Brevet FR2510731A1 — publié le 19830204

Appareil de chauffage, notamment brûleur à gaz atmosphérique pour chaudières. La présente invention concerne un appareil de chauffage, notamment un brûleur à gaz atmosphérique pour chaudières, du type comportant une rampe d'éléments brûleurs dans lesquels l'arrivée du gaz est commandée électriquement par au moins une électrovanne. Dans le domaine du chauffage de locaux individuels ou industriels et dtimmeubles d'habitation ou de tout autre bâtiment, on utilise des chaudières de differents types incluant notamment les chaudieres à brûleur mécanique et les chaudières à brûleur dit atmosphérique.Dans le premier cas, le brûleur situé dans la chaudière reçoit l'air de combustion amené par une turbine, comme dans le cas de brûleurs à mazout, alors que dans le cas des brûleurs atmosphériques le cops de chauffe est formé d'éléments brûleurs alimentés en gaz qui brûle au-dessus dudit corps dans une hotte ou carrosserie la térale en utilisant l'air atmosphérique alentour pour chauffer de l'eau circulant dans des tubulures situées au-dessus du corps de chauffe, ce qui est, par exemple, le. cas d'un grand nombre de chauffe-eau ménagers classiques. Dans les installations de chauffage à chau dières à brûleur atmosphérique, dans lesquelles il peut être prévu plusieurs chaudières raccordées en série ou en cascade sur un collecteur général départ-retour du fluide à chauffer, distribué par une pompe installée dans le circuit de retour, il se pose souvent différents problèmes de fonctionnement liés à la fois à la conception même du corps de chauffe, et à l'alimentation et la distribution du gaz dans ce dernier. En effet, le corps de chauffe formé d'une rampe d'éléments brûleurs fonctionne toujours d'un seul tenant, sans possibilité d'utilisation partielle de la puissance de chauffage installée. De plus, dans ces appareils, il se produit dans tous les cas, notamment pour les unités industrielles ou de grande capacité, ce qu'on appelle un éclatement à l'allumage du gaz, qui est en soi dangereux, en raison du fonctionnement par tout-ou-rien des électrovannes de commande d'adduction du gaz. Enfin, on constate dans la pratique qu'il se produit d'incessantes mises en sécurité des chaudières par suite du manque de fiabilité de telles électrovannes, dont l'ouverture est totale et instantanée, et de pannes fréquentes liées à des ouvertures ou des fermetures défectueuses des clapets.Par ailleurs, le système de sécurité de telles installations comporte en générai, outre un manostat relié au circuit de circulation de l'eau, une sonde détectant la présence d'une flamme au niveau du corps de chauffe et qui, dans'le cas de l'absence d'une telle flamme, coupe les électrovannes qui - étant relativement peu fiables - peuvent ne pas se fermer et donc ne pas. arrêter l'écoulement du gaz, avec pour conséquence un risque potentiel très élevé et naturellement inadmissible. C'est pourquoi la présente invention a pour but de créer un appareil de chauffage du type indiqué plus haut et supprimant les inconvénients que l'on vient de mentionner, en permettant ainsi d'obtenir un chauffage adapté aux conditions momentanées de température pour chauffer un local d'une manière plus rationnelle, efficace et permettant donc de réaliser des économies d'énergie conséquentes. Ce problème est résolu grâce au fait que la rampe d'éléments brûleurs de l'appareil de chauffage selon l'invention est formée de plusieurs compartiments séparés alimentés par des électrovannes respectives commandées depuis un coffret électrique de commande et permettant un fonctionnement réglable de la rampe avec toute ou seulement une partie de sa puissance.Ainsi, il s'avère possible de faire fonctionner la chaudière à allure réduite et par exemple à demi-allure dans le cas de deux compartiments, et ce aussi bien dans le cas d'une commande voulue d'une limitation de la puissance de chauffe, -que dans le cas d'une panne d'une des électrovannes, ce qui