Brevet FR2417063A1 — publié le 19790907

L'invention concerne un dispositif de chauffage comportant un brûleur à turbulence ou un brûleur pulsant, une chambre de combustion dans laquelle une surpression peut se produire au moins par moments, et un carter fermé dans lequel se trouve la partie brûleur avec un dispositif de mélange de combustible. Dans un dispositif de chauffage de ce type connu d'après la revue "Heizung, Lüftung, 'daustechnik" (Chauffage, aération et technique ménagère); volume 4, fascicule 2, 1953, page 51, un brûleur à oscillations prévu pour produire de la chaleur est logé avec un réservoir de combustible dans une caisse de tdle cubique fermée. Dans celle-ci est aspiré l'air nécessaire à la combustion. I1 se forme dans la caisse de tôle une légère dépression par rapport à l'air ambiant, qui empêche les gaz de sortir de la caisse de tôle. Dans le dispositif de chauffage connu, la totalité de l'air de combustion est aspiré dans la caisse de tôle, d'où il ré résulte que, dans certains cas, le brûleur fonctionne avec une insuffisance non négligeable d'air de combustion et qu'en conséquence, il y a dans les gaz d'échappement du combustible gazeux non brûlé. Le but de l'invention est de procurer un dispositif de chauffage dans lequel l'air nécessaire à la combustion peut arriver librement au brûleur et dans lequel la combustion peut se faire brièvement même avec une surpression, sans que des gaz d'échappement puissent s'échapper de façon incontrôlée.Pour atteindre ce but, l'invention prévoit que deux orifices de sortie d'une canalisation d'aspiration d'air du brûleur débouchent dans le volume intérieur du carter, dont'l'un est prévu en avant et l'autre en arrière d'un point d'étranglement fournissant une pression différentielle dans la canalisation d'aspiration d'air.L'avantage en est que le volume relativement grand du carter peut absorber les pulsations de surpression - de même que de dépression - qui surviennent. I1 est en outre avantageux que dans la réalisation de l'invention, le carter soit constamment ventilé ou balayé par suite de la pression différentielle, de sorte que, même à ce moment là, il ne peut pas s'accumuler de mélange indésirable de gaz de combustion ou de gaz d'éc'oappe- ment, si de petits défauts d'étanchéité se produisaient. Dans un autre développement de l'invention, grâce au fait qu'au moins l'un des orifices de sortie a la forme d'un trou pratiqué dans la paroi de la canalisation d'aspiration d'air, la pression différentielle peut être utilisée pour arreter l'arrivée du combustible ou mettre hors service un circuit de chauffage en cas de défaut d'étanchéité dans le carter ou d'arrêt du brdleur. Dans une autre forme de réalisation on dispose entre les orifices de sortie au moins un dispositif de guidage d'écoulement, notamment une plaque de guidage, qui s'étend transversalement au cou rant d'air qui se forme entre les orifices de sortie. Dans cette forme de réalisation, on peut prévoir une sécurité pour la flamme dans au moins une des canalisations conduisant la différence de pression. L'invention sera bien comprise à la lecture de la description détaillée donnée ci-après à titre d'exemple seulement de formes de réalisation représentées schématiquement sur le dessin,sur lequel - la figure 1 montre en coupe longitudinale le dispositif de chauffage; - la figure 2 montre un premier exemple de réalisation d'un résonateur de dérivation utilisé dans le dispositif de chauffage selon la figure 1: - la figure 3 montre une deuxième forme de réalisation d'un tel résonateur; - la figure 4 représente un récipient de détente pour le gaz de chauffage amené à la chambre de combustion, dans le cas d'une combustion se déroulant librement dans la cambre de combustion; - la figure 5 montre le même récipient de détente, mais cette fois lors de l'apparition d'une impulsion de surpression dans la chambre de combustion; et - la figure 6 montre, en variante, une forme