Brevet FR2492505A1 — publié le 19820423

1. L'invention se rapporte à un brûleur équipé d'u régulateur de l'alimentation en air. L'admission d'air comburant dans un brûleur es toujours réglée par un registre, un clapet à papillon, une a plusieurs vannes, etc., et il en résulte une perte de charg dans le circuit d'air. Par ailleurs, le déplacement d'air es provoqué soit par tirage naturel, soit par un ventilateur soit encore plus généralement par une combinaison des deux. l'exception de certaines installations industrielles large ment automatisées, le réglage est fixe et il est effectué des intervalles de temps pouvant aller par exemple d'un semaine à une année. Le réglage est effectué pour des condi tions moyennes et, en conséquence, il est rarement satis faisant lorsque le tirage naturel de la cheminée représente une fraction importante de la pression différentielle total provoquant le déplacement. L'invention a pour objet un brûleur équipé d'ui régulateur de la circulation de l'air qui en établit automati quement la pression à l'admission à une valeur fixe qui peu! être celle de la chambre de combustion ou qui en diffère dan: une proportion fixe. Selon une particularité essentielle di brûleur de l'invention qui est équipé d'un régulateur pai lequel l'air doit passer avant de parvenir à l'admission dans ce brûleur, ledit régulateur comprend une enceinte subdivisé( en une zone qui communique avec l'admission de l'air dans l brûleur et une autre zone qui communique avec la circulation de l'air en aval du brûleur. Ces zones sont séparées par une cloison mobile qui se déplace librement, pratiquement sans subir aucune force élastique de rappel, de manière que lz pression régnant dans chaque zone soit celle de l'alimentatior en air du brûleur et celle de la circulation de l'air en ava] du brûleur, respectivement. Une variation de pression dans lz chambre de combustion du brûleur provoque le déplacement de l1 cloison et provoque également, au moyen d'un élément de régu- lation relié fton2taonnelleîïent à ladite cloison mobile, une variation du débit de Ilair entrant dans le régulateur et provenant de l'atmosphère. Cet élément a pour effet que, lorsque le brûleur est en fonctionnement, la différence de 249250S presi n (qui peut être nulle) entre lIalimentation en air du brûleur et la circulation de l'air en aval de ce dernier demeure sensiblement constante. Le régulateur d'air convient éminement bien au brûleur décrit dans la demande de brevet français 75-15 854. Toutefois, ce régulateur peut être monté sur un brûleur de n'importe quel type, par e:,emple sur les brûleurs utilisés pour le chauffage de locaux et raccordés à des cheminées à tirage naturel. Par ailleurs, le régulateur d'air peut consti- tuer un limiteur de balayage lorsque le brtleur n'est pas utilisé car, lorsque la pression chute dans la zone de combus- tion et dans la cheminée du brûleur, l'alimentation en air atmosphérique du régulateur cesse pratiquemento L'experlence a montré que les brûleurs equipés de ce régulateur fonctionnent dans de bonnes conditions et avec une diminution de la variation du débit de CO2 produit par rapport au méme brileur qui n'est pas équipé de ce régulateur. L'enceinte subdivisée en zones par la cloison mobile peut prendre différentes formes et peut 8tre simplement un cylindre ou une boîte rectangulair dans lun et lVautre desquels la cloison mobile est un piston coulissant. En variante de réalisation, il peut s'agir d'une enveloppe cylin- drique équipée de palettes rotatives constituant la cloison mobile. D'autres formes d'enceintes qui conviennent peuvent consister en toute disposition mécanique produisant un dépla- cement lorsqu'elle est soumise à une pression différentielle, à condition que les déplacements suffisent à surmonter une force élastique quelconque de rappel. Dans ces cas, la cloison mobile peut être par exemple un pendule, une membrane ou un élément du type d'un anéroide. Les communications séparées entre les zones et la circulation de l'air en aval du brûleur ainsi que l'alimen- tation en air de ce dernier prennent en géneral la forme de tuyaux, conduits ou tubes. La communication avec l'alimen- tation de l'air en aval du bruleur a de préférence lieu avec le carneau de cheminée du brûleur, mais elle peut aussi éven- tuellement avoir lieu avec la chambre de combustion elle-même. 3. La plupart des brûleurs sont équipés d'un venti- lateur ou autre dispositif qui aspire de l'air à la pression atmosphérique et le refoule à une pression supérieure et qui est, par exemple, un compresseur. Dans ces cas, la zone correspondante de l'enceinte