Brevet FR2498741A1 — publié le 19820730

L'invention concerne un dispositif d'allumage et de surveillance de flammes comprenant une buse de veilleuse d'allumage avec un déflecteur et une bougie d'allumage et un thermocouple disposé dans la région de l'ouverture de sortie de ladite buse. On comprend sous l'appellation "déflecteur" un capot, une coiffe ou similaire au-dessus de l'ouverture de sortie de la buse d'allumage de flammes, grâce auquel les gaz de la veilleuse d'allumage sont déviés dans une ou plusieurs directions voulues. Les gaz de la veilleuse d'allumage sortant de la buse sont allumés au moyen d'une bougie d'allumage électrique et la flamme-pilote ainsi générée allume les gaz du brûleur même.Pour que la flamme d'allumage brûle en permanence, on prévoit dans les dispositifs connus d'allumage et de sécurité pour brûleurs à gaz, en tant qu organe de surveillance, un thermocouple qui, en fonctionnement normal, est chauffé par la flamme d'allumage. Si la flamme d'allumage s'éteint, le thermocouple se refroidit et met en circuit, par l'intermédiaire d'un bilame, une valve de sécurité qui interrompt l'amenée de gaz au brûleur à gaz. A cet effet, le thermocouple est fixé au voisinage de la flammepilote au moyen d'un organe de fixation. Souvent, dans les dispositifs d'allumage et de surveillance de flammes connus, on n'est pas assuré que le thermocouple est protégé du rayo- nement secondaire provenant de la flamme des brûleurs à gaz. I1 peut dans ce cas se produire que, lors d'un arrêt de la flamme d'allumage, l'alimentation en gaz des brûleurs à gaz n'est pas arrêtée par le thermocouple à cause de ce rayonnement secondaire, mais que, au contraire, les brûleurs à gaz continuent à brûler alors que la flamme d'allumage est éteinte. Un autre inconvénient des dispositifs d'allumage et de surveillance de flammes connus réside en ce qu'ils ne réagissent pas à l'insuffisance d'oxygène. En cas d' insuf- fisance d'oxygène, la teneur en C02 augmente dans les gaz de flammes et cunduit à une interruption de la flamme. Dans ce cas, le dispositif de surveillance doit également réagir et interrompre l'alimentation en gaz jusqu'à un nouveau réglage des brûleurs. Les dispositifs d'allumage et de surveillance de flammes sont de plus en plus importants dans le domaine des dispositifs de consommation de gaz. Cela est dû d'une part à l'utilisation croissante de gaz naturel et de gaz de liquéfaction du charbon et, d'autre part, à la nécessité croissante de protéger les utilisateurs contre les dangers des gaz non brûlés sortants. Cela amène à chercher des solutions qui permettent d'obtenir de manière totale, sûre et fiable, mais économique; une surveillance des flammes d'allumage aussi bien en ce qui concerne leur extinction que l'apparition d'une insuffisance d'oxygène et la combustion incomplète qui en resulte. Les déflecteurs utilisés dans les dispositifs d'allumage et de surveillance de flammes connus sont en métal, en particulier en acier. De tels déflecteurs agissent cependant défavorablement sur l'allumage et la surveillance, principalement sur la sécurité vis-à-vis de l'insuffisance d'oxygène. Les déflecteurs métalliques s'échauffent par le contact avec les flammes. Cette chaleur se transmet par rayonnement thermique à l'organe de fixation et à la buse* ce qui modifie la section d'écoulement des gaz et un rajustage, principalement au moyen d'un tiroir commandé par un bilame, est nécessaire pour se conformer aux teneurs modifiées. La présente invention vise principalement à pallier cet inconvénient et à assurer que le thermocouple d'interruption de l'alimentation en gaz des brûleurs, en cas d'extinction de la flamme d'allumage, fonctionne également comme sécurité vis-à-vis de l'insuffisance d'oxygène. A cet effet, le dispositif d'allumage et de surveillance de flammes selon l'invention est caractérisé par le fait que le déflecteur est en matériau céramique réfractaire. Du fait que les materiaux céramiques sont mauvais conducteurs de la chaleur, l'utilisation d'un déflecteur céramique dans le dispositif d'allumage et de surveillance de flammes selon l'invention empeche la modification de la section de buse de