Brevet FR2575294A1 — publié le 19860627

La présente invention concerne un dispositif pour mesurer la vitesse d'écoulement diun fluide, comprenant une sonde thermométrique dotée d'une résistance chauffée électriquement et munie de fils de connexion. Les sources de chaleur, soit des chauffe-eau à circulation ou instantanés, marchant au gaz ou au mazout ont besoin, pour assurer la combustion, d'un débit d'air déterminé en fonction de la quantité de combustible à brûler momentanément. I1 est souhaitable que le rapport combustible-air soit réglé d'une façon quasiment stoechiométrique. I1 est à ce propos possible, sur des appareils sans ventilateur, de réduire, à l'aide d'un clapet d'étranglement, le débit d'air en fonction par exemple de l'alimentation en gaz, en partant d'un débit nominal à plein régime, ou, sur des appareils avec ventilateur, de faire varier le débit d'air en jouant sur le régime dudit ventilateur, ou d'adapter le courant d'air aux besoins de la combustion à l'aide d'un clapet d'étranglement ouvert à plein régime et mis en position d'étranglement à régime réduit, le ventilateur tournant à vitesse maximale. Mais sans mesurer la vitesse d'écoulement de l'air dans la conduite d'alimentation en air du brûleur, il n'est guère possible de réaliser un tel rapport stoechiomètrique, comme il résulte d'essais exécutés à cet effet. Donc, la présente invention a pour but de réaliser un dispositif permettant de mesurer le débit d'un fluide, notamment de l'air de combustion, et, après mesure de ce débit, de faire augmenter proportionnellement la quantité de combustible, ou au moins de faire émettre un signal débloquant l'alimentation en combustible. Il pourrait aussi être possible de régler, à l'aide de ce dispositif, le seul débit d'air. Le dispositif de mesure s'inspire du principe de l'anémomètre à fil chaud, une résistance chauffée électriquement et combinée avec une sonde thermométrique étant exposée au fluide. Comme l'air de combustion circule dans une conduite en tôle dont la paroi peut atteindre une température jusqu'à 100 C, cette paroi exerce une influence non négligeable sur la sonde thermométrique. Si cette sonde est réalisée par exemple en silicium, elle est chauffée par la paroi par suite de la conductibilité thermique de ses fils de connexion. Il en est de même avec la résistance chauffée dont la température doit excéder suffisamment celle du fluide, et dont la dissipation de puissance est d'une part représentative de la vitesse d'écoulement du fluide, mais subit d'autre part l'influence de la température de la paroi. La présente invention a donc également pour objet d'éliminer si possible cette influence. Ce but est atteint par ce que les fils de connexion sont en liaison thermique avec un corps bon conducteur de chaleur, exposé d'une part au fluide et bien calorifugé d'autre part vis-à-vis de la paroi. Il est à ce propos sans importance qu'il s'agisse de sondes qui, comme thermistances, se chauffent elles-mêmes, ou que ce soit des sondes chauffées par une résistance normale. Le dispositif mesure directement la vitesse d'écoulement de l'air de combustion, mais il est possible d'en déduire le débit d'air, la section de la conduite d'air étant connue. La section d'écoulement prise pour la mesure peut constituer un by-pass sur la section principale, le débit d'air étant calculé en conséquence, par multiplication. Un perfectionnement avantageux est obtenu par ce que le corps exposé au fluide est une plaque. Un autre perfectionnement résulte de ce que cette plaque est disposée diamétralement dans la section circulaire de la conduite d'air. Un autre perfectionnement est donné par ce que cette plaque est en cermet d'alumine. Un autre perfectionnement est obtenu par ce que cette plaque est en résine époxydique à charge de verre, revêtue au moins sur un coté d'une couche de cuivre. Un autre perfectionnement résulte de ce que le corps exposé au fluide a la forme d'un tube. Un autre perfectionnement est donné par ce que le corps tubulaire consiste intérieurement, au niveau des points de contact des fils de connexion, en un corps métallique muni d'une isolation électrique. Un autre perfectionnement résulte de ce que la ou les sondes thermométriques sont disposées sur la paroi intérieure du corpus exposé au fluide. Un autre perfectionnement consiste en ce que le corps exposé au fluide sert en même temps de support pour l'organe surveillant les sondes thermométriques. La description suivante concerne un exemple de réalisation de l'invention, avec les figures 1 et 2 du dessin à l'appui. Les figures montrent: Figure 1, une représentation schématique d'un chauffe-eau à circulation avec un ventilateur, et Figure 2, une disposition des sondes thermométriques. Dans les deux figures, les mêmes numéros de référence concernent les mêmes détails. Le chauffe-eau à circulation 1 comporte un bol- tier 2 muni à sa face supérieure 3 d'une sortie 4 pour un ensemble de tubes concentriques 5, soit un tube intérieur 6 servant à. l'évacuation des gaz, et un tube extérieur 7 servant à l'alimentation en air frais, 1' espace annulaire entre les tubes 6 et 7 représentant la can-ali-sation d'amenée d'air 8, et l'intérieur 9 du tube 6, la conduite d'évacuation de gaz. A l'entrée- de la conduite d'évacuation 6 est disposé un ventilateur 10. Dans l'intérieur il