doit communiquer avec l'alimen- tation en air en amont du ventilateur ou dudit autre dispo- sitif. La plupart des brûleurs sont aussi équipés d'organes de réglage qui fixent à un niveau déterminé la quantité d'air qui entre dans le brûleur à un régime donné. Dans ce cas égale- ment, la zone correspondante de l'enceinte doit communiquer avec l'alimentation en air en amont desdits organes de réglage. L'élément de régulation qui fait varier le débit de l'air entrant dans le régulateur peut prendre différentes formes et peut consister, par exemple, en un registre, un clapet à papillon, une vanne ou encore une ou plusieurs ailet- tes et, par exemple, lorsque la cloison mobile consiste en palettes rotatives, il doit être conçu de manière que les forces aérodynamiques ne produisent sensiblement aucune force ni aucun couple tendant à le fermer ou à l'ouvrir. L ' é l é m e n t de régulation est relié fonctionnel- lement à la cloison mobile et cette liaison peut consister en une articulation conçue de manière qu'une translation latérale de la cloison mobile dans une boîte ou un cylindre provoque par exemple une translation latérale de l'articulation qui, ainsi, modifie le positionnement de l'élément de régulation en fonction de la distance sur laquelle la cloison mobile a subi une translation latérale. Lorsque l'enceinte utilisée est rotative, un déplacement des palettes par suite d'une diffé- rence de pression provoque un déplacement d'une ou de plusieurs ailettes avec pour conséquence une variation du débit d'air entrant dans le régulateur. Il est possible d'utiliser éventuellement un servo-mécanisme, par exemple pneumatique, hydraulique ou électrique, pour remplacer la simple liaison mécanique entre la cloison mobile et l'élément de régulation. Ce mode de réalisation convient aux grands brûleurs dont l'élément de régulation peut être difficile à déplacer. 4. La liaison entre la cloison mobile et l'élément de régulation peut être ajustée de manière qu'une dépression régnant dans la chambre de combustion tende à déplacer la cloison mobile dans le sens qui provoque la fermeture de l'élément de régulation. Lorsque le brûleur est en fonction- nement, ce mouvement de fermeture soumet l'alimentation en air à une pression inférieure à celle de l'atmosphère et, en l'absence de force de rappel, l'élément de régulation continue de se fermer jusqu'à ce que la pression de l'alimentation en air soit égale à celle qui règne dans la chambre de combus- tion. Lorsque le brûleur n'est pas en fonctionnement, le débit d'air est très faible et donc la chute de pression d'un côté à l'autre du régulateur est négligeable et le régulateur se ferme totalement en restreignant ainsi le balayage de la chambre de combustion lorsque le brûleur n'est pas en fonctionnement. Ce facteur peut être souvent avantageux, car il permet de réduire les pertes de chaleur pendant les périodes d'arrêt. Lorsque le brûleur est à tirage naturel, il faut qu'il existe une différence de pression entre l'alimentation en air et la chambre de combustion et la pression de l'alimen- tation en air doit être supérieure à celle de la chambre de combustion. Il est donc nécessaire que la différence de pression entre les zones né provoque pas un déplacement tel de la cloison mobile que l'élément de régulation modifie le débit de l'air de telle façon que la pression de l'alimentation en air devienne égale à celle de la chambre de combustion. Il est possible d'éviter facilement cet inconvénient en exerçant -une force sur un côté de la cloison mobile, cette force étant appliquée de manière qu'elle contrecarre la tendance de la cloison mobile à fermer le régulateur. Un poids relié à la cloison mobile par un câble passant sur une poulie représente un moyen avantageux pour exercer une force. Il est souhaitable que la différence de pression entre l'alimentation en air et la chambre de combustion soit constante et la mise en oeuvre du poids mentionné ci-dessus crée cette-différence constante de pression. 