la buse de flamme d'allumage et élimine la nécessité de son rajustage. En outre, les matériaux céramiques sont plus durables, ne s'oxydent et ne se carbonisent pas, de sorte qu'un dispositif d'allumage et de surveillance de flammes équipé, conformément à l'invention, d'un déflecteur céramique, a une durée de vie allongée. Jusqu'à présent, la durabilité de l'ensemble du dispositif d'allumage et de surveillance de flammes était déterminée par la durée de vie du déflecteur. Selon une forme de réalisation préférée du dispositif selon l'invention, on prévoit que des canaux de guidage pour les courants partiels de flammes d'allumage sortant du déflecteur dans plusieurs directions sont formés dans ledit déflecteur de telle manière que le courant partiel dirigé sur le thermocouple est sensible à la teneur en C02 du gaz de la 2 flamme d'allumage de sorte que la flamme, en cas d'insuffisance d'oxygène, ne chauffe plus le thermocouple, au moins un autre courant partiel assurant cependant une flamme continuant à brûler de manière stable. Lors de l'apparition d'une insuffisance d'oxygène, la flamme qui chauffe le thermocouple, qui est alimentée par un courant partiel du gaz d'allumage de flammes, s'éteint ou s'interrompt. Le thermocouple refroidi interrompt alors l'arrivée du gaz aux bruleurs.Pendant ce temps, le gaz qui se trouve dans la canalisation d'alimentation allant à la buse d'allumage de flamme brule sous forme d'une flamme stable qui est alimentée par un ou plusieurs autres courants partiels, jusqu'à ce que l'ensemble du gaz soit brulé. On empeche ainsi, lors d'un réallumage, le risque dtunedé flagration. Selon une forme de mise en oeuvre avantageuse du dispositif d'allumage et de surveillance de flammes selon l'invention, le déflecteur a une forme telle que les flammes d'allumage sortent selon plusieurs plans et, de préférence, la flamme d'allumage dirigée sur le thermocouple sort du déflecteur selon un plan situé en-dessous des flammes d'allumage de gaz des brûleurs. On obtient ainsi effectivement que le thermocouple est protégé contre le rayonnement thermique provenant des gaz des brûleurs et ne réagit qu'au courant partiel du gaz de flamme d'allumage dirigé sur lui, de sorte qu'on s'assure que l'alimentation en gaz est interrompue lorsque la flamme d'allumage s'éteint aussi bien que lorsqu'il se produit une insuffisance d'oxygène. Selon une autre forme d'exécution avantageuse du dispositif d'allumage et de surveillance de flammes selon l'invention, la face inférieure du déflecteur sur laquelle soufflent les gaz d'allumage de flammes présente la forme d'une surface d'impact de laquelle bifurquent au moins une cuvette déviatrice bombée inclinée vers le haut pour les flammes d'allumage de gaz des brûleurs et au moins une cuvette d'écoulement adjacente s'ecoulant horizontalement pour la flamme d'allumage dirigée sur le thermocouple. Le gaz d'allumage qui s'écoule dans les cuvettes déviatrices bombées inclinées vers le haut forme de ce fait également ensuite une flamme stable lorsque le debit d'amenée de gaz diminue.Au contraire, la flamme s'éteint très rapidement dans le canal ou la cuvette d'écoulement adjacent s'écoulant horizontalement lors de l'apparition d'une insuffisance d'oxygène, de sorte que, grâce au thermocouple refroidi, l'amenée de gaz est arrêtée. Du fait que le matériau céramique du déflecteur est très facile à former, on peut prévoir toutes les formes possibles adéquates pour les cuvettes ou canaux d'écoulement. Conformément à une forme de réalisation encore pré férée du dispositif d'allumage et de surveillance de flammes selon l'invention, I'électrode d'allumage est montée dans le déflecteur. De préférence, la bougie d'allumage se forme à l'intérieur du déflecteur. Alors que, dans les dispositifs connus, la pointe d'électrode est exposee à la flamme-pilote en permanence pendant le fonctionnement, ce qui la détériore par oxydation et la salit par carbonisation, l'électrode est, selon la présente invention, isolée dans le déflecteur, pro tégée contre les rayonnements thermiques et contre l'encrasse- ment. Du fait que le matériau céramique du déflecteur possède des propriétés isolantes, on