Brevet FR2624591A1 — publié le 19890616

La présente invention concerne un appareil chauffé par un brûleur à gaz à mélange préalable, avec un antire- tour de fumée comportant une arrivée de gaz de combustioh, une entrée d'air ambiant et une sortie de gaz de combus- tion/air, l'entrée d'air ambiant étant munie d'une sonde, ainsi qu'avec un organe régulateur de la combustion. Un tel appareil a fait l'objet du brevet DE-A 3 527 706 visant d'éviter tout risque pour les personnes se -trouvant dans le local o est installé l'appareil. Le critère commandant l'arrêt de l'appareil est une différence de température entre deux points à l'intérieur de l'antiretour de fumée. A cet effet sont prévues deux sondes thermométriques. Les signaux émis par ces sondes sont appréciés, et suivant le résultat de cette apprécia- tion, la soupape de gaz est fermée, ou l'appareil continue à marcher. Cette solution connue présente l'inconvénient qu'un seul seuil est déterminant, ce qui a pour conséquence que l'utilisateur doit, le cas échéant, renoncer à la fourni- ture de chaleur par l'appareil, bien qu'il soit peut être relativement simple de maintenir l'appareil en état de mar- che par d'autres moyens. La présente. invention a donc pour but d'adjoindre à l'appareil un ventilateur, qu'il soit incorporé dans l'ap- pareil ou monté dans le tuyau d'évacuation des fumées. En d'autres termes, le ventilateur peut ou constituer un élé- ment de l'appareil ou être un ensemble monté à l'extérieur. L'invention concerne donc, pour réaliser une telle évacua- tion des gaz de combustion assistée par ventilateur, un organe régulateur qui agit sur le nombre de tours du ven- tilateur et la section de passage de la soupape de gaz et - 2 - 2624591 comporte à cet effet deux comparateurs dont les entrées reçoivent d'une part les signaux émis par deux seuils de commande et, de l'autre, le signal de la ou des sondes pré- vues à l'entrée d'air ambiant de l'antiretour de fumée, la sortie des comparateurs agissant par l'intermédiaire d'un organe de réglage discontinu sur la vitesse du moteur d'entraînement du ventilateur. Grâce à une telle disposition générale, il est pos- sible de prévoir non seulement un ventilateur qui marche- rait par tout ou rien, mais d'adapter la vitesse du ven- tilateur à la charge momentanée, partielle ou pleine, de l'appareil. L'adaptation pourrait être réalisée par l'as- piration complète par le ventilateur des gaz de combustion de l'appareil chauffé au gaz, et l'admission de seulement une partie déterminée d'air ambiant. L'invention permet donc de rééquiper des appareils ne-donnant pas satisfac- tion faute d'un ventilateur, d'un ventilateur et d'un or- gane régulateur pour obtenir une évacuation satisfaisan- te des gaz de combustion, sans, le cas échéant, devoir ac- cepter un mauvais rendement par suite de la marche conti- nue d'un ventilateur-aérateur. Ci-après, un exemple de réalisation de l'invention est expliqué plus en détail avec les figures du dessin à l'appui. La fig. 1 montre un montage schématique, la fig. 2, un diagramme. Un appareil chauffé au gaz 1 présente un échangeur de chaleur 2 chauffé par un brûleur à gaz 3 à mélange pré- alable, alimenté par un tuyau de gaz 4 qui comporte une soupape de gaz 6 munie d'un électro-aimant 5. L'appareil 1 est logé dans une enveloppe 7 qui forme, à l'intérieur, une chambre de combustion 8 qui abrite l'échangeur de cha- leur 2 et le brûleur 3. La chambre de combustion 8 se ter- mine par un antiretour de fumée 9 qui comprend une première entrée 10 pour les gaz de combustion venant de l'échangeur de chaleur 2, une entrée d'air ambiant 11 et une sortie 12 -3- permettant l'évacuation du mélange d'air/gaz de combustion. Cette sortie débouche dans un