Brevet FR2497324A1 — publié le 19820702

Commande de brûleur. en particulier pour installation de lavage haute pression L'invention concerne une commande de brûleur, en particulier pour installation de lavage à haute pression. De telles commandes de brûleurs sont utilisées pour la préparation de grandes quantités d'eau dans un chauffe-eau à traversée, c'est-à-dire dans lequel l'eau se chauffe par sa circulation dans un conduit en hélice traversant une chambre maintenue à température élevée. Une soufflante introduit l'air comburant nécessaire pour la combustion dans la chambre de combustion du brûleur où a lieu le mélange au combustible, par exemple du gaz, avec l'air, ainsi que la combustion ellemême. Les gaz chauds produits circulent dans un échangeur de chaleur d'où peut être tirée l'eau chauffée. Le dispositif de commande est, entre autres, en liaison avec un dispositif de mesure de la pression d'air, un contrôleur de température, un commutateur de flux et un clapet magnétique En l'absence de la pression d'air nécessaire et du débit d'écoulement minimal d'eau, ou lorsque la température est dépassée, le dispositif de commande coupe automatiquement l'arrivée de gaz. De manière analogue, le brûleur est démarré par le dispositif de commande lorsque de l'eau est tirée. Si le tirage d'eau est arrêté, la commande du brûleur est déconnectée grâce à la sonde d'écoulement, le moteur entraînant la soufflante étant aussi mis au. repos et le courant de la souf flante étant interrompu.Lors d'une mise en service suivante du brûleur, le démarrage de celui-ci est entravé par la condensation s'étant déposée sur les parois de la chambre de combustion ainsi que par les gaz brûlés se trouvant encore dans la chambre de combustion. Tout particulièrement pour de courtes interruptions de service, tel que cela est souvent le cas pour des installations de lavage haute-pression, le brûleur n'est mis en marche qu'avec un délai considérable à cause d'une formation de condensation et de perturbations analogues, de sorte que le chauffage de l'eau est insuffisant pendant cette phase de démarrage. Pour y remédier, il a déjà été proposé de ne libérer la prise d'eau qu'après que le brûleur ait à nouveau démarré. Ceci conduit cependant à des interruptions non désirables au cours d'une opération. L'invention a pour but de fournir une commande de brûleur dont la phase de démarrage, en particulier à la suite de courtes interruptions de service, soit sensiblement raccourcie. Ce but est atteint par la commande de brûleur selon l'invention qui se caractérise en ce que le moteur entraine la soufflante par l'intermédiaire d'une masse d'inertie qui est en relation d'entraînemer.t avec le moteur grâce à un dispositif à roue libre transmettant la force motrice dans le sens d'entraînement, Si la commande de brûleur est coupée après une première mise en service, la soufflante reste encore active même lors de l'arrêt du moteur grâce à la masse d'inertie qui l'entraîne encore, ce qui assure une post-ventilation de la chambre de combustion. Pour de courtes interruptions de service, qui ne dépassent pas le temps d'immobilisation de la masse d'inertie, la chambre de combustion est immédiatement prête à une nouvelle mise en service, étant donné que le flux de la soufflante ne cesse pas.Pour des interruptions de service plus longues, la chambre de combustion et/ou l'échangeur de chaleur du chauffe-eau instantané sont ventilés et séchés par le flux de la soufflante qui se maintient pendant un certain temps après l'arrêt du brûleur. En outre, les gaz brulés restants dans la chambre de combustion sont expulsés par la circulation postérieure d'air grâce à la post-ventilation qui se produit obligatoirement, de sorte que des conditions optimales sont réunies pour une phase de démarrage suivante. La masse d'inertie est avantageusement un volant d'inertie qui est disposée avec une roue libre sur l'arbre d'entraîne- ment du moteur. La