Brevet FR2538083A1 — publié le 19840622

L'invention a pour objet un mécanisme de reglage de puissance pour chaudières murales mixtes à gaz munies d'un brûleur fractionne. Dans les appareils de chauffage au gaz et plus précisément dans les appareils dits mixtes, c'est-à-dire fonctionnant à la fois pour le chauffage central et pour la production d'eau chaude sanitaire, il est souvent nécessaire de moduler la puissance de l'appareil en fonction des besoins calorifiques du logement, et on sait par exemple que la puissance recherchée est limitée en chauffage tandis qu'elle peut être maximum en puisage. On connait des chaudières murales mixtes à gaz dans lesquelles une régulation progressive permet de moduler le débit du gaz au brûleur, de manière à ce que la puissance fournie par la chaudiere équilibre aussi exactement que possible les besoins calorifiques. Malheureusement dans les conceptions connues de ces chaudières on se trouve obligé de limiter -la plage de modulation vers le bas aux environs du tiers de la puissance nominale de la chaudière, car la chute du rendement de ces chaudières avec la decroissance relative du débit de gaz devient pratiquement inacceptable au-dessous du tiers du débit nominal. Cette impossibilité qu'on a de pouvoir moduler la puissance de la chaudière au-dessous de 30 % est un inconvénient qui devient de plus en plus grave pour les chaudières mixtes à une époque ou les puissances installees pour le chauffage des habitations tenderait à diminuer et ou les puissances en production d'eau chaude sanitaire tendent au contraire à augmenter, créant ainsi une disparité de plus en plus importante entre la puissance a fournir en chauffage et la puissance à fournir en puisage. Face a ce problème les constructeurs ont donc admis qu'audessous du tiers du débit nominal, l'appareil fonctionne en tout ou rien, et dans cette perspective, on minimise les fluctuations de la température intérieure en utilisant des systèmes de régulation a faible temps de réponse, donc a cycles rapides,de manière a integrer les créneaux de puissance en utilisant l'inertie en eau du circuit radiateur. Pour eviter ces inconvenients,on connait des chaudieres murales mixtes a gaz dans lesquelles la rampe portant les injecteurs du brûleur est fractionnée en au moins deux rampes distinctes possedant chacune leur arrive de gaz de telle sorte qu'en chauffage ou la puissance totale de l'appareil niest pas nécessaire, bye gaz n'alimente qu'une partie des bras de brûleur. Par contre, des qu'il y a une demande plus importante de calories en cas de puisage d'eau chaude, cet appel commande la puissance totale de l'appareil par la mise en fonctionnement de la totalité des bras de brûleur. Dans ce genre d'appareils, l'alimentation en gaz d'une seule partie de la rampe se fait directement à partir du mécanisme gaz tandis que l'alimentation en gaz de l'autre partie de la rampe se fait par l'intermédiaire d'une électrovalve supplementaire. Il faut donc, en plus du mécanisme principal de commande du gaz, prévoir une électrovalve ce qui multiplie le nombre des mécanismes de commande et augmente-le prix de revient. L'invention propose une solution plus simple et plus fiable que ces systèmes connus en ce qu'elle propose un mécanisme unique de réglage de la puissance permettant de commander séparément ou simultanément les deux parties de la rampe de brûleur tout en élargissant la plage de modulation du débit de gaz, c'est-à-dire la plage de modulation de la puissance, et en conservant un rendement convenable aux faibles puissances. Suivant l'invention, le mécanisme de réglage comporte deux clapets grand débit qui sont conformés de manière à ne s'ouvrir que successivement pour égaliser les pressions entre les deux rampes du brûleur au moment du passage- du petit débit au grand débit de gaz. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante d'un exemple de réalisation en référence aux dessins annexes qui représentent - figure 1 : une vue en coupe axiale du mécanisme de réglage de la puissance conforme à l'invention. - figures 2 et 3 deux vues en coupe axiale montrant les positions prises par les élements obtu rateurs du mécanisme. En se reportant tout d'abord à la figure 1, on voit que le mécanisme comporte une armature 1 qui entoure une bobine d'induction 2 au centre de laquelle se trouve un noyau fixe 3 bridé à l'armature. Cet ensemble (1, 2, 3) formant une électrovalve est fix sur le couvercl-e supérieur 4a du corps de valve, lui-meme appliqué sur le boîtier inférieur 4b. Au droit du noyau fixe 3, le couvercle supérieur 4a est percé d'un orifice central à l'intérieur duquel se déplace un noyau mobile 