Brevet FR2552208A1 — publié le 19850322

La présente invention a essentiellement pour objet un dispositif et un procédé d'interruption du fonction nement d'un appareil dans lequel circule un fluide gazeux, tel que par exemple une chaudière. L'invention vise également une chaudière à gaz utilisant ce procédé et ce dispositif. De nos jours, les logements sont pour la plupart équipés d'appareils à gaz varid-s, tels que par exemple des chaudières, qui sont raccordées à des dispositifs de ventilation divers. Ces dispositifs permettent tant l'évacuation de l'air de ventilation du logement que l'évacuation des produits de combustion des appareils à gaz. Ces dispositifs sont communément appelés Ventilation Mécanique Contrôlée-Gaz, ou encore ou VMC-Gaz. On sait que, sur les appareils à gaz traditionnels raccordés à une VMC-Gaz, la sécurité est assurée par un contacteur thermique du type bilame interposé dans le trajet de la ventilation. Ainsi, en cas de défaillance de la VMC-Gaz, le contacteur ou bilame interrompt le fonctionnement de l'appareil à gaz. Plus précisEmentg lorsque les produits de combustion de l'appareil sont refoulés dans le local via le coupe-tirage prévu sur l'appareil, ce qui proviens d'un arrêt de la VMC-Gaz ou d'une insuffisance du débit d'air extrait, le fonctionnement de l'appareil à gaz est automatiquement interrompu. Un tel système de sécurité est possible qu'en raison de la température relativement élevée et supérieure à 1C0 C,des produits de combustion émanant des appareils à gaz traditionnels. Toutefois, une telle sécurité pour VMC Gaz n' est pas directement utilisable avec des appareils à gaz =Qnctionant en gondensation, c'est-à-dire des appareils dans lesquels on récupère la chaleur latente contenue dans les produits de combustion du gaz. En effet, la température des produits de combustion sortant de ces appareils est variable en fonction du régime de l'appareil et est relativement basse, c'est-à-dire comprise entre environ 30 et 1000C. Dès lors, la sécurité par bilame sur les appareils à gaz traditionnels ne peut pas ici être utilisée d'une manière fiable. Plus précisément, l'écart de température entre l'air ambiant prélevé dans le local et les produits de combustion peut être trop faible pour détecter d'une manière sûre et fiable un défaut de fonctionnement de la VMC-Gaz se traduisant la plupart du temps par un refoulement des produits de combustion dans le local, ce qui, comme on le comprend, représente un inconvénient très fâcheux. La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients ci-dessus en proposant un dispositif de sécurité perfectionné, parfaitement compatible avec les appareils à gaz précites du type à condensation et également avec tous les appareils à gaz traditionnels, peu coûteux à fabriquer et à mettre en oeuvre, etassurant un fonctionnement sûr et fiable en toutes circonstances. A cette effet, et d'une manière générale, l'invention a pour objet un dispositif d'interruption du fonctionnement d'un appareil dans lequel circule un fluide gazeux, tel que par exemple une chaudière, et du type utilisant un moyen de détection de la température de ce fluide gazeux pour interrompre le fonctionnement de l'appareil en cas de défaillances, caractérisé en ce que ledit moyen de détection comprend un élément chauffant placé dans le trajet du fluide gazeux, un premier détecteur amont disposé au voisinage de l'une des extrémités ou au-dessXs dudit élément chauffant qui ainsi chauffe ce premier détecteur, et un deuxième détecteur aval disposé à une distance éloignée de l'autre extrémité de l'élément chauffant de façon à ne pas être chauffé par cet élément mais à être chauffé par le fluide gazeux précédemment chauffé par cet élément, e sorte que, pour un écart déterminé de température des détecteurs en fonction de la vitesse du fluide gazeux, on interrompt ou non le fonctionnement de l'appareil lorsque cet écart est dépassé. Ainsi, dans le cas où le dispositif de l'invention est appliqué à une chaudière à condensation et disposé dans le collecteur recevant l'air de ventilation provenant du local, on peut avantageusement interrompre le fonctionnement de la chaudière avant que les produits de combustion ne soient refoulés dans ledit local. Suivant une autre caractéristique de l'invention, l'élément chauffant et les deux détecteurs précités sont situés sensiblement dans l'axe d'une enveloppe canalisant le fluide gazeux. On précisera encore ici que l'élément chauffant est de préférence constitué par une résistance bobinée et reliée à des bornes solidaires de l'enveloppe précitée. