Brevet FR2602029A1 — publié le 19880129

L'invention concerne les appareils de chauffage à combustibles solides et elle s'applique plus particulièrement à la régulation de la combustion dans ces appareils0 On sait que le réglage de l'allure de combustion d'un appareil de chauffage à combustibles solides sseffectue par le contrôle de la quantité d'air comburant qui entre dans le foyer de l'appareil0 Ce réglage se fait soit en agissant manuellement directement sur orifice d'entrée d'air par l'intermédiaire doun volet, soit en agissant manuellement sur la commande d'un thermostat0 Dans le cas du réglage manuel direct, l'utilisateur règle le volet d'air selon l'allure désirée.Pendant la combustion, le tirage s'accélère de sorte qugil doit intervenir à nouveau pour ralentir l'allure et tenter d'obtenir une combustion régulière. Le thermostat conventionnel, placé sur l'entrée de l'air, module l'arrivée de l'air dit "primaire" selon la température du foyer ou de l'environnement proche, I1 agit en fermant l'arrivée dvair lorsque la température augmente et en l'ouvrant lorsque la température baisse.La fermeture du thermostat, soit automatique par l'intermédiaire de la chaleur produite, soit manuelle au moyen dgun bouton de réglage, provoque une privation d'air au foyer de appareil qui entraI- ne le ralentissement de la combustion0 La plupart des appareils de chauffage à combustibles solides possèdent une entrée d'air secondaire qui aboutit en partie haute du foyer et qui a pour objet de parachever la combustion des gaze Cet air secondaire est soit pris directement à l'extérieur par une ouverture fixe ou obturable à la main, soit emprunté au flux d'air primaire régulé par le thermostat0 La disposition rappelée ci-dessus d'alimentation en air primaire et secondaire des appareils de chauffage à combustibles solides présente des inconvénients0 Ainsi, dans le cas d'une entrée d'air secondaire au travers d'un orifice fixe, la quantité d'air admise est touJours la même et, généralement, elle sera trop faible en allure vive et trop importante en allure ralentie. I1 n'est en effet pas pensable d'attendre de l'utSisateur qu'il agisse sur le réglage de l'air secondaire chaque fois que l'allure de l'appareil se modifiera, I1 en résulte, à allure vive, une émission de gaz imbrûlés qui est source de pollution atmosphérique et provoque des pertes de chaleur. Dans le cas où 1V air secondaire est emprunté au flux d'air primaire, avec ou sans régulation thermostatique de ce dernier, la fermeture de l'air primaire entrain automatiquement la privation de l'air secondaire0 Cette privation d'air secondaire intervient alors à un moment extrêmement néfaste puisque Iginertie thermique du foyer va engendrer une formation de gaz qu1il faudrait brûler en post-combustion par un apport d'air secondaire I1 en résulte une pollution par éva- cuation à l'atmosphère de ces gaz imbrûlés.D'autre part, après un fonctionnement à allure ralentie (par exemple pour la nuit), la réouverture du clapet d'air primaire en vue de relancer l'allure de combustion entraine un excès d'air secondaire qui agit comme un coupe-tirage. La présente invention a pour objet de remédier aux inconvénients exposés ci-dessus des systèmes connus de régulation de la combustion des appareils de chauffage à combustibles solides, et elle propose à cet effet un procédé et un dispositif de régulation, simples et peu onéreux, qui augmentent le rendement de l'appareil de chauffage dans les allures lentes et vives, qui assurent une souplesse de fonctionnement accrue et qui diminuent de façon importante la pollution atmosphérique due à l'évacuation des fumées, Selon le procédé de l'invention, la chambre de combustion de l'appareil de chauffage reçoit de façon connue à sa partie inférieure un flux réglable d'air primaire dont le débit augmente lorsque la température dans cette chambre diminue (et inversement), et ce procédé se caractérise par le fait qu'on introduit simultanément