peut s'abstenir de prévoir une isolation particulière de la pointe d'électrode. Par la suppression de l'isolation de la bougie d'allumage, on peut obtenir une amélioration supplémentaire du prix de revient. Dans une forme de réalisation encore plus avantageuse du dispositif d'allumage et de surveillance de flammes selon l'invention, le déflecteur est monté dans un support en un matériau ayant une conductibilité thermique inférieure et des boucliers pour la protection de la buse de flamme d'allumage sont fixés sur le support. Ces boucliers peuvent être formés par des sections découpées et dépliées des parois latérales du support. On résume ci-après une nouvelle fois les avantages du dispositif d'allumage et de surveillance de flammes selon l'invention: - augmentation de la durée de vie grâce à la réalisation du déflecteur en matériau céramique réfractaire; - formage facile des canaux ou des cuvettes de gaz d'allumage de flammes dans le déflecteur; - protection du thermocouple contre le rayonnement secondaire et sécurité de fonctionnement permanent de celui-ci; - garantie d'une sécurité non seulement en cas d'extinction de la flamme d'allumage mais également en cas d'apparition d'une insuffisance d'oxygène; - sécurité de combustion complète des gaz se trouvant dans le conduit d'amenée du gaz d'allumage de flammes après interruption de l'amenée du gaz par le thermocouple; - protection de la bougie d'allumage par son montage dans le déflecteur;; - suppression d'une isolation de la bougie d'allumage dont la fonction est remplie par le matériau du déflecteur; - protection de la buse de gaz d'allumage contre le rayonnement thermique par le montage de boucliers de rayonnement sur le support. L'invention sera bien comprise à la lecture de la description suivante faite en se référant au dessin annexé dans lequel - la figure I est une vue en élévation, partiel lement en coupe, d'un dispositif d'allumage et de surveillance de flammes de construction connue; - la figure 2 est une vue de dessus du dispositif de la figure l; - la figure 3 est une vue en perspective d'un déflecteur en matériau céramique conforme à l'invention; - la figure 4 est une vue en perspective du déflecteur monté sur un support; - la figure 5 est une vue en perspective avec arrachement partiel du déflecteur avec une électrode d'allumage incluse, et - la figure 6 est une vue en coupe et perspective du déflecteur de la figure 5. Les mêmes parties sont munies des memes références dans les diverses figures. Dans le dispositif connu d'allumage et de surveillance de flammes représenté aux figures 1 et 2, le déflecteur 2 est monté dans son support 3 sur une platine de fixation I qui porte également une buse 5 fixée dans un support de buse 4, un thermocouple 6 et une électrode d'allumage 7 au moyen d'un ressort 8. Le déflecteur 2 guide les gaz sortant de la buse 4 par un canal 14 vers le thermocouple 6 et l'électrode 7 en direction horizontale. Les gaz sont allumés par l'élec- trode d'allumage 7. Tant que les flammes brûlent et chauffent le thermocouple 6 qui leur est exposé, l'alimentation en gaz est maintenue. Si la flamme s'interrompt ou s1 éteint, le thermocouple 6 se refroidit et arrête thermoélectriquement l'amenée de gaz, ce qui produit l'arrêt des brûleurs d'allumage et de gaz. Le dispositif d'allumage et de surveillance de flammes conforme a l'invention représenté aux figures 3 à 6 avec in déflecteur 2 en matériau céramique est muni de canaux ou de cuvettes d'écoulement de manière à former au moins deux courants partiels de gaz.Le jet de gaz sortant de la buse de flamme d'allumage 5 tombe sur une surface d'impact 9 à la face inférieure du déflecteur 2 et se separe ensuite en trois courants partiels, dont deux s'écoulent en direction des flèches 10, iOa et 11, lla respectivement sur des cuvettes 15 bombées inclinées vers le haut pour allumer les gaz sortant des brûleurs à gaz 12, 12a, et le troisième s 'écoule en direction de la flèche 13 dans la direction adjacente horizontale grâce à la cuvette 14 sur le thermocouple 6 (figures 3 et 5j. Les gaz de flammes d'allumage sont enflammés lors de leur contact avec la surface d'impact 9 grâce