Cette électrovanne 10 reçoit le combustible d'une-pompe 12 de type connu qui délivre le combustible sous une pression constante. Cela signifie qu'il n'y a pas de système de régulation de débit de cette pompe 12.Bien entendu, la pompe 12 est alimentée à partir d'un réservoir de stockage 14 du combustible. Dans ce mode de réalisation, l'électrovanne 10 est commandée par un système de découpage électronique 16. Ce circuit 16 délivre un signal électrique de commande de l'électrovanne. De façon plus précise, le signal A délivré par le circuit 16 est indiqué sur la figure 5a, où l'on a représenté ce signal en fonction du temps. Le signal électrique de commande est un signal "tout ou rien" constitué par une succession périodique de créneaux de tension. Le signal électrique de commande a une période T et les créneaux ont une largeur réglable a, le signal étant nul pendant une période b. Il va de soi que l'on a : a + b = T. On voit donc que le signal de commande ouvre la vanne pendant une période a et maintient la vanne fermée pendant une période b. Le circuit de découpage électronique 16 est commandé, d'une part, par le bottier de contrôle du brûleur 18 qui est de type connu et qui existe dans tous les brûleurs, et d'autre part par un circuit d'asservissement 20 non obligatoire qui permet de réguler l'alimentation en combustible en fonction par exemple de la charge calorifique. Le circuit 20 permet de régler le rapport entre les durées a et b pour une période T donnée. En d t autres termes, le circuit 16 est un circuit constitué par un générateur a de signaux en créneaux à rapport variable, ce rapport b étant commandé par le circuit d'alimentation 20. En ce qui concerne l'électrovanne 10, il faut qu'elle ait un temps de réponse très faible en raison de la fréquence de commande de cette électrovanne qui peut être relativement élevée. Comme on l'a indiqué précédemment, cette fréquence peut être de l'ordre de 10 à 200 Hz par exemple 25 Hz. En ce qui concerne le rapport cyclique (rapport entre les temps a et b), il est de préférence supérieur à I/lOème. Comme on le conçoit aisément, ce rapport en variant permet de faire varier le temps d'ouverture de l'électrovanne pour une période donnée et donc la quantité de combustible arrivant au gicleur. Sur la figure 5b, on a représenté la pression du combustible en amont du gicleur en fonction du temps. La courbe représentative de cette fonction est bien sûr légèrement déformée par rapport à la courbe représentant le signal de commande de l'électrovanne. Néanmoins, avec une telle distribution de pression, on obtient en permanence, une qualité de pulvérisation suffisante pour obtenir les qualités souhaitées de combustion. Sur la figure 2, on a représenté une variante de réalisation du circuit dans laquelle le système de découpage de 1'alimentation en combustible est constitué par un organe mécanique. On retrouve bien entendu le gicleur 2, la pompe d'alimentation 12, le réservoir de stockage 14, l'arrivée d'air avec sa conduite 6. Dans ce mode de réalisation, on trouve entre la pompe 12 et le gicleur 2, un système de découpage mécanique 22. Il s'agit d'un système mécanique qui interrompt la circulation du combustible pendant une période b et qui laisse passer le combustible pendant un temps a avec une périodicité globale T'. On peut avantageusement associer en série avec ce système de découpage mécanique 22, une électrovanne de précirculation 24. L'électrovanne 24 de précirculation est commandée par le bottier de contrôle général du brûleur 18. On voit donc que dans les deux cas, on a bien au départ une alimentation en combustible sous une pression constante assurée par le débit de la pompe 12. Ce débit est haché par l'organe de commande 22 ou 10 selon le mode de réalisation. Sur la figure 5c, on a représenté le diagramme des temps correspondant à l'ouverture et à la fermeture du dispositif mécanique 22 de découpage du débit. L'ouverture se présente également sous la forme de créneaux C. On comprend aisément que les fronts d'ouverture et de fermeture C1 et C2 ne sont pas aussi verticaux que dans le cas de la commande électronique puisque l'ouverture et la fermeture des lumières du système de découpage ne sont pas immédiates. Sur la figure 3, on a représenté un exemple de réalisation du système de découpage mécanique. Il est constitué par un bottier cylindrique 30 comportant un fond plat 32 et une paroi latérale cylindrique 34 ménageant ainsi une cavité interne 36. Cette cavité est termes par un couvercle étanche 38. Le fond 32 est muni d'une buse d'entrée de raccordement 40 disposée de préférence dans l'axe XXW du bottier. Cette buse 40 constitue l'entrée du système de découpage mécanique et cette entrée est donc reliée à la sortie de la pompe 12. La paroi latérale 34 est également munie d'une buse de sortie 42 qui est donc reliée au gicleur 2. Le système mécanique comprend également un distributeur rotatif constitué par un cylindre 44 d'axe YX' dont la paroi cylindrique 46 frotte de façon étanche sur la paroi interne cylindrique-de la cavité 36 du bottier 30.Le distributeur mobile 44 comprend un alésage axial 48 qui prolonge la buse d'entrée 40 et des alésages radiaux tels que 50 qui communiquent avec l'alésage axial 48 et qui débouchent sur la paroi latérale 46 du distributeur. Dans l'exemple de réalisation représenté sur la figure 3, le distributeur comprend deux alésages radiaux 50 disposés sur un même diamètre. Les alésages 50 sont tous situés dans un même plan qui comprend également l'axe de la buse de sortie 42.