en partie haute de ladite chambre de combustion un flux réglable d'air secondaire dont le débit augmente avec la température dans ladite chambre, et inversement. Le dispositif plus particulièrement adapté à la miseen-oeuvre du procédé selon l'invention comprend un premier thermostat qui commande- ltouverture d'un clapet d'arrivée d'air primaire débouchant sous le foyer de l'appareil lorsque la température dans la chambre de combustion de l'appareil diminue, et une arrivée d'air secondaire indépendante de l'arrivée d'air primaire et débouchant en partie haute de la chambre de combustion, un second thermostat agissant sur un clapet associé à l'arrivée d'air secondaire, en sens inverse dudit premier thermostat, en commandant l'ouverture de ce clapet par l'élévation de la température dans la chambre de combustion (et inversement). On comprend qu'avec le dispositif selon l'invention, en cas de chauffage à forte allure, le premier thermostat régulant l'arrivée d'air primaire va provoquer la fermeture du clapet qui lui est associé. L'inertie thermique du foyer va engendrer la formation de gaz et, en même temps, va maintenir l'arrivée d'air secondaire qui permettra de brûler ces gaz en post-combustion et d'éviter ainsi la pollution de l'atmosphère tout en augmentant le rendement thermique0 Lorsque, en raison de la fermeture de l'arrivée d'air primaire, la température va chuter, l'arrivée d'air secondaire sera alors diminuée par l'action du second thermostat. Lorsqu'une relance du feu sera demandée postérieurement par le premier thermostat commandant l'arrivée d'air primaire, celle-ci ne sera alors pas gênée par un excès d'arrivée d'air secondaire. Le fonctionnement simultané et en sens inverses des thermostats primaire et secondaire maintiendra ainsi automatiquement et en permanence le Juste équilibre des besoins en air primaire et en air secondaire pour une combustion opti malte. Pour bien faire comprendre le dispositif selon llinven- tion, on en décrira ci-après, à titre d'exemples sans caractère limitatif, deux formes d'exécution préférées en référence au dessin schématique annexé dans lequel la figure 1 est une vue en coupe verticale transversale d'un appareil de chauffage fonctionnant au bois, équipé du dispositif de régulation selon l'invention la figure 2 est une coupe prise selon la ligne II-II de la figure I la figure 3 est une coupe verticale transversale d'un appareil de chauffage fonctionnant au charbon, équipé du dispositif de régulation selon l'invention ; et la figure 4 est une coupe prise selon la ligne IV-IV de la figure 3. En référence aux figures 1 et 2 on a représenté un appareil de chauffage fonctionnart au bois avec, à l'intérieur du corps de chauffe, une chambre de combustion 1 limitée à sa partie inférieure par une grille 2. Sous la grille 2 se trouve l'espace 3 de réception des cendres, avec un tiroir 4 s'ouvrant vers l'avant pour l'évacuation de ces cendres. Audessus du tiroir 4 s'ouvre la porte frontale 5 d'alimentation en combustible. L'espace inférieur 3 communique avec l'extérieur par l'intermédiaire dgun clapet 6 d'admission d'air primaire dont l'actionnement est commandé par un thermostat 70 Ce thermos- tat 7 est sensible à la température au niveau du foyer de l'appareil et commande la fermeture du clapet 6 lorsque la température du foyer augmente. Inversement, le thermostat 7 commande l'ouverture du clapet 6 lorsque la température du foyer diminue. L'appareil comporte un second orifice d'admission d'air 8, dit orifice d'alimentation en air secondaire, conçu pour pouvoir être obturé par un clapet 9. L'orifice 8 débouche,- à l'extrémité dgun conduit 10 ménagé entre la paroi interne réfractaire 11 et la paroi extérieure 12 du corps de chauffe, en partie haute de la chambre de combustion 1. Le mouvement du clapet 9, réglant l'arrivée d'air secondaire dans la chambre de combustion, est commandé par un thermostat 13 qui agit en sens inverse du thermostat 7 c'est-à-dire