5. Il est toutefois préférable d'utiliser d brûleurs dans lesquels il n'existe aucune différence pression entre l'alimentation en air et la chambre de combu tion. L'invention va être décrite plus en détail regard des dessins annexés à titre d'exemples nullement lim tatifs et sur lesquels: - la figure 1 est une représentation schématiq en perspective d'un mode de réalisation d'un régulateur util sable avec le br leur selon l'invention; - la figure 2 est un schéma d'une variante réalisation du régulateur; - la figure 3 est un schéma d'un mode de réalis tion d'un brûleur équipé du régulateur de la figure 1; - la figure 4 est une vue explosée d'un mode réalisation rotatif du régulateur; - la figure 5 est une coupe axiale du régulate de la figure 4; - la figure 6 est une coupe transversale selon ligne 6-6 de la figure 5; et - la figure 7 est une coupe axiale partielle d'u variante de réalisation du régulateur des figures 4 à 6. Dans le mode de réalisation de la figure 1, da lequel il est admis que la chambre de combustion est dépression, un registre 1 ferme une boite vent 2 qui comm nique avec l'alimentation en air. Ce registre 1 est réalisé manière à coulisser librement afin que la différence pression entre ses deux faces ne crée aucune force tendant l'ouvrir ou à le fermer. Un piston 3 se déplace dans un cylindre 4 qui e fermé aux deux extrémités, à l'exception d'un passage desti à une tige 8 qui relie le piston 3 au registre 1. Le régulate consiste donc dans cet ezemple de réalisation en la boite le registre 1, le cylindre 4, le piston 3 et la tige 8. I chambres ou zones 5 et 6 se trouvant de chaque coté du pistor sont reliées par des conduits D et 10 respectivement à boîte 2 et à la chambre de combustion (non renr;sent6e). I conduits 9 et 10 nt une section transversale suffisante pc 2425o05 permettre aux pressions rgnant dans!Gs zones 5 et 6 d tre les meẻmos que celles qui règnent dans la boîte 2 et la chambre de combustion, respectivemento Aucune force de rappeil n'agissant sur ce régu- lateur (figure 1), la dépression régnant dans la chambre de combustion tend à déplacer le piston 3 (vers la gauche dans la représentation de la figure 1) de manière à fermer le registre 1. Lorsque le brûleur est en fonctionnement, la fermeture du registre 1 soumet la boîte 2 à une pression inférieure à celle de l'atmosphêre et ce registre 1 continue de se fermer jusqu'à ce que la pression régnant dans la boîte 2 soit égale à celle qui règne dans la chambre de combustion. Lorsque le bruleur est à tirage naturel, il faut à l'évidence qu'il existe une difféerence de pression entre le système situé en amont du braleur et la chambre de combustion La figure 2 représernte un régulateur qui produit cette diffé- rence de pression, différence qui est constante. Les pièces Portant les références 1, 3, 4, 5, 6 et 8 sont celles décrites préecdeuent. Une tige I reliée au piston 3 se trouve dans la zone 5s Cette tige, qui sort de la zone 5, est reliée à un cbile 12 qui passe sur une poulie 13 et auquel est fixé un poids 14. La différence (constante) de pression entre les zones 5 et 6 est égale à A P = 2 relation dans laquelle m S représente la masse du poids 14 et S, la surface de la section transversale du piston 3o I1 est nécessaire que la puissance du piston 3 soit suffisante pour surmonter le frottement et déplacer le registre 10 La surface de la section transversale S doit done être grande et le frottement doit être aussi faible que possi- bleo Lorsque S est grand, la variation de volume des zones 5 et 6 est grande et les conduits 9 et 10 (non représentés) qui sont utilisés doivent avoiz une grande section transversale afin déviter que le temps nécessaire à preduire les varia- tions voulues de l'ouverture du registre soit excessivement long 0 Les chambres de combustion qui sont sous une pressio supérieure a celle de amosphre n'ont normalement aucun intérêt en ce qui concerne '9nvent ion, car elles sont 7. en général totalement insensibles aux variations du tirage naturel. Toutefois, lorsque les chambres de combustion sont occasionnellement soumises à une pression supérieure à celle de l'atmosphère, le régulateur et le brûleur de l'invention peuvent être utilisés à condition qu'il existe en amont du registre un ventilateur qui produise une pression manométrique au moins égale à la plus élevée des pressions enregistrées qui sont supérieures à l'atmosphère pour l'alimentation normale en air. Un régulateur qui convient dans ce cas est représenté sur la figure 3 dans laquelle des références identiques désignent les mêmes pièces que celles représentées sur la figure 1, le ventilateur étant indiqué en 15. Un régulateur qui a davantage de sensibilité va être décrit en regard des figures 4 à 7, ce régulateur étant de type rotatif. Il comprend une enveloppe fixe 16 et une cloche rotative 17. L'enveloppe 16 ainsi que la cloche sont équipées de palettes 18 et 19, respectivement. Il existe dans ce cas deux zones 5 et deux zones 6, chacune de ces zones étant délimitée par l'une des palettes 18 et 19. Comme le montre la figure 6, les zones 6 communiquent avec des conduits 11 qui débouchent dans la chambre de combustion et les zones 5 commu- niquent avec des orifices ou un conduit 10 qui