de réalisation simplifiée. Dans le détail, le dispositif de chauffage représenté comporte une partie surpression 1 avec une chambre de combu. Le gaz de combustion nécessaire pour faire fonctionner le dispositif de chauffage est amené par un tuyau 10 au système d'aspiration 8 disposé derrière un ventilateur 9, lequel tuyau est relié à une canalisation d'amenée 11 par l'intermédiaire d'un récipient de détente 12 représenté sur les figures 4 et 5 et qui sera décrit ciaprès plus en détail. L'air de combustion est amené au ventilateur 9 par l'intermédiaire d'une canalisation d'aspiration d'air 13 et d'une canelisa- tion de raccordement 14 reliée à l'atmosphère, ces deux canalisa tions étant reliées ensemble par une chambre de détente 16 fermée par une membrane élastique. La canalisation d'aspiration d'air 13 est étranglée en 17. A cet endroit, l'air aspiré par le ventilateur 9 produit une pression différentielle, qui est utilisée pour ventiler ou balayer le volume intérieur du carter 4 en permanence, par le fait que ce volume intérieur est raccordé à l'endroit d'étranglement 17 dans le courant secondaire allant à la canalisation d'aspiration d'air.De la canalisatinn d'aspiration d'air 13 part, dans ce but, avant l'endroit d'étranglement 17 dans le sens de l'air aspiré indiqué par la flèche 18, une première canalisation d'équilibrage 19, et après l'endroit d'étranglement 17 part une deuxième canalisation d'équilibrage 20. Par leurs portions terminales, les deux canalisations d'équilibrage débouchent librement dans le volume intérieur du carter 4. On empeche ainsi qu'un mélange indésirable de gaz de combustion ou de gaz d'échappement provoqué éventuellement par de petits défauts d'étanchéité puisse s'accumuler dans le carter 4. La pression différentielle se manifestant à l'endroit de l'étranglement 17, dans l'exemple de réalisation représenté, est en même temps utilisé, lors d'une chute de la pression différentielle par suite d'un défaut d'étanchéité dans le carter 4 ou lors de l'arr8t du bradeur, pour arrêter l'alimentation en combustible, ou pour arrêter le circuit de chauffage 21 raccordé à l'échangeur thermique 3. Dans ce but, chacune des deux canalisations d'équilibrage 19 et 20 est raccordée à une des deux chambres d'un manomètre 23, non référencées, séparées par une membrane élastique 22. Avec la membrane 22 coopèrent deux pointes de contact 24 et 25, qui ont ensemble un contact électrique, aussi longtemps qu'est maintenue la dépression recherchée. Pour éviter les explosions ou les détonations qui pourraient être provoquées par des gaz résiduels ou un courant de refoulement après l'arrêt du brûleur 2 et pour pouvoir ici faire l'économie d'une soupape, utilisée habituellement, pour la protection contre les explosions ou un autre dispositif de sécurité analogue, on prévoit un pare-flammes 27 dans chacune des deux canalisations d'équilibrage 19 et 20 qui conduisent la pression différentielle. Afin d'éviter, par ailleurs, qu'il puisse ce produire en retour dans le système d'aspiration un coup de bélier ou une onde de choc en cas de combustion irrégulière au démarrage ou à l'arrêt du brû- leur , ou en cas de mauvais réglage du brûleur ou de mauvais allu mage, le carter 4 est utilisé en même temps comme résonateur de dérivation. De ce fait, le coup de bélier ne peut pas se propager; il est au contraire absorbé. La liaison acoustique, dans l'exemple de réalisation représenté, s'opère par l'intermédiaire de la membrane 15 de la chambre de détente 16 située dans la canalisation d'aspiration d'air 13, 14. A la place de cette membrane 15, on peut également prévoir un tuyau de liaison souple analogue à une membrane ou un dispositif d'aspiration et de renvoi 28 placé dans la canalisation de raccordement, non représenté en détail ici.Dans tous les cas, il est important qu'il n'y ait pas dans le carter 4 de mélange avec l'air d'aspiration et que toutefois, la totalité du volume du carter participe