-Le distributeur 44 est fix à l'extrémité d'un arbre 52 d'axe XX' qui est supporté par un palier 54 ménagé dans le couvercle 38 du bottier. On comprend que la rotation de l'arbre 52 entraine une rotation du distributeur 44. Le combustible pénètre dans l'alésage 48 et dans les alésages radiaux 50.On a une sortie de combustible vers le gicleur 2 tant que l'un des alésages radiaux 50 se trouve en regard de la buse de sortie 42. Ainsi, les diamètres des alésages 42 et 50 définissent la durée de l'ouverture a. Dans l'exemple représenté, on trouve deux alésages radiaux. En conséquence, si l'on appelle t' la période de rotation du moteur entrainant l'arbre 52, la période du cycle d'ouverture et de fermeture de l'organe de t' commande est donc égale à 2 Il va de soi que pour ne pas avoir une vitesse de rotation trop élevée du moteur, on peut prévoir quatre alésages radiaux et, dans ce cas, la période d'ouverture t' serait égale à I1 va de soi que ce système de découpage mécanique ne constitue qu'un exemple de réalisation et que l'on pourrait utiliser d'autres dispositifs. Il suffit que ces dispositifs permettent un passage du liquide avec une périodicité régulière pendant un temps donné. Sur la figure 4, on a représenté un autre mode de réalisation du circuit d'alimentation. Le circuit est semblable à celui de la figure 1, toutefois l'électrovanne 10 et la pompe à pression constante 12 sont supprimées et remplacées par une pompe alternative 26. Cette pompe est par exemple du type électromagnétique. Sa sortie est munie d'une valve tarée qui fixe la pression de distribution pendant le temps a. Pendant le temps b aucun débit ne sort de la pompe On peut ajouter une électrovanne 28 en aval de la pompe 26 pour les périodes de démarrage et d'arrêt de l'installation. D'une manière générale, il est préférable que la capacité de la portion du circuit d'alimentation comprise entre la buse de sortie du gicleur 2, et l'organe délibrant la pression en créneaux (électrovanne 10 de la figure 1, système de découpage de la figure 2, pompe alternative 26) soit réduite afin de diminuer les phénomènes d'inertie, qui viendraient altérer la courbe de pression au niveau de la buse de sortie du gicleur. REVENDICATIONS 1. Procédé d'alimentation en combustible liquide d'un gicleur de brûleur à pulvérisation, caractérisé en ce qu'on alimente en combustible ledit gicleur avec une pression constante pendant un temps a et en ce qu'on interrompt cette alimentation de combustible pendant une durée b, périodiquement avec une période T(T = a + b). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on alimente ledit gicleur avec une pression de combustible constante et en ce qu'on interrompt périodiquement le passage du combustible par un organe de sectionnement pendant une durée b, le combustible circulant pendant le temps a. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le gicleur est alimenté par une pompe qui fournit une pression constante pendant le temps a et une pression nulle pendant le temps b. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la période de commande, qui est égale à la somme des durées a et b est comprise entre 1/10 et 1/200 ème de seconde. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le rapport des durées b est supérieur à 1/10. 6. Circuit d'alimentation en combustifile liquide d'un brûleur à pulvérisation du type comportant un gicleur disposé dans la tête de combustion dudit brûleur, caractérisé en ce qu'il comprend entre ledit gicleur et un récipient de stockage du combustible, des moyens pour alimenter en combustible le gicleur à pression constante pendant un temps a et pour interrompre cette alimentation pendant un temps b périodiquement, la période T étant égale à a + b. 7. Circuit selon la revendication 6, caractérisé en ce que lesdits moyens sont constitués par une pompe qui délivre le combustible sous pression constante et par un organe de découpage périodique du débit commandé de telle façon qu'il soit ouvert pendant un temps a et fermé pendant un temps b. 8. Circuit selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'organe de découpage périodique est constitué par une électrovanne commandée par un générateur de signaux en créneaux de durée a et de période T. 9. Circuit selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'organe de découpage périodique est constitué par un obturateur mécanique dont l'ouverture est commandée par un moteur avec une période T'. 10. Circuit selon la revendication 6, caractérisé en ce que lesdits moyens sont constitués par une pompe alternative comportant une soupape tarée délivrant le combustible sous une pression donnée pendant le temps a et arrêtant le débit pendant le temps b.