5. Le bottier inférieur 4b comporte, dans le protongement du noyau mobile 5, un manchon cylindrique 6 qui se compose de trois parties : une partie supérieure 6a formant coupelle d'appui sur le boîtier et servant de siège à un premier clapet grand-débit, -une partie intermédiaire cylindrique 6b délimitant une chambre intermédiaire 7 en communication par un orifice 8 avec une première ouverture 9 de départ du gaz, et -une partie inferieure 6c en forme de disque à orifice central formant un siège pour un second clapet grand-débit. La chambre supérieure d'admission 10, entre le couvercle superieur 4a et le premier siege du clapet grand-débit, est soumise àla pression du gaz admis en 11. Au-dessous du disque 6c se trouve une chambre inferieure 12 communiquant avec une seconde ouverture 13 de départ du gaz.Le second clapet grand-débit 20 est donc positionné entre les deux ouvertures (9-13) de départ du gaz. Un ensemble obturateur désigne par la référence 14 se compose d'un tube vertical 15 et d'un clapet coaxial petit débit 16. Le tube vertical 15 comporte, au niveau de la partie supérieure 6a du manchon 6, une coupelle horizontale 15a formant le siege du clapet petit débit 16, et sous laquelle est monté à l'extérieur dudit tube 15 un clapet grand-débit 17. Ce clapet granddébit 17 se compose d'un joint d'étanchéité 17a torique ou à lèvre au-dessous duquel est fixé une couronne profilée 17b présentant de maniere connue en soi, un profil inférieur convergent destiné a modifierla section de passage du gaz entre la chambre supérieure d'admission 10 et la chambre intermédiaire 7. Le tube vertical 15, traversant donc la chambre intermédi-aire 7, comporte juste au-dessus du disque 6c un epaulement annulaire 15b muni d'un joint d'étanchéité plat 19, formant ainsi un second clapet grand-débit 20, puis débouche dans la- chambre inférieure 12.L'extrémité infe- rieure du tube 15 percée d'orifices 15c est reliée par un ressort 21 à un systeme de réglage, non représenté, qui permet de modifier l'effort de rappel en fonction de la nature et de la pression du gaz utilisé. Le clapet petit débit 16, solidaire du noyau mobile 5, se prolonge vers le bas par une petite tige axiale 22 dont le diametre est légèrement inférieur au diamètre interieur du tube 15, laissant ainsi un passage du gaz à faible débit par l'orifice annulaire 23 ainsi réalisé. Une petite rondelle d'obturation 24 fixee sous le clapet petit débit 16 ferme cet orifice 23 quand ledit clapet est applique contre la coupelle horizontale 15a du tube 15 grâce au ressort 25. Une goupille 26 montée dans le tube 15 traverse la petite tige 22 par un orifice 27. L'ouverture de l'orifice 27 est plus grande que le diamètre de la goupille 26 de telle manière que le rebord inférieur dudit orifice vienne en butée sur la goupille seulement quand le clapet petit débit 16 s'est souleve d'une certaine hauteur. La goupille 26 est maintenue en place dans le tube 15 pour le clapet grand débit 18. A la figure 1 est egalement représenté une rampe a gaz 30 formant le brûleur,placee au-dessous d'un bloc a ailettes ou corps de chauffe 31. Cette rampe à gaz 30 est fractionnée en deux rampes 30a et 30b distinctes et de dimensions différentes de telle manière que la plus petite rampe 30soit raccordée par une conduite 32 avec l'ouverture 13 débouchant dans la chambre inférieure 17 du mécanisme et que la rampe 30b soit raccordée par une conduite 33 avec l'ouverture 9 débouchant dans la chambre intermédiaire 7 entre les deux clapets grand -débit (17-20). Lorsqu'une certaine intensité est appliquée aux bornes de la bobine 2, (figure 1) l'effort exercé par l'elec- troaimant sur le noyau mobile 5 est suffisant pour assurer dans un premier temps a l'encontre de la force du ressort 25, la levee du clapet petit-debit 16 et par conséquent de la tige 22 qui lui est solidaire et qui se déplace à l'intérieur du tube 15, jusqu'à ce que le rebord inférieur de l'orifice 27 vienne buter contre la goupille 26. La rondelle d'obturation 24 s'est donc décollée de la coupelle horizontale 15a du tube 15. Le gaz admis dans la chambre d'admission 10 par l'ouverture 11 débouche dans la chambre inférieure 12 en passant par l'orifice annulaire 23, le tube creux 15 et les orifices 15c.Le gaz se dirige donc vers la petite rampe de brûleur 30a par l'ouverture 13, ce qui donne par conséquent un débit minimum déterminé. Pour ce faible débit de gaz à l'appareil, il n'y a donc pas d'excès d'air puisqu'une petite partie seulement du brûleur est alimentée en gaz. De ce fait on obtient un rendement convenable a faible puissance notamment quand l'appareil fonctionne en chauffage et que la puissance