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, les deux détecteurs précités sont respectivement constitués par des themocouples ou des thermistances. Suivant une autre caractéristique de l'invention, l'enveloppe contenant l'élément chauffant et les deux détecteurs précités est située R la partie supérieure dlune chaudière à gaz et permet l'extraction des produits de combustion de la chaudière et de l'air additionnel de ventilation du local où se trouve ladite chaudière. L'invention vise également un procédé d'interruption du fonctionnement d'un appareil utilisant un fluide gazeux circulant, caractérisé en ce qu'on fait passer ce fluide sur un premier détecteur amont qui est chauffé par un élément chauffant, puis on fait passer ce fluide sur un deuxième détecteur aval éloigné de l'élément chauffant mais pouvant être chauffé par le fluide précédemment chauffé par ledit élément, de façon que s'instaure entre les deux détecteurs un ecart de température en fonction de la vitesse du fluide et qui, au-delà d'un seuil déterminé, déclenche l'arrêt de l'appareil. Bien entendu, l'invention vise encore les chaumières à gaz de toute construction et de touz type utilisant le dispositif et/ou le procédé répondant aux caractéristiques susmentionnées. Mais d'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront mieux dans la description détaillée qui suit et se refère aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple et dans lesquels - la figure 1 est une vue schématique en coupe axiale d'une enveloppe contenant les éléments essentiels du dispositif selon l'invention,et - la figure 2 est une vue très schématique en élévation d'une chaudière raccordée à une ventilation et équipée du dispositif montré sur la figure 1. Suivant un exemple de réalisation, et en se reportant plus particulièrement à la figure 1, un dispositif 1 conforme aux principes de l'invention est axialement disposé dans une enveloppe 2 dans laquelle circule un fluide gazeux comme matérialisé par la flèche 3, et comprend : un élément chauffé 4 placé axialement dans le trajet du fluide gazeux, un premier détecteur 5 amont disposé au voisinage d'une extrémité 4a de l'élément 4, et un deuxième détecteur 6 aval disposé à une distance éloigné de l'autre extrémité 4b de l'élément chauffant 4. Suivant l'exemple de réalisation représenté, l'élément chauffant 4 est constitué par une résistance bobinée, c'est-à-dire, plus précisément, par un support tubulaire 7 sur lequel est enroulé un fil 8 raccordé par ses extrémités à deux bornes 9 solidaires de la paroi de l'enveloppe 2 et reliées à une source de courant S de 24 Volts par exemple. Comme on le voit clairement sur la figure 1, les détecteurs 5 et 6 sont constitués chacun par un thermocouple dont on voit en 10 les deux conducteurset en 11 les soudures situées approximativement dans l'axe commun de l'enveloppe 2 et du support tubulaire 7. Les détecteurs ou sondes thermiques 5 et 6 pourraient parfaitement, sans sortir du cadre de l'invention être constitués: par des thermistances qui, dans ce cas là, seraient disposées en lieu et place des soudures 11. En se reportant à la figure 2, et suivant un exemple de réalisation, le dispositif 1 selon l'invention est loge dans une enveloppe 12 agencée à la partie supérieure d'une chaudière 13 dont on a représenté très schématiquement le brûleur en 14 et l'échangeur en 15. On a montré en 16 un conduit d'évacuation des plus duits de combustion émanant de la chaudière 13 et débouchant dans l'enveloppe 12 qui, elle-même, est raccordée par une conduite 17 à un conduit principal 18 d'évacuation de l'air vicié du local où se trouve la chaudière 13 et des produits de combustion émanant deette.chaudi-ère. On a montré en 19 un ventilateur permettant, comme cela est bien connu en soi, la