du boîtier 2 est disposée une paroi 12 percée par une tubulure 13 par l'in térieur 14 de laquelle la canalisation d'amenée d'air 8 communique avec l'intérieur 11 où sont installés un brûleur et au moins un échangeur de chaleur.Au niveau de la tubulure 13 est prévu le dispositif suivant l'invention, ladite tubulure constituant la paroi intérieure d'une canalisation chauffée par ce que, par ilintermédiaire de la paroi du tube intérieur 6, les gaz chauds cèdent de la chaleur à l'air frais circulant dans l'espace annulaire 8. L'air ainsi chauffé chauffe la paroi intérieure de la tubulure 13. Du fait du rayonnement émanant du brûleur ou de l'échangeur de chaleur installés dans l'intérieur 11, la paroi 13 subit un chauffage supplémentaire de sorte que le fluide circulant dans l'intérieur 14 est normalement moins chaud que la paroi 13; mais le contraire est également possible, par exemple au moment de la mise en marche de l'appareil.L'intérieur 14 comporte un corps 15 en cuivre massif, qui y est fixé à l'aide de moyens calorifuges, par exemple des entretoises 16 en matière plastique de dimensions assez réduites puisqu'il leur faut seulement supporter la pression résultant de l'écoule- ment du fluide. Des deux côtés du corps 15 sont prévues deux sondes thermométriques, soit des résistances au silicium 17 et 18 qui comportent des fils de connexion 19 conducteurs de chaleur et d'électricité, qui sont reliés au corps 15, liaison réalisée de sorte que la chaleur cédée aux fils de connexion 19 par la tubulure 13 soit rapidement transmise au corps 15. Comme celui-ci, bon conducteur de chaleur, est exposé au fluide en circulation, il est assuré que la température de ce corps soit égale à celle du fluide. Si le corps 15 a la forme d'une plaque disposée diamétralement dans la tubulure circulaire 13, il est possible d'obtenir dans la tubulure une circulation d'air exempte assez largement de remous. La sonde 17 est chauffée électriquement, tandis que la température de la sonde 18 dépend de celle du fluide. Cette sonde 18 non chauffée électriquement pourrait être appliquée directement sur le corps 15, la sonde chauffée 17 par contre doit être installée à une certaine distance de ce corps. De la fig. 2 ressort une réalisation du corps 15 en forme de cylindre creux constitué par un tube en cuivre qui porte à sa face intérieure une couche d'isolement électrique. Sur la paroi intérieure 20 sont disposées les deux sondes thermométriques au silicium 17 et 18. La paroi extérieure 21 du corps 15 peut être une surface métallique non traitée. Il va de soi que les deux résistances 17 et 18 sont disposées de sorte à réduire si possible au minimum des répercussions mutuelles entre elles. S'il n'est pas possible de les éviter, il faudrait en tout cas veiller à placer la sonde 17, chauffée électriquement, en aval de la sonde 18, non chauffée. il est en tout cas prévu que dans l'une ou plusieurs des entretoises 16 sont logées les fils électriques 19 qui doivent traverser la tubulure 13. Si la tubulure 13 est suffisamment courte, il se peut que les fils 19 n'aient pas à percer la paroi de la tubulure 13. Les signaux émis par l'anémomètre peuvent alors être appliqués à un régulateur de type connu pour a) maintenir constant ou b) faire varier en fonction de certaines grandeurs (alimentation en gaz) le débit d'air à travers la chambre de combustion de l'appareil. Dans le cas le plus simple, on pourrait aussi envisager à faire débloquer l'alimentation en gaz seulement par un signal déterminé équivalent à un seuil de débit d'air donné. Revendications 1. Dispositif pour mesurer la vitesse d'écoulement d'un fluide, notamment de l'air, circulant dans une canalisation munie d'une paroi, comprenant une sonde thermométrique dotée d'une résistance chauffée électriquement et munie de fils de con- nexion, caractérisé par le fait que les fils de connexion (19) sont en liaison thermique avec un corps (15) bon conducteur de chaleur, exposé d'une part au fluide, et bien calorifugé d'autre part vis-à-vis de la paroi (13).- 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractéri sé par le fait que le corps (15) est une plaque (fig. 1). 3. Dispositif suivant la revendication 2, caractéri sé par le fait que, la canalisation (13) ayant une section circulaire, la plaque est dispose diamétralement dans l'intérieur (14) de la cana lisation. 4. Dispositif suivant la revendication 2 ou 3, ca ractérisé par le fait que la plaque est en cer- met d'alumine. 5. Dispositif suivant la revendication 2 ou 3, ca ractérisé par le fait que la plaque est en résine époxydique à charge de verre, revêtue au moins sur un côté d'une couche de cuivre. 6. Dispositif suivant la revendication 1, caractéri sé par le fait que le corps (15) a la forme d'un tube (fig. 25. 7. Dispositif suivant la revendication 6, caractéri sé par le fait que le corps tubulaire consiste intérieurement, au niveau des points de contact des fils de connexion (19), en un corps métalli que muni d'une isolation électrique. 8. Dispositif suivant la revendication 5 ou 6, ca ractérisé par le fait que la ou les sondes ther mcmétriques sont disposées sur la paroi intéri eure (20) du corps (15). 9. Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que le corps (15) sert en même temps de support pour l'organe surveil lant les sondes thermométriques.