périphérie du volant d'inertie peut être directement utilisée pour l'appui d'une courroie qui entraîne la soufflante même après l'arrêt du moteur pendant une durée déterminée. La masse d'inertie est avantageusement calculée pour qu'après l'arrêt du brûleur un volume d'air au moins égal à cinq fois celui de la chambre de combustion soit introduit dans cette dernière. Des quantités d'air de balayage plus importantes sont bien entendu aussi possibles. La durée déterminée est avantageusement choisie de manière à être au moins de 30 secondes. Des variantes sont cependant possibles à cet égard en fonction des conditions de mise en oeuvre de la commande de brûleur.Quand, par exemple, la commande de brûleur fonctionne de préférence suivant un cycle où se présentent en général des interruptions de service de 45 secondes, il est avantageux d'augmenter en correspondance ladite durée et de l'adapter aux conditions de mise en oeuvre particulières. Le moteur a avantageusement un arbre d'entraînement traversant sur lequel est disposée, à une première extrémité, la masse d'inertie et, à l'autre extrémité, un dispositif d'entraînement pour la pompe. Cette disposition remplace avantageusement une commande électronique relativement compliquée et onéreuse, qui a été utilisée jusqu'à maintenant pour l'accouplement de la pompe avec la soufflante. Une forme de réalisation de l'invention sera maintenant décrite à titre d'exemple, en liaison avec le dessin annexé, dans lequel la figure 1 représente schématiquement la structure d'une installation de lavage haute pression selon l'invention ; et la figure 2 un diagramme chronologique du déroulement d'une commande. L'appareil de lavage à haute pression représenté schématiquement à la figure 1 est entraîné par un moteur 2 doté d'un arbre d'entraînement 3 traversant. A une extrémité de l'arbre d'entraînement 3 est montée une poulie 4 à courroie qui entraîne la poulie 6 de commande ou d'entraînement d'une pompe haute pression 7 grâce à des courroies trapézoSdales 5. D'autres accouplements transmetteurs de la force motrice peuvent être également placés entre le moteur et la pompe haute pression. A l'autre extrémité de l'arbre de commande ou d'entraînement 3 est disposé un volant d'inertie 8 avec interposition d'une roue libre (non représentée), volant sur la périphérie duquel est appliquée une courroie 9 qui entrain une soufflante 10. La soufflante 10 alimente la chambre de combustion 11 d'un brûleur 12. Grâce à l'utilisation d'un moteur d'entraînement 2 présentant avantageusement un arbre 3 traversant pour l'entraînement de la pompe haute pression 7 et de la soufflante 10, on remplace une commande électronique très coûteuse qui devrait sans cela être utilisée. Grâce à cet accouplement simple, qui se signale par sa grande facilité d'entretien, les défauts ou pannes qui découlent d'une coûteuse commande électronique sont évités dans une large mesure. En outre, la forme de réalisation représentée qui ne comprend qu'un moteur d'entraînement est moins onéreuse. La pompe haute pression 7 fournit de l'eau sous une pression élevée par un conduit 13 à un chauffe-eau instantané 14 qui est adjoint à la chambre de combustion 11. Les gaz de combustion chauds sortant de la chambre de combustion 11 traversent le chauffe-eau instantané 14 et sont évacués par un collecteur 15 de gaz brûlés. En traversant le chauffe-eau instantané 14, les gaz brûlés chauffent l'eau en circulation qui peut être tirée du chauffe-eau instantané 14 par un clapet 17 qui n'est pas représenté en détail. Dans l'exemple de réalisation décrit, l'eau est tirée par un pistolet de projection 16*dans la poi gnée duquel est disposé le clapet 17. Un dispositif de commande 18, contrôlant et commandant le fonctionnement du brûleur est, entre autre, relié à un clapet magnétique 19 équipant l'arrivée de gaz 20 du brQleur 12, à un transformateur d'allumage 21, à un commutateur haute pression 22, à un