tuyau d'évacuation o, con- formément à l'invention, est prévu un ventilateur 13, qui pourrait tout aussi bien être monté à part. Dans l'enve- loppe 7 ou l'antiretour de fumée 9 sont disposées deux son- des thermométriques 14 et 15, la sonde 14 contrôlant lrar- rivée de gaz de combustion 10, et la sonde 15, l'entrée d'air ambiant 11. Chacune des sondes est reliée par une ligne 16 respectivement 17 à un montage 18 dont la sortie 19 est reliée aux entrées 20 de trois comparateurs 21, 22 et 23. Les autres entrées 24, 25 et 26 des comparateurs 21 à 23 sont alimentées en des tensions qui déterminent certains seuils. Une sortie 27 du premier comparateur 21 communique avec un régulateur 28 qui agit sur l'électro-aimant 5 de l'électrovalve 6 en ce sens que l'électro-aimant dégage par échelons ou en continu la section de passage de la val- ve. La ligne 27 transmet au régulateur 28 seulement un si- gnal de déblocage, le signal commandant l'ouverture de l'é- lectrovalve 5/6 étant fourni par un autre élément du ré- gulateur 28 qui pourrait aussi faire fonction de régula- teur de température de sortie de l'appareil chauffé au gaz. Les deux sorties 29 et 30 des comparateurs 22 et 23 sont reliées à un organe de réglage discontinu 31 dont la sortie 32 communique avec le moteur du ventilateur 13. L'or- gane régulateur 33 comprend les éléments 14 à 32. Quant au fonctionnement de l'appareil; il est suppo- sé sans ventilateur. En conséquence, le brûleur 3 est ali- menté en gaz de sorte que l'eau dans l'échangeur de cha- leur 2 soit chauffée jusqu'à la température de consigne. L'appareil chauffé au gaz pourrait être aussi bien ure chau- dière qu'un chauffe-eau à circulation ou un chauffe-eau instantané; voire un aérotherme. Si alors l'évacuation des gaz- de combustion par le tuyau 12 est insuffisante, ces gaz arrivent, par l'orifi- ce servant primitivement d'entrée d'air ambiant 11, dans -4- 4 -2624591 le local o est installé l'appareil, ce qui, à la longue, se traduit par une combustion malsaine représentant pour les personnes habitant le local, un danger certain. C'est ici que l'invention, grâce aux sondes thermométriques 14 et 15, au ventilateur et au montage régulateur, peut por- ter remède. Si, le ventilateur, les sondes thermométriques et l'or- gane de contrôle installés, il y a échappement de gaz de combustion par l'entrée d'air ambiant 11 de l'antiretour de fumée, l'augmentation de température qui en résulte est enregistrée par la sonde 15. En conséquence, la différen- ce de température entre les sondes 14 et 15 diminue. Mais il n'y va pas seulement de la différence de température, mais aussi de la valeur absolue des températures, c'est- à-dire que la différence doit être appréciée en conséquen- ce. Un signal électrique en fonction de ladite différen- ce de température est appliqué à la sortie 19 et est com- paré aux trois seuils valables pour les entrées 24, 25 et 26. Si le seuil pour l'entrée 24 est supérieur, l'électro- aimant 5 de l'électrovalve 6 est mis hors circuit, l'ap- pareil est arrêté. Cela signifie que le seuil de l'entrée 24 définit une marche de l'appareil, qui ne peut en aucun cas être maintenue. Comme l'évacuation des gaz de combustion peut être assurée, comme on sait, à l'aide d'un ventilateur, les deux autres seuils pour les entrées 25 et 26 servent à empêcher l'arrêt qui vient d'être décrit. Si l'évacuation des gaz de combustion sans ventilateur est suffisante, la diffé- rence de température entre les sondes 14 et 15 est si éle- vée que le comparateur 23 provoque, par l'action du régu- lateur 31, une diminution de la vitesse ou un arrêt du ven- tilateur. L'efficacité de l'évacuation des gaz de combus- tion allant diminuant, la différence de température entre les