à la bougie d'allumage 7 mcntée dans le déflecteur 2 (figures 5 et 6). Comme on peut le voir à la figure 4, le déflecteur 2 est monté dans un support en tôle 3 dans les parois latérales duquel sont encochés des boucliers de rayonnement 18, 19, pour protéger la buse 5, qui forment une ouverture 20 pour le passage des gaz d'allumage. Le fonctionnement du dispositif d'allumage et de surveillance de flammes selon l'invention est le suivant: La buse 5 est alimentée en gaz sous une pression déterminée au moyen d'un dispositif connu. Le jet de gaz 16 tombe au point 9 sur le déflecteur 2 et se divise, dans le cas représenté, selon trois directions, deux 10, 10a; 11,1 la pour l'allumage des gaz des brûleurs 12, 12a et une, 13, pour la flamme de surveillance qui est prévue pour chauffer le thermocouple 6. L'étincelle d'allumage de la bougie d'allumage 7 (voir figure 6) enflamme le gaz qui s écoule par le canal 14 ainsi que les courants partiels latéraux 10, 10a; 11, 11a. Le thermocouple 6 est ainsi chauffé et le robinet à gaz protégé qui lui est relié envoie librement du gaz aux brûleurs 12, 12a qui sont allumés par les flammes 10, 10a; 11, 1 la. Aussitôt que la teneur en C02 de l'air augmente, la flamme 13 s'élève de plus en plus haut jusqu a ce que le thermocouple 6 ne soit plus assez chauffé et que la valve de sécurité pour la fermeture de l'amenée de gaz soit fermée. En même temps, les flammes 10, 1osa; )1, 1 la continuent à brûler de manière indépendante, du fait que, grâce à la forme choisie du canal, elles possèdent une plus grande stabilité de flammes et maintiennent en veilleuse les flammes des brûleurs 12, 12a. Ces flammes diminuent ainsi la formation d'oxyde de carbone qui se forme habituellement lors de la montée des flammes, et consomment toutes les traces restantes de gaz dans les tubes d'amenée et les brûleurs pendant la phase de fermeture. REVENDICATIONS I. Dispositif d'allumage et de surveillance de flammes comprenant une buse de veilleuse d'allumage avec un déflecteur et une bougie d'allumage et un thermocouple disposés dans la région de l'ouverture de sortie de ladite buse, dispositif caractérisé par le fait que le déflecteur (2) est en matériau céramique réfractaire. 2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel des canaux de guidage (14,15) pour les courants partiels de flammes d'allumage sortant du déflecteur (2) dans plusieurs directions sont formés dans ledit déflecteur (2) de telle manière que le courant partiel (13) dirigé sur le thermocouple (6) est sensible à la teneur en C02 du gaz de la flamme d'allumage de sorte que la flamme, en cas d'insuffisance d'oxygène, ne chauffe plus le thermocouple (6), au moins un autre courant partiel (10,11) assurant cependant une flamme continuant a brûler de manière stable. 3. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel le déflecteur (2) a une forme telle que les flammes d'allumage (10,11; 13) sortent selon plusieurs plans. 4. Dispositif selon la revendication 3, dans lequel la flamme d'allumage (13) dirigée sur le thermocouple (6) sort du déflecteur (2) selon un plan situe en-dessous des flammes d'allumage de gaz des brûleurs (10,11). 5. Dispositif selon l'une des revendications I à 4, dans lequel la face inférieure du déflecteur (2) sur laquelle soufflent les gaz d'allumage de flammes présente la forme d'une surface d'impact (9) de laquelle bifurquent au moins une cuvette déviatrice (15) bombée inclinée vers le haut pour les flammes d'allumage de gaz des brûleurs (10,11) et au moins une cuvette d'écoulement (14) adjacente s 'écoulant horizontalement pour la flamme d'allumage (13) dirigée sur le thermocouple (6). 6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel l'électrode d'allumage (7) est montée dans le déflecteur (2). 7. Dispositif selon la revendication 6, dans lequel la bougie d'allumage se forme à l'intérieur du déflecteur (2). 8. Dispositif selon l'une des revendications I à 7, dans lequel le déflecteur (2) est monté dans un support (3) en un matériau ayant une conductibilité thermique inférieure et des boucliers (18, 19) pour la protection de la buse de flamme d'allumage (5) sont fixés sur le support (3).