commutateur de pression 23, à un commutateur d'écoulement 24 ainsi qu'à un contrôleur de température 25. Le brûleur 12 est allumé par le transformateur d'allumage 21 grâce à une ligne de démarrage 26. Le commutateur haute pression 22, le commutateur de pression 23, le commutateur d'écoulement 24 et le contrôleur de température 25 sont montés par leurs contacts dans le circuit électrique de commande et de contrôle 28 du dispositif de commande 18. Le commutateur d'écoulement 24 est placé dans l'alimentation du chauffe-eau instantané 14, dans la conduite d'eau 13, alors que la sonde 32 du contrôleur 25 de température est disposée à la sortie du chauffe-eau instantané, dans la conduite d'eau 13. Le commutateur haute pression 32 est relié, d'une manière non représentée, à la conduite d'eau 13, où il mesure la pression. Une deuxième paire de contacts du commutateur haute pression 22 est en outre prévue dans le circuit 27 du courant principal du moteur électrique 2 d'entraînement. La commande de brûleur représentée fonctionne comme suit Après la fermeture du commutateur principal ou commutateur 1 de l'appareil, le moteur 2 tourne. La pompe haute pression 7 fournit dé l'eau au pistolet 16 de projection, par la conduite 13 et en passant au travers du chauffe-eau instantané 14, et elle augmente ainsi la pression de l'eau. Lorsque le clapet 17 du pistolet 16 de projection est fermé, la pompe est arrêtée par le commutateur haute pression 22 lorsqu'un seuil de pression réglable est atteint. Si le clapet 17 du pistolet de projection 16 est ouvert, la pression de l'eau diminue, le commutateur haute pression 22 ferme à nouveau le circuit 27 du courant principal, grâce à quoi le moteur 1 démarre et la pompe haute pression 7 est entraînée à nouveau, celle-ci fournissant ensuite à nouveau de l'eau au pistolet de projection 16. La quantité d'eau fournie sensiblement constante est contrôlée par le commutateur d'écoulement 24 dont les contacts sont fermés quand un écoulement suffisant a lieu dans la conduite d'eau 13. Pendant la marche du moteur ou de la pompe, le volant d'inertie 8 est entraîné par l'arbre de commande 3 et'la roue libre (non représentée) transmettant la force motrice quand 1' arbre 3 de commande est actif et la courroie 9 associée au volant entraîne la soufflante 10 qui fournit de l'air dans la chambre de combustion 11. La pression statique produite dans la chambre de combustion 11 par l'air arrivant ferme le commutateur de pression 22 grâce à un conduit 30, le circuit 28 de commande et de contrôle étant ainsi fermé, car tous les autres interrupteurs qui sont disposés dans ee circuit snnt également fermés.Le dispositif de commande 18 fait ensuite fonctionner l'allumage grâce au transformateur d'allumage 21 et au conduit de démarrage 26, ainsi que l'amenée de gaz grâce à la soupape magnétique 19 et au conduit 20, de sorte que le brûleur démarre et assure sa fonction. Si aucun alluraage ne devait se pro duire en dépit de l'arrivée de gaz, à cause d'un défaut de fonctionnement, l'effet d'ionisation assurerait alors une déconnexion pour dérangement grâce à la ligne de dérangement 29. Un réallumage du mélange d'air et de gaz n'a lieu qu'après un déverrouillage d'une touche ou clé, non représentée, de réac- tivation après défaut. Le brûleur est arrêté immédiatement lors d'un éventuel défaut de fonctionnement par les éléments de surveillance (commutateur haute pression 22, commutateur de pression 23, commutateur de circulation 24 et contrôleur de température 25). Lorsque la pression d'air nécessaire ou le débit minimal d'écoulement d'eau fait défaut, ou lorsqu'une température déterminée de sortie est franchie, le dispositif de commande 18 coupe l'arrivée de gaz ou l'allumage. Si maintenant le clapet 17 du pistolet de projection 16 est fermé, la pression monte rapidement dans le circuit d'eau 13. Le commutateur haute pression 22, ainsi que le commuta teur d'écoulement 24 ouvrent