débouche sur l'alimentation en air. L'enveloppe fixe 16 comporte des ailettes circon- férentielles 20, de même que la cloche rotative 17 comporte des ailettes 21. La cloche rotative 17 est montée coaxialement à l'intérieur de l'enveloppe 16 de manière que le recouvrement relatif des ailettes 20 d'une part et des ailettes 21 d'autre part corresponde à la fonction assumée par un registre de commande du débit d'air passant par le régulateur. Les diffé- rences de pression entre les zones 5 d'une part et 6 d'autre part provoquent une légère rotation de la cloche 17 avec pour conséquence une modification du positionnement du registre jusqu'au moment auquel les pressions deviennent égales. Une difficulté soulevée par un régulateur rotatif réside dans l'obtention d'un joint hermétique entre la cloche rotative 17 et l'enveloppe 16, c'est-à-dire entre les zones 5 et 6 et l'extérieur. Il est possible d'obtenir ce résultat à 8. condition que la profondeur de l'enveloppe soit de quelques centimètres, que le jeu diamétral soit minimal (inférieur à 0,5 mm) et que l'une des deux cloisons soit de type à laby- rinthe. La figure 7 représente un mode de réalisation de ce type dans lequel le moyeu 23 de l'enveloppe 16 a une surface ondulée sur laquelle tourne le moyeu 22 de la cloche rotative 17. Le tuyau 24 de la buse passe dans le régulateur décrit en regard des figures 4 à 7 et le dimensionnement des coussinets est important et ceux-ci sont difficiles à réali- ser. Lorsque le brûleur est de type à atomisation pneumatique, il est possible d'utiliser le circuit du compresseur d'atomi- sation pour réaliser un coussinet pneumatique qui est sans frottement. Le coussinet tourne alors autour d'un axe fixe et flotte sur une pellicule d'air. Il est possible d'obtenir de bons résultats dans d'autres cas en utilisant un axe mince, par exemple de 1 mm de diamètre, pour un brûleur domestique, cet axe tournant dans des coussinets fixes. 9 e REVENDICATIONS 1. - Brûleur équipé en amont d'un régulateur d'ai par lequel ce dernier doit passer avant d'arriver à l'admis sion du brûleur, caractérisé en ce que ledit régulatet comprend une enceinte subdivisée en une zone qui communiqt avec l'alimentation en air du brûleur et une autre zone qL communique avec la circulation de l'air en aval du brûleur lesdites zones étant séparées par une cloison mobile qui E déplace librement en ne subissant pratiquement aucune forc élastique de rappel de manière que la pression régnant dar chacune desdites zones soit celle de l'alimentation en air e celle de la circulation de l'air en aval du brûleur, respecti vement, une variation de pression dans la chambre de combus tion du brûleur provoquant un déplacement de la cloison e provoquant également au moyen d'un élément de régulation reli fonctionnellement à la cloison mobile une variation du débi d'air entrant dans le régulateur et provenant de l'atmosphère de manière que la différence de pression, qui peut aussi êtr nulle, entre l'alimentation en air du brûleur et la circula tion de l'air en aval de ce dernier demeure sensiblemen constante. 2. - Brûleur selon la revendication 1, caracté risé en ce que l'enceinte est un cylindre (4) et la cloiso mobile est un piston coulissant (3). 3. - Brûleur selon la revendication 2, caracté risé en ce que l'élément de régulation est un registre (1) e - le piston coulissant (3) est relié au registre (1) par un articulation de manière qu'une translation latérale du pisto modifie le positionnement du registre. 4. - Brûleur selon la revendication 1, caracté risé en ce que l'enceinte est une enveloppe cylindrique (16 et la cloison mobile consiste en palettes rotatives (19). 5. - Brûleur selon la revendication 4, caracté risé en ce que l'élément de régulation consiste en une o plusieurs ailettes (20, 21). 6. - Brûleur selon l'une quelconque des revendi cations 1 à 5, caractérisé en ce qu'une force (poids 14) es exercée sur un coté de la cloison mobile (3) de manière contrecarrer la tendance de cette cloison à fermer le rqu- lateur. 7. - Brûleur selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 5, caractérisé en ce que la différence de pression entre l'alimentation en air du brûleur et la circulation de l'air en aval de ce dernier est sensiblement nulle. 8. - Brûleur selon l'une quelconque des revendi- cations précédentes, caractérisé en ce que ladite autre zone de l'enceinte communique avec le carneau de cheminée du brûleur. 9. - Brûleur selon l'une quelconque des revendi- cations précedentes, caract&risé en ce qu'il est équipé d'un ventilateur (15) en amont duquel se trouve l'alimentation en air du brûleuro