que ltouver- ture du clapet 9 répond à une élévation de la température au voisinage du foyer et, inversement, la fermeture du clapet 9 répond à un abaissement de la température. Le fonctionnement du dispositif se comprend immédiatement d'après la description qui précède, Lorsque, l'appareil ayant fonctionné à allure vive, on désire commander son passage à allure réduite, le thermostat 7 commande la fermeture du clapet 6 en interrompant l'arrivée d'air primaire sous la grille 2. L'inertie thermique du foyer tend alors à engendrer une formation de gaz à l'intérieur de la chambre 1 mais, le niveau de température n'ayant pas encore baissé à l'intérieur de cette chambre, le thermostatl3 agit pour conserver le clapet 9 ouvert en assurant une alimentation d'air secondaire qui permet de brûler ces gaz en post-combustion avant de les évacuer, en évitant ainsi une pollution de l'atmosphère.Au fur et à mesure que la température à l'intérieur de la chambre de combustion va décroître, en raison de la coupure de l'admission d'air primaire, le thermostat 13 commandera la coupure du clapet 9 d'arrivée d'air secondaire. Inversement, lorsqu'après fonctionnement à allure réduite on désire accélérer l'allure de combustion de ltappa- reil, le thermostat 7 commande l'ouverture du clapet 6 d'admission d'air primaire0 En raison de l'inertie thermique du foyer le thermostat 13 ne commandera pas immédiatement l'ouverture du clapet 9 d'admission d'air secondaire en évitant ainsi un effet de coupe-tirage. C'est seulement lorsque la température à l'intérieur de la chambre de combustion va s'élever que le clapet 9 s'ouvrira pour assurer les conditions d'une combustion optimale. Le dispositif représenté aux figures 3 et 4 pour équiper un appareil de chauffage fonctionnant au charbon est exactement semblable à celui qui vient dgêtre décrit en référence aux figures 1 et 2, et l'on a utilisé les mimes chiffres de référence pour désigner les mêmes éléments. Comme on le voit, le conduit 10 d'alimentation en air secondaire débouche dans la partie haute de la chambre de combustion 1, à l'intérieur du volume délimité d'une part par la paroi Il de cette chambre et, d'autre part, par la paroi 14 de séparation avec la trémie 15 d'alimentation en charbon fermée par la porte 16. Le fonctionnement du dispositif étant identique à celui décrit en référence aux figures 1 et 2, il ne sera pas nécessaire de le décrire à nouveau. On comprendra que la description ci-dessus a été donnée à titre d'exemple, sans caractère limitatif, et que des adjonctions ou des modifications constructives pourraient y être apportées sans sortir du cadre de l'invention définie par les revendications annexées. R E V E N D i C A T i O N S. 1. Procédé de régulation de la combustion d'un appareil de chauffage à combustible solide, selon lequel on introduit en partie basse de la chambre de combustion (1) de l'appareil un flux réglable d'air primaire dont le débit augmente lorsque la température dans la chambre de combustion (1) de l'appareil diminue, et inversement, caractérisé par le fait qu'on introduit simultanément en partie haute de la chambre de combustion (1) un flux réglable d'air secondaire dont le débit augmente avec la température dans la chambre de combustion (1), et inversement. 2. Dispositif pour la mise-en-oeuvre du procédé selon la revendication 1, comprenant un premier thermostat (7), qui commande l'ouverture d'un clapet d'arrivée d'air primaire (6) débouchant sous le foyer de l'appareil lorsque la température dans la chambre de combustion (1) de appareil diminue, et une arrivée d'air secondaire (8) indépendante de l'arrivée d'air primaire et débouchant en partie haute de la chambre de combustion (1), caractérisé par un second thermostat (13) agissant sur le clapet (9) d'arrivée d'air secondaire en sens inverse dudit premier thermostat (7), en commandant l'ouverture de ce clapet (9) par l'élévation de la température dans la chambre de combustion (1).