leurs contacts, le circuit 27 de courant principal, ainsi que le circuit 28 du courant de contrôle et de commande étant ouvert. Le moteur d'entraîne ment 2 n'est plus alimenté en courant, de sorte que la pompe haute pression 7 s'immobilise. Le circuit 28 de commande et de contrôle ouvert produit une coupure de l'allumage du brûleur à gaz ainsi que de l'amenée de gaz grâce au dispo sitif de commande. L'arbre de commande 3 du moteur 2 s'immobilise relativement rapidement à cause de la présence de la pompe haute pression 7 qui lui est reliée à frottement, alors que le volant d'iner tie 8 continue de tourner et d'entraîner la soufflante 10, grâce à la roue libre qui est prévue, ce qui est favorisé par le freinage rapide de l'arbre de commande 3 par la pompe haute pression 7. L'énergie cinétique du volant d'inertie est calculée de telle manière qu'elle est consommée en environ 30 secondes par la puissance fournie à la soufflante et par les puissances dissipées en présence (entre autre, frottement dans la roue libre, dans le roulement à billes, et au niveau de la courroie 9);,et le volant d'inertie 8 s'im mobilise. Après la coupure de la commande de brûleur, a ainsi lieu une ventilation ultérieure de la chambre de combustion, le volume d'air déplacé étant environ égal à cinq à dix fois le volume de la chambre de combustion. I1 est ainsi assuré qu'une ventilation efficace du chauffe-eau instantané 14 ou de son échangeur de chaleur soit ménagée pour de courts in tervalles de fonctionnement, de sorte qu'une condensation est empêchée. Pour de telles interruptions, la chambre 11 du brûleur ou 1' échangeur de chaleur 14 sont séchés par le cou d'air ultérieur de la soufflante, et l'accumulation de gaz brûlés qui a lieu dans le brûleur 12 est ventilée. En outre, la chambre de combustion est immédiatement à nouveau prête à fonctionner après des interruptions courtes, ce qui est particulièrement avantageux pour des machines de lavage haute pression, car en effet le flux de la soufflante ne cesse pas et qu'ainsi le commutateur de pression 23 reste aussi fermé. Les phases, consommatrices de temps, de démarrage du brûleur, sont ainsi éliminées, en particulier pour des opérations de lavage avec une installation de lavage haute pression et de courts intervalles d'interruption, une fourniture d'eau à température sensiblement constante étant permise. Pour obtenir une ventilation suffisante de la chambre de combustion 11 lors des phases de démarrage, on peut avantageusement prévoir un etranglement 31 dans le conduit menant au commutateur de pression 23, de sorte que le brûleur n'est allumé qu'avec retard après la formation de la pression nécessaire de service. La figure 2 est un diagramme chronologique du déroulement des durées de service des éléments principaux de la commande de brûleur. Les courbes I à V indiquent les états de commutation, c'est-à-dire ouvert ou fermé des éléments individuels. A savoir la courbe I correspond à la pompe 7 la courbe II correspond à la soufflante 10 la courbe III correspond au commutateur de pression 23 la courbe IV correspond a commutateur d'écoulement 24 ; et, la courbe V correspond à la soupape magnétique 19 de l'arrivée de gaz. Toutes les courbes indiquent au début la position hors service des éléments individuels pour ensuite indiquer l'une après l'autre leur position de service. On peut tirer des courbes que la pompe 7, la soufflante 10 et le commutateur d'écoulement 24 sont mis en service en même temps. ADrès un temps déterminé tl de mise en route de la soufflante 10, une pression correspondante se forme dans la chambre de combustion, de sorte que le commutateur de pression 23 réagit et ferme le circuit. A la fermeture des contacts du commutateur de pression 23, la soupape magnétique 19 est en même temps mise en circuit grâce au dispositif de commande 18, l'arrivée de gaz étant ainsi ouverte. Si la soupape 17 est à nouveau fermée, le commutateur d'écoulement 