à l'amortissement. Les figures 2 et 3 représentent deux résonateurs de dérivation selon leur structure de principe. Le résonateur de dérivation de la figure 2 a une chambre annulaire 30 concentrique au tuyau d'alimentation 31 et au tuyau de dérivation 32 ayant le même axe que ce dernier. Un résonateur de dérivation de ce type est prévu, dans l'exemple de réalisation de la figure 1, dans la canalisation d'échappement 33. Dans le deuxième résonateur de dérivation, dont le principe est représenté sur la figure 3, on prévoit une chambre latérale 34 de grand volume, qui est raccordée à une canalisation de gaz ou d'air continue 35 par l'intermédiaire d'un tuyau de liaison 36 de petite section transversale. Dans l'exemple de réalisation de la figure 1, un tel résonateur à chambre latérale est relié au tuyau d'arrivée de gaz. Le récipient de détente indiqué en 12 sur la figure 1 est prévu pour équilibrer les variations de pression partant de la chambre de combustion 2 et d'empêcher que de telles variations de pression puissent arriver dans un réseau de gaz par l'intermédiaire du tuyau d'alimentation 11. Dans ce but, le récipient de détente des figures 4 et 5 comporte une paroi cylindrique 38 qui est reliée, sur son cté inférieur sur le dessin, à un élément de fond stable 39. L'élément de fond comporte un alésage taraudé central 40 par lequel il est -vissé sur la portion terminale d'un raccord d'arrivée de gaz 41. Sur le même axe que le raccord de gaz 41 et dans celui-ci se trouve la portion terminale 43, se rétrécissant coniquement en 42 du tuyau d'alimentation de gaz indiqué en 10 sur la figure 1. Lorsque le bradeur fonctionne normalement, le gaz de combustion est aspiré dans le volume intérieur du récipient de détente 12 selon la flèche 44 indiquée en traits pleins, lequel récipient de détente est fermé sur son autre ceté frontal par une membrane 45.Le gaz s'écoule ici par la canalisation d'amenée 11, de la façon indiquée par les flèches 46, vers le volume intérieur du récipient de détente 12 et il est immédiatement après son entrée dévié dans le tuyau de gaz 10, de la façon indiquée par les flèches 47. La figure 5 représente les conditions d'écoulement lorsqu'il survient dans la chambre de combustion 2 un coup de bélier indésirable. Un tel coup de bélier est indiqué sur la figure 5 par les flèches 48. Par suite de l'effet d'éjecteur sur l-'embout conique 42 de la canalisation de gaz 10, il se produit dans l'embout du raccord de gaz 41 une aspiration provoquée par l'onde de pression 48, qui a pour effet que le gaz ne retourne pas dans le sens d'écoulement indique par les flèches 49, mais est aspiré dans le volume intérieur du récipient de détente 12. Dans l'exemple de réalisation de la figure 1, les deux orifices de sortie débouchant de la canalisation d'aspiration d'air 13 du brûleur dans le volume intérieur du carter 4, sont référencés en 19', 20'. Ils ge trouvent respectivement aux extrémités des deux canalisations d'équilibrage 19, 20 opposées l'une à l'autre, derrière les deux pare-flammes 27. La figure 6 représente une forme de réalisation simplifiée permettant d'obtenir dans le carter 4 une faible circulation ou un faible refroidissement par l'air, de sorte qu'en cas de défaut d'étan cherté, il ne peut pas se produire d'enrichissement avec les gaz d'échappement ou un mélange comubstible-air. On peut obtenir un petit échange d'air permanent en fonctionnement dans le carter 4 de façon simple selon la figure 6, par le fait qu'on ménage avant l'endroit d'étranglement 52, dans le sens de la flèche 51 d'écoulement d'air, un trou A dans la paroi de la canalisation d'aspiration d'air 13, et après la section d'étranglement, un trou E. Du fait de la faible dépression se formant derrière 'endroit d'étranglement 52, un petit courant d'air dans le sens de la flèche 53 peut arriver dans le tuyau d'aspiration 13, auquel correspond un petit courant d'air de balayage 54 sortant par le trou