à ce jour n'était pas connu, sauf à monter deux ou plusieurs corps de chauffe les uns à côté des autres, ce qui alors nécessitait des complications et un coût nettement plus élevé par suite de l'emploi nécessaire d'un transformateur a plusieurs prises reliées aux différents coffrets électriques des corps de chauffe respectifs. Selon une forme de réalisation préférée de l'invention, les électrovannes sont à ouverture progressive et à débit réglable et non pas des électrovannes à ouverture instantanée "tout-ou-rien", ce qui permet de régler le débit du gaz à la puissance désirée et de réaliser ainsi une écono- mie très sensible d'énergie, tout en supprimant le problème de l'éclatement à l'allumage du gaz, dans le premier compartiment a allumage commandé. En outre, dans une variante de réalisation, l'appareil de chauffage selon l'invention comporte, dans les autres compartiments, des moyens d'allumage progressif du gaz sans éclatement, disposés au voisinage immédiat de la jonction de séparation entre les divers compartiments de la rampe d'éléments brûleurs. Cette disposition supprime totalement tout risque d'explosion lors de l'allumage du second ou des autres compartiments, qui n'ont pas besoin de comporter d'électrodes respectives d'allumage. On voit donc que l'appareil selon l'invention présente divers avantages importants tels que l'indepen- dance de fonctionnement de la chaudière sur un ou plusieurs compartiments de la rampe d'éléments brûleurs, l'ouverture progressive des électrovannes évitant l'éclatement à l'allumage du gaz et le réglage de puissances désirées et/ou nécessaire, entrainant ainsi des économies d'énergies substantielles avec une fiabilité accrue de fonctionnement de l'appareil. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre à titre d'exemple non limitatif et en regard des dessins an nexés sur lesquels - la Fig. 1 est une vue en perspective schématique du corps de chauffe de l'appareil conforme à l'invention; - la Fig. 2 est une vue de dessous très sché matique de l'appareil de la Fig. 1; - la Fig. 3 est une vue en perspective partielle de détail d'un élément brûleur particulier monté dans l'appareil des Fig. 1 et 2. Comme cela est visible sur la Fig. 1, repré- sentant selon une vue en perspective très schématique le corps de chauffe de l'appareil de chauffage selon l'invention, ce dernier comprend une rampe d'éléments brûleurs 1 allongés plats (mieux visibles sur la Fig. 3) parallèles entre eux. et reliés par des injecteurs 2 å deux tubes latéraux parallèles 3 et 4 de distribution de gaz. La rampe d'éléments brûleurs 1 est subdivisée en deux compartiments 5, 6 regroupant chacun un certain nombre d'éléments brûleurs qui sont reliés à des élé- ments correspondants 7, 8 et 9, 10 des tubes 3 et 4, les élé- ments 7 et 9 formant le tube 3 tout en étant séparés par une cloison d'obturation 11, tandis que-les éléments 8 et 10 forment le tube 4 et sont séparés par une cloison d'obturation 12. L'ensemble est supporté latéralement par des cornières 13, 14 aux extrémités avant et arrière desquelles des flasques de support 15 et 16 sont fixées par des pattes latérales 17 et 18. Le flasque avant-15 porte, en outre, une électrode 19 d'allumage du compartiment avant 5 de la rampe et une électrode d'ionisation 10, dont le rôle est de détecter la présence d'une flamme au niveau de la partie supérieure des éléments brûleurs 1. Ces électrodes sont reliées a un coffret de commande électrique, tel que représenté sur la Fig. 2. Par ailleurs, les éléments 9, 10 des tubes de distribution du gaz 3, 4 sont reliés à une canalisation commune d'amenée de gaz 21, tandis que les éléments 7, 8 des tubes 3, 4 sont reliés à une canalisation commune d'amenée de gaz 22, ces canalisations 21 et 22 étant raccordées par des ensembles respectifs formés d'une électrovanne 23, 24 du type à ouverture progressive et à débit réglable et d'une vanne d'isolement 25, 26 à une conduite d'alimentation en gaz 27. En outre, comme