24 ouvre sensiblement en même temps le circuit de commande et de contrôle 28, de sorte que la soupape magnétique 19 de l'arrivée de gaz, ainsi que le moteur 2 et donc la pompe 7, à cause de l'ouverture du commutateur haute pression 22, sont mis hors service. La soufflante 10, comme on peut le voir sur la courbe II, continue d'être entraînée pendant un intervalle de temps t2 grâce à l'énergie rotationnelle ou cinétique du volant d'inertie 8. A l'issue de cet intervalle de temps t2, la pression dans la chambre de combustion 11 a cependant chuté dans une mesure telle que le commutateur de pression 23 s'ouvre également. Le temps t2 de continuation de marche de la soufflante peut être modifié en fonction des conditions de mise en oeuvre particulières de l'installation de lavage à haute pression ou des conditions de fonctionnement du brûleur, par modification de l'énergie rotationnelle maximale du volant d'inertie 8 (par exemple modification de la masse, modification de la vitesse de rotation). A cet égard, une quantité d'air au moins égale à cinq fois le volume de la chambre de combustion 11 doit être fournie à cette dernière pendant l'intervalle de temps t2. La mesure du temps t2 de continuation de marche du volant d'inertie 8 est donc aussi dépendante de la puissance de la soufflante 10. La commande de brûleur selon l'invention peut etre utilisée sans modification importante pour des chauffe-eau instantanés habituels, ainsi que pour des chauffe-eau de piscines ou analogues. Certains termes particuliers utilisés dans la description qui précède vont maintenant être expliqués en détail. Sonde de pression d'air 23, 30 : La chambre de combustion 11 est en liaison, grâce à une cnnduite 30, avec un commutateur de pression 23 dont les contacts sont fermés à partir d'une pression d'air déterminée. L'ensemble de ce dispositif est désigné par le terme "sonde de pression d'air". Contrôleur de température 25, 32 Le contrôleur de température 25 comprend une sonde ou capteur, un circuit de comparaison et un élément de commutation. La sonde 32 est disposée, comme on peut le voir sur le dessin, à la sortie du chauffe-eau instantané 12 et elle mesure la température qui y règne. La température mesurée est comparée a tine température prédéterminée par le circuit do comparaison. Si la température mesurée est plus grande que la température prédéterminée (l'eau devient trop chaude), l'élément de commutation est actionné et le contact est ouvert dans le circuit de commande et de contrôle. Le circuit de comparaison et l'élément de coss,utation sont disposés ensemble dans le boîtier du contrôleur de température 25. Commutateur d'écoulement 24 : Le commutateur d'écoulement 24 est un appareil de mesure du débit qui terme ses contacts à partir d'un débit d'eau (iitreSminute) déterminé. Débit minimal d'écoulement d'eau : Le commutateur d'écoulement ne ferme le circuit qu'à partir d'un débit d'eau déterminé. Ce débit d'écoulement pour lequel le commutateur d'écoulement ferme le circuit est désigné par le terme "débit minimal d'écoulement a'eau". Transformateur d'allumage 21 : Le transformateur d'allumage produit la haute tension nécessaire pour l'allumage de manière indépendante de la grandeur de la tension d'alimentation présente. Commutateur haute pression 22 : Le commutateur haute pression 22 est situé dans la conduite d'eau 13 alimentée par la pompe haute pression 7. Si par exemple de l'eau n'est pas tirée, lorsqu'une pression maximale déterminée est atteinte dans la conduite d'eau 13, le commutateur haute pression fonctionne et coupe le moteur d'entrainement 2, et ainsi la pompe haute pression 7. Commutateur de pression 23 : Le commutateur de pression 23 fait partie de la sonde de pression d'air et ferme ses contacts à partir d'une pression minimale détermine, Chauffe-eau instantané 14 : L'eau est chauffée en passant dans le chauffe-eau instantané. La conduite d'eau est en général disposée