totale de l'appareil n'est pas nécessaire. Par contre lorsqu'il y a une demande plus importante-de calories en cas de puisage d'eau chaude, l'intensité ap pliquée aux bornes de la bobine augmente et l'effet at tractif de l'électroaimant est suffisant pour que la tige 22 soulève progressivement, par l'intermédiaire de la gou pille 26, le tube 15. Dès que le tube 15 se soulève legère -ment, le clapet grand-débit 20 décolle immediatement de son siège 6c,alors que l'étanchéité entre la chambre d'admis sion 10 et la chambre intermédiaire 7 est toujours mainte nue puisque le joint torique ou à lèvre 17a est encore en contact avec l'intérieur du manchon cylindrique 6 (figure 2).Le clapet petit débit 16 et le clapet grand débit 20 étant ouvert, le gaz a petit débit penètre donc simultanément dans la chambre inférieure 12 et la chambre intermédiaire 7 par les orifices 15c et alimente les deux rampes (30a-30b) du brûleur par les ouvertures (9-13) ce qui permet, avant que l'ensemble de la rampe 30 soit alimenté en gaz a grand-debit, d'egaliser les pres sions de gaz entre les deux rampes et ce d'autant plus que le diametre d'appui du clapet 20 sera important. L'intensité appliquée aux bornes de la bobine continuant a croître, le tube 5 continue-à se soulever progress- vement par l'intermediaire de la goupille 26 et de la tige 22, si bien que le joint 17a se degage complètement du manchon cylindrique 6 (figure 3). Le gaz à grand débit pénetre donc de la chambre d'admission 10 dans la chambre intermédiaire 7 et la chambre inférieure 12, et alimente en même temps les deux rampes (30a-30b) du brûleur. La régulation du gaz à grand-débit en fonction de la demande calorifique est assurée par la couronne profilee 17b qui ouvre plus ou moins le passage du gaz. Dans les ouvertures 9-13, on peut également monter un dis positif de reglage permettant de modifier le débit du gaz en fonction d'une part du type de gaz utilisé et d'autre part du fractionnement de la rampe à gaz 30. Cette disposition permet donc d'utiliser uniquement le mécanisme gaz de l'appareil pour alimenter séparément ou simultanément les deux rampes composant le brûleur tout en obtenant un rendement convenable à faible puissance, un interallumag9 correct entre les deux rampes au moment de l'augmentation de la puissance et une combustion homogène. L'invention ne se limite pas à la forme de réalisation précédemment décrite mais en englobe au contraire toutes les variantes. Revendications 1. Mécanisme de réglage de puissance pour chaudières mixtes à gaz à brûleur fractionné en au moins dèux rampes distinctes, comprenant une bobine d'induction et un noyau mobile entrainant dans son mouvement un ensemble obturateur qui commande un passage de gaz d'une chambre supérieure d'admission vers deux chambres de départ du gaz, lequel ensemble obtura teur étant constitué d'une part d'un clapet petit débit porté directement par le noyau mobile et d'autre part d'un tube vertical formant le siège dudit clapet petit débit et comportant deux clapets grand-debit qui reposent sur deux sièges prévus sur un manchon cylindrique monté a- l'intérieur du boîtier du mécanisme et qui commandent deux ouvertures indé pendantes de sortie du gaz caractéris par le fait que les deux clapets grand-débit (17-20) sont conformes de manière a ne s'ouvrir que successivement pour égaliser les pressions entre les deux rampes (30a 30b) du brûleur (30) au moment du passage du petit débit au grand débit de gaz. 2. Mécanisme selon la revendication 1 caractérisé par le fait que le clapet grand-debit (20) situé entre la chambre intermédiaire (7) et la chambre inférieure (12) de départ du gaz s'ouvre avant le clapet grand débit (17) placé entre la chambre supérieure d'admis sion (10) et la chambre intermédiaire (7). 3. Mécanisme selon la revendication 1 caractérisé par le fait que le clapet grand-debit (17), placé à l'ex terieur du tube vertical (15) se compose d'un joint (17a) à étanchéité latérale torique ou à lèvre sous lequel est monté une couronne profilee (17b). 4. Mecanisme selon la revendic-ation 1 caractérisé par le fait que le clapet grand-debit (20) est forme d'un joint d'étanchéité (19) plat monté sous un epaule ment annulaire (15b) du tube vertical (15). 5. Mécanisme selon la revendication 1 caractérisé par le fait que l'une des rampes (30a) du brûleur (30) est raccordée a l'ouverture (13) de sortie du gaz du mécanisme communiquant avec la chambre inferieu- re (12) au-dessous du clapet grand-debit (20) et que l'autre rampe (30b) est raccordée à l'ouverture (9) de sortie du gaz correspondant à la chambre in termédiaire(7) située entre les deux clapets grand débit (17-20).