cela est également visible sur la Fig. 2, les électrovannes 23, 24 sont reliées par des conducteurs 29, 30 à un coffret de commande électrique 28 auquel sont reliées, d'une part, l'électrode d'ionisation 10 et, d'autre part, l'électrode de commande d'allumage 19 par l'intermédiaire d'un transformateur d'allumage 31. En outre, un interrupteur 32 est prévu dans le conducteur reliant le coffret électrique à l'électrovanne 23. Ainsi, dans la forme de réalisation préférée de l'appareil selon l'invention, le compartiment avant 5 de la rampe est le compartiment à allumage commandé par l'élec- trode 19, tandis que le compartiment arrière 6 est le second compartiment dont l'allumage s'effectue par l'intermédiaire du premier compartiment (comme on le verra de façon plus dé- taillée ci-après) et ce, grâce à des moyens d'allumage cons- titués par deux buses en saillie 33 (voir Fig. 2 et 3) inclinées de préfsrence à 450 et solidaires du dernier élément brûleur 1 du compartiment avant 5, lesdites buses étant orien-- tées vers le premier élément brûleur du compartiment arrière 6 de la rampe.De préférence, les buses 33 ont un embout aplati 34.conformé de manière à présenter un orifice 35 en forme de fente destiné à délivrer une flamme étalée en direction de l'élément brûleur 1 voisin. Comme cela est visible sur la Fig. 3, les éléments brûleurs 1 peuvent avoir la forme de petits bottiers plats allongés dont la partie supérieure comporte une ou plusieurs fentes 36. En outre, comme on le comprendra, il est possible de prévoir un plus grand nombre de compartiments se- parés pour la rampe d'éléments brûleurs, moyennant leur raccordement approprié à des électrovannes telles que représentées et toutes raccordées au coffret de commande électrique 28. Ci-après, on va décrire'le .fonctionnement de l'appareil selon l'invention A la demande d'une armoire de commande électrique, non représentée, le coffret électrique 28 (ou bloc actif à deux services décalés d'ouverture des électrovannes) commande l'électrovanne 24 d'ouverture du compartiment avant 5 de la rampe, ce qui permet au gaz de circuler depuis la conduite 27 et de pénétrer dans la canalisation 22 et, de là, dans les éléments tubulaires 7 et 8 du compartiment 5, et commande simultanément le transformateur d'allu- mage 31 qui, pendant cinq secondes, alimente en courant l'électrode d'allumage 19 en provoquant l'envoi d'un train d'étincelles allumant le gaz.Puis, par exemple, après une temporisation de deux à trois secondes, commande l1électro- vanne 23 (l'interrupteur 32 étant dans sa position fermée) pour qu'elle ouvre le passage menant de la conduite 27 à la canalisation 21 et aux éléments tubulaires 9 et 10 du second compartiment 6 de la rampe. Le gaz sortant.alors des éléments brûleurs 1 de ce compartiment est alors allumé de façon progressive et sans éclatement au moyen des flammes étalées sortant des buses 33 du dernier élément brûleur 1 du compartiment 5. L'ensemble est maintenu en service sous le contrôle de la sonde d'ionisation 10 qui est reliée directement au coffret de commande électrique 28 et qui, en cas d'absence de flamme due à un manque de gaz ou à un débit trop faible ou autre, commande le coffret 28 qui arrête l'installation en fermant les électrovannes 23, 24. Par ailleurs, le point de consigne de température est assuré de façon classique par un thermostat de réglage, non représenté, tandis que la sécurité de température trop élevée est assurée de façon usuelle dans la technique par un autre thermostat. En ouvrant l'interrupteur 32 reliant 1'électrovanne 23, commandant le compartiment 6, au coffret électrique 18, on peut donc faire fonctionner l'appareil de chauffage selon l'invention, uniquement sur le premier compartiment 5, tout en pouvant à tout moment obtenir un fonc tionnement sur l'ensemble de la rampe par fermeture de cet interrupteur (ou des interrupteurs dans le cas de plus de deux compartiments constituant la rampe), outre le fait que les électrovannes