en serpentin dans un volume de chauffage chauffé de manière constante, l'eau froide admise quittant le chauffe-eau instantané en étant chauffée après avoir parcouru le serpentin. Echangeur de chaleur : Appareil pour transmettre de la chaleur d'un agent en circulation à un autre, sans que les agents se mélangent. Effet d'ionisation : Après plusieurs essais d'allumage sans effet (la combustion ne démarre pas dans la chambre de combustion), a lieu une ionisation des molécules de gaz se trouvant dans la chambre de combustion. L'ionisation du gaz rassemblé dans la chambre de combustion est détectée par une sonde qui est en liaison avec un dispositif de commutation adéquat qui coupe l'arrivée de gaz grâce à la soupape magnétique 19. Ligne de dérangement 29 : La ligne de dérangement 29 est la ligne de liaison entre la sonde d'ionisation et le dispositif de commutation servant au traitement. Déverrouillage : Le dispositif de commutation est conçu de telle manière qu'il ne peut pas établir le circuit à nouveau de lui-même après l'arrêt de l'arrivée de gaz. Le dispositif de commutation est verrouillé dans sa position d'arrêt (arrivée de gaz fermée, c'est-à-dire soupape magnétique 19 fermée). Ce n'est qu'après le déverrouillage manuel du dispositif de commutation que l'arrivée de gaz, c'est-à-dire la soupape magnétique 19, peut être ouverte à nouveau. Volume de la chambre de combustion La chambre de combustion 11, étant donné ses dimensions, a un volume interne prédéterminé qui est désigné par le terme "volume de chambre de combustion1,. Revendications 1. Commande de brûleur, en particulier pour installation de lavage haute pression, comprenant un brûleur, une soufflante entraînée par un moteur et un dispositif de manoeuvre commandant et contrôlant ou surveillant le brûleur, caractérisée en ce que le moteur (2) entraîne la soufflante (10) par l'inter- médiaire d'une masse d'inertie (8) qui est en liaison d'entraînement avec le moteur (2) grâce à des moyens à roue libre transmettant la force motrice dans le sens d'entraînement. 2. Commande de brûleur selon la revendication 1, caractérisée en ce que la masse d'inertie est un volant d'inertie (8) qui est disposé avec une roue libre sur l'arbre d'entraînement (3) du moteur (2). 3. COmmande de brûleur selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisée en ce que la masse d'inertie (8) continue à entraîner, pendant un intervalle de temps (t2) pouvant être déterminé, la soufflante (10) après l'immobilisation du moteur (2). 4. Commande de brûleur selon la revendication 3, caractérisée en ce que l'intervalle de temps (t2) est d'au moins 30 secondes. 5. Commande de brûleur selon la revendication 3, caractérisée en ce que la soufflante (10) fournit pendant l'intervalle de temps (t2) un volume d'air au moins égal à 5 fois le volume de la chambre de combustion. 6. Commande de brûleur selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le moteur (2) entraîne en outre une pompe (7). 7. Commande de brûleur selon la revendication 6, caractérisée en ce que la pompe (7) est en liaison d'entraînement rigide avec l'arbre (3) du moiteur (2). 8. Commande de brûleur selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que le moteur (2) présente un arbre d'entraînement traversant (3) à la première extrémité duquel est disposée la masse d'inertie (8) avec les moyens à roue libre, et à l'autre extrémité duquel sont placés des moyens d'entraînement (4, 5) pour la pompe (7). 9. Commande de brûleur selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisée en ce que la pompe (7) est une pompe haute pression. 10. Commande de brûleur selon l'urne quelconque des revendications 1 à 9. caractérisée en ce quiur commutateur de pression (23) est prévu dans le circuit (28) de commande et de contrôle du dispositif (18) de manoeuvre, commutateur (23) qui saisit la pression statique régnant dans la chambre de combustion (11) grâce à un étranglement (31).