Ventilation Mécanique Contrôlée, et en 20 un système quelconque et approprié réglable de régulation du débit parvenant au conduit 18. On a également montre en 21 un volet de coupe tirage permettant de réguler l'entrée d'air vicié provenant du local, passant dans l'enveloppe 12 suivant le sens de la flèche F et extrait par le conduit principal 1 18, en même temps que les produits de combustion de la chaudiere. On ajoutera encore ici que dans le cas où l'on emploie des thermistances comme sondes thermiques 5 et 6, la thermistance formant la sonde 5 peut avantageusement entre située non pas à p3 proximité de l'extrémité 4a de l'élément chauffant 4, mais tout simplement au-dessus de cet élément chauffant qui pourra ainsi chauffer ladite thermistance par convection naturelle. On remarquera encore ici que les sondes 5 et 6 sont raccordées à un circuit électrique comportant par exemple un pont de Wheatstone (non représenté), lui-même relié directement ou indirectement à l'alimentation du brûleur 14. Ainsi, l'alimentation du brûleur sera commandée en fonction de l'écart de température entre les sondes 5 et 6 comme on l'expliquera dans la description détaillée ci-après du fonctionnement du dispositif conforme à l'invention. Lorsque la résistce bobinée 4 est sous tension, elle chauffe par conostion et rayonnement la soudure 11 (ou la thermistance non représentée) de la sonde 5, qui se trouve par conséquent à une température ta , cette température correspondant à un échauffement de 2 à 100C par rapport à l'air ambiant ou flux gazeux entrant dans l'enveloppe 12. Le flux gazeux traversant la résistance 4 est chauffé et vient chauffer la sonde 6 par convection forcée, de sorte que ladite sonde 6acquiert une température t2 supérieure à t1. Comme on l'a dit précédemment, la sonde 6 n'est chauffée que par le flux gazeux et non pas par la résistance 4, puisqu'elle est éloignée de ladite résistance. Dès lors, pour une vitesse donnée du fluide gazeux dans l'enveloppe 12, on observera un écart de température t2-t1 qui est positif, car la sonde 6 est, comme on l'a expliqué précédemment, échauffée par le flux gazeux qui a augmenté sa température au contact de la résistance 4. Cet écart de température sera évidemment préréglé pour une vitesse déterminée et adéquate du flux gazeux, c'està-dire une vitesse minimale acceptable d'extraction du fluide gazeux par le conduit principal 18. Pour un tel écart de température , la chaudière 13 sera maintenue en fonctionnement, c'est-à-dire que le dispositif de sécurité 1 n'aura mcune action sur le brûleur de la chaudière. Si la vitesse de l'air vicié ou flux gazeux passant dans l'enveloppe 12 est réduite en raison d'une défaillance quelconque de la ventilation, la température t2 de la sonde 6 va diminuer en raison de la déperdition plus ou oins importante de calories entre l'extrémité 4b de la résistance 4 et ladite sonde 6. Simultanément la température t1 de la sonde 5 va augmenterjcar ladite sonde sera moins refroidie en raison de la vitesse réduite du flux gazeux. Par conséquent, l'écart de température t2- t1 va diminuer jusqu'à aller en dessous du seuil précité, dans quel cas les sondes 5 et 6 déclencheront l'arrêt du brûleur de la chaudière. A cet égard, on précisera les divers incidents qui peuvent survenir et qui nécessitent l'arrêt de la chaudière dans un but de sécurité. Si la ventilation dans le conduit principal 13 s'arrête pour une raison ou pour une autre, la sonde 6 n'est alors plus chauffée, et la sonde 5 subit un échauffement maximum de sorte que t1 devient nettement supérieur à t2, si bien que l'écart t2-tl est inférieur au seuil de préréglage, et l'arrêt du brûleur est opéré automatiquement. Si le flux gazeux dans l'enveloppe 12 est inversé par exemple dans le cas où les produits de combustion sortant de la conduite 16 sont refoulés dans le local via l'enveloppe 12, la sonde 6 n'est plus chauffée, et la sonde 5 l'est par convention forcée des produits de combustion. Ainsi la température t7 de la sonde 5 est bien supérieure à la température t2 de la sonde 6, ce qui provoquera encore l'arrêt automatique du brûleur de la chaudière. Enfin, si l'enveloppe 2, 12 est obturée par un