a ouverture progressive et à débit réglable permettent d'ajuster le débit du gaz à la puissance désirée. L'appareil de chauffage selon l'invention est donc fiable, sûr en cas de panne et permet de réaliser des économies d'énergie substantielles par suite de ses caractéristiques d'adaptation aux conditions momentanées de fonctionnement requises de l'appareil. Le brûleur selon lpinvention présente le grand avantage de fonctionner sans veilleuse, l'allumage du gaz s'effectuant au moyen d'un train d'étincelles envoye par le transformateur de commande à l'électrode d'allumage. Un autre avantage important réside également dans le fait que la présence ou l'absence de flamme est surveillée par la sonde d'ionisation. REVENDICATIONS 10) - Appareil de chauffage, notamment brûleur à gaz atmosphérique pour chaudières, du type comportant une rampe d'éléments brûleurs (1) chauffants dans lesquels l'arrivée du gaz est commandée électriquement par au moins une électrovanne (23, 24), caractérisé en ce que la rampe est formée de plusieurs compartiments séparés (5, 6) alimentés par des électrovannes respectives (23, 24) commandées depuis un coffret électrique de commande (28) et permettant un fonctionnement réglable de la rampe avec tout ou partie de sa puissance. 20) - Appareil de chauffage selon la revendication 1, caractérisé en ce que les électrovannes (23 24) sont des électrovannes à ouverture progressive et a débit réglable. 30) - Appareil de chauffage selon l'une quelconque des revendications let 2, dans lequel l'allumage d'un premier compartiment (5) est réalisé à l'aide d'une électrode de commande (19), caractérisé en ce qu'il comporte dans le ou les autres compartiments (6) des moyens (33) allumage progressif du gaz, sans éclatement, disposés au voisinage immédiat de la jonction de séparation entre les divers compartiments (5, 6) de la rampe d'éléments brûleurs (1). 40) - Appareil de chauffage selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens (33) d'allumage progressif d'un compartiment sont constitués par plusieurs buses installées sur le dernier élément brûleur (1) du compartiment voisin (6) et orientées vers ledit compartiment (5). 50) - Appareil de chauffage selon la revendication 4, dans lequel la rampe d'éléments brûleurs (1) est formée d'éléments en forme de boîtiers allongés et paral lèles, comportant des fentes (36) de passage du gaz à leur extrémité supérieure, caractérisé en ce que les buses (33) font saillie latéralement, de préférence à 450, sur l'une des faces verticales du dernier élément brûleur (1) d'un compartiment (5) de la rampe et possèdent un orifice (35) d'ejec- tion du gaz de préférence aplati pour délivrer, à l'état allumé, une flamme à la fois allongée et étalée en direction du premier élément brûleur (1) du compartiment suivant (6). 60) - Appareil de chauffage selon l'une quelconque des revendications 1 a 5, caractérisé en ce. que le coffret de commande électrique (28) inclut un système de commande séquentielle temporisée des éIrtrovannes, pour réaliser un allumage progressif des divers compartiments (5, 6) de la rampe d'éléments brûleurs. 70) - Appareil de chauffage selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérise en ce qu'il comporte des interrupteurs (32) montés entre le coffret de commande électrique (28) et les électrovannes (23) commandant l'aLimentation en gaz des compartwiments (6t ne comportant pas d'électrode d'allumage (19), de manière à permettre un allumage partiel de la rampe. 80) - Appareil de chauffage selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, du type possédant une sonde de détection d'ionisation (20) montée au niveau du com- partiment (5) de la rampe comportant l'électrode d1allumage (19), caractérisé en ce qu'elle est reliee directement au coffret de commande électrique (28) de manière à assurer une fermeture effective automatique de toutes les électrovannes (23,24) en cas de manque de gaz ou d'une détection d'absence de flamme.