A. Entre les deux trous A et E est prévu respectivement au voisinage de l'endroit d'étranglement 52 une des deux plaques de guidage 55, 56. Cellesci ont pour effet que le courant d'air de balayage indiqué par les flèches atteint le plus grand volume possible de l'intérieur du carter et qu'il en résulte un effet analogue à celui des portions terminales opposées l'une à l'autre des canalisations d'équilibrage 19, 20 selon la figure 1. REVENDICATIONS 1. Dispositif de chauffage comportant un bradeur à turbulence ou un brûleur pulsant, une chambre de combustion dans laquelle une surpression peut se produire au moins par moments, et un carter fermé dans lequel se trouve la partie brûleur avec un dispositif de mélange de combustible, caractérisé en ce que, d'une canalisation d'aspiration d'air (13) du brûleur (2) débouchent dans le volume intérieur du carter (4) deux orifices de sortie (19',20',A,E) dnnt l'un (l9',A) est prévu avant, et l'autre !20',E) après un point d'é- tranglement (17,52) dans la canalisation d'aspiration d'air (13) fournissant une pression différentielle. 2. Dispositif de chauffage selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins un des orifices de sortie (19',20',A,E) est réalisé sous la forme d'un trou ménagé dans la paroi de la canalisation d'aspiration d'air (13). 3. Dispositif de chauffage selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'entre les orifices de sortie est disposé au moins un dispositif de guidage d'écoulement, notamment une plaque de guidage (55,56) qui s'étend transversalement au courant d'air se formant entre les orifices de sortie. 4. Dispositif de chauffage selon la revendication 1, caractérisé en ce que les orifices de sortie (19',20') se trouvent aux extrémités opposées l'une à l'autre de deux canalisations d'équilibrage (19,20) dont l'une (19) est raccordée avant le point d'étranglement (17) et l'autre (20) après ce point d'étranglement (17) à la canalisation d'aspiration d'air. 5. Dispositif de chauffage selon la revendication 4, caractérisé en ce que la pression différentielle est amenée à un dispositif de commande pneumatique (22 à 25), qui, lorsque disparate la pression différentielle, arrête le brdleur (2) et/ou le circuit de chauffage (21), 6. Dispositif de chauffage selon la revendication 4 ou la revendication 5, caractérisé en ce qu'un dispositif pare-flammes (27) est monté dans les canalisations d'équilibrage (19,20) guidant la pression différentielle. 7. Dispositif de chauffage selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que dans le carter (4) réalisé sous forme de résonateur de dérivation, on prévoit en plus un résonateur de dérivation (34) pour l'alimentation en combustible de préférence gazeux. 8. Dispositif de chauffage selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'entre la canalisation de raccord d'air (14) et le ventilateur d'aspiration (9) du brûleur (2) est placée une chambre de détente (16) délimitée par une membrane (15) par rapport au volume intérieur du carter (4). 9. Dispositif de chauffage selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que, pour le fonctionnement avec un combustible gazeux, un résonateur de dérivation (30,34) est raccordé à la canalisation d'alimentation en combustible (10,11). 10. Dispositif de chauffage selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'on prévoit dans la canalisation d'alimentation en combustible (10,11) un moyen de sécurité contre les chocs en retour. 11. Dispositif de chauffage selon la revendication 10, caractérisé en ce que le moyen de sécurité contre les chocs en retour (12) est réalisé sous forme d'un récipient de détente isolé par une membrane (45) du volume intérieur du carter et dans lequel débouchent un raccord d'amenée de gaz (41) et, disposée sur le meme axe que ce dernier, une portion terminale (43) d'une canalisation de cnnduite de gaz (10), les embouts se rétrécissant coniquement pour obtenir un effet d'éjecteur.