encrassement par exemple, la sonde 5s'echauffera,- alors que la sonde 6 ne sera plus chaude de sorte que t1 sera encore unefois supérieure t2, ce qui se répercutera sur le brûleur par un arrêt de celui-ci. On comprend donc que si un écart minimum é fixe à l'avance des températures t2-t1 n'est pas obtenu, le fonctionnement de l'appareil à gaz sera immédiatement et automatiquement interrompu par le dispositif de l'invention, ce qui évitera par conséquent tous les inconvénients fâcheux de refoulement des produits de combustion de l'appareil dans le local où il est situé, et ce qui signalera immédiatement que la ventilation et l'extraction doivent être vérifiées. On a donc réalisé suivant l'invention un dispositif de sécurité ou d'interruption du fonctionnement d'un appareil à gaz qui possede une excellente fiabilité de fonctionnement, qui trouve une application avantageuse dans un collecteur commun pour air vicie et produits de combustion, et qui permet de prévenir du moindre incident sur le circuit d'air vicié, de sorte que le refoulement des produits de combustion ne peut jamais avoir lieu. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et illustré qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. C'est ainsi que l'enveloppe contenant le dispositif de l'invention peut avoir une forme quelconque et entrer dans la constitution d'un appareil à gaz également quelconque. C'est dire que l'invention comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci sont effectuées suivant son esprit. REVENDICATIONS 1.- Dispositif d'interruption du fonctionnement d'un appareil dans lequel circule un fluide gazeux, tel que par exemple une chaudière, et du type utilisant un moyen de détection de la température du fluide gazeux pour interrompre le fonctionnement de l'appareil en cas de défaillance, caractérisé en ce que ledit moyen de détecticn comprend un élément chauffant (4) placé dans le trajet du fluide gazeux, un premier détecteur amont (5) disposé au voisinage de l'une (4a) des extrémités ou au-dessus dudit élément chauffant qui ainsi peut chauffer ce premier détecteur, et un deuxième détecteur aval (6) disposé à une distance éloignée de l'autre extrémité (4b) de l'élément chauffant (4) de façon à ne pas être chauffé par cet élément mais être chauffé par le fluide gazeux pre'cédemment chauffé par cet élément, de sorte que, pour un écart déterminé de température des détecteurs en fonction de la vitesse du fluide gazeux, en interrompt ou non le fonctionnement de l'appareil lorsque cet écart est dépassé. 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que 1 'élément chauffant (4) et les deux détecteurs (5, 6) précites sont situés sensiblement dans l'axe d'une enveloppe (2, 12) canalisant le fluide gazeux. 3.- Dispositif selon la revendication 1 ou 2, carac merise en ce que l'6lement chauffant précité 4) est constitué par une résistance bobinée et reliée à des bornes (9) solidaires de enveloppe précitée (2). 4,- Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caracterisé en e que les deu détecteurs précités (5, 6) sont respectivement constitués par des thermocouples ou des thermistances 5 - Dispositif selon llune des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'enveloppe (I 2) contenant l'élément chauffant (4) et les deux détecteur précités (5, 6) est située à la partie supérieure d'une chaudière à gaz (13) et assure l'extraction des produits de combustion de la chaudière et de l'air additionel de ventilation du local où se trouve la chaudière. 6.- Procédé d'interruption du fonctionnement d'un appareil utilisant un fluide gazeux circulant, caractérisé en ce qu'on fait passer ce fluide sur un premier détecteur amont (5) qui est chauffé par un élément chauffant (4), puis on fait passer ce fluide sur un deuxième détecteur aval (6) éloigné de l'élément chauffant (4) mais chauffé par le fluide précédemment chauffé par cet élément, de façon que s'instaure entre les deux détecteurs (5, 6) un écart de température en fonction de la vitesse du fluide et qui, au-delà d'un seuil déterminé, déclenche l'arrêt de l'appareil. 7.- Chaudière à gaz utilisant le dispositif et/ou le procédé selon l'une des revendications 1 à 6.