sondes 14 et 15 diminue de sorte qu'à un moment donné le seuil de commande pour l'entrée 25 est atteint. Si la valeur descend au-dessous de ce seuil, le régulateur 31 - 5 - 2624591 émet un signal provoquant une augmentation de la vitesse du moteur d'entraînement du ventilateur 13. L'évacuation de gaz de combustion étant ainsi améliorée, la différen- ce de température entre les sondes 14 et 15 augmente de nouveau. Il est en conséquence possible quil y ait marche intermittente de l'appareil, déterminée par les seuils 25 et 26 ou le seuil 25 seul. La sécurité provoquant l'arrêt de l'appareil reste tout de même opérante, et ce au moment o en dépit de la vitesse maximum du ventilateur, l'évacuation des gaz de combustion ne peut pas être assurée, c'est-à-dire au mo- ment o le signal appliqué à la sortie 19 est inférieur au seuil 24. Le fonctionnement du montage respectivement de l'ap- pareil suivant la fig. 1 est maintenant décrit à l'aide du diagramme de la fig. 2. Sur l'abscisse.est inscrite la température T14 relevée par la sonde 14, sur l'ordonnée, la différence de température entre les sondes 14 et 15. Les courbes 35 à 37 définissent un espace 38 au-des- sous de la courbe 35, un espace 39 entre les courbes 35 et 36, un espace 40 entre les courbes 37 et 36 ainsi qu'un espace 41 au-dessus de la courbe 37. L'espace 38, soit l'es- pace au-dessous de la courbe 35, est qualifié de zone ren- dant inévitable l'arrêt de l'appareil par la fermeture de l'électrovalve 5/6. Si le fonctionnement s'établit à un niveau correspon- dant à l'espace 39, c'est-à-dire au-dessous de la courbe 36, le ventilateur doit marcher à plein régime. Dans l'es- pace 40, c'est-à-dire au-dessous de la courbe 37, la vi- tesse du ventilateur doit se situer entre un minimum et le maximum. Audessus de la courbe 37, c'est-à-dire-.dans l'espace 41, le ventilateur peut être arrêté. La position d'une courbe correspond aux différences de température en fonction de la température relevée par la sonde 14, et pour lesquelles le signal à la sortie 19 coïncide avec la valeur de seuil respective, la courbe 37 -.6- correspondant au seuil Si, la courbe 36, au seuil 32 et la courbe 35, au seuil S3. Pour les appareils sans venti- lateur, c'est toujours le seuil Si et la coupure de l'élec- trovalve à gaz qui prennent effet, l'invention ne s'appli- quant alors qu'aux seuils S2, S3 et aux comparateurs 22 et 23 ainsi qu'à l'organe de réglage discontinu 31. Quant à la différence de températures T14 - T15, il faut noter qu'à des températures élevées au niveau de la sonde 14, résultant par exemple d'une température élevée de l'eau à chauffer dans l'échangeur de chaleur 2, ou de la marche à plein régime du brûleur, cette différence doit être plus grande que lorsque les températures enregistrées par la sonde 14 sont plus faibles, par suite d'une charge réduite de l'appareil. Ces données expliquent la position des courbes 35 à 37. La réalisation conformément à l'invention permet aus- si de prévoir à la place des deux comparateurs 22 et 23 et des seuils S2 et S3, un régulateur proportionnel. Dans ce cas, le signal sur la ligne 19 correspond à la valeur effective des données de l'état de fonctionnement actuel par rapport aux courbes de la fig. 2. Cette valeur effec- tive est comparée à une valeur prescrite en fonction du seuil S2.- La vitesse du moteur est réglée compte tenu de l'écart de consigne. A la place du comparateur 22, il est prévu un amplificateur à action proportionnelle, et le com- parateur 23 est supprimé. A la place d'une ou de deux sondes thermométriques 14 et 15, on peut aussi prévoir à l'entrée d'air ambiant 11 de l'antiretour de fumée, soit au point o se monte la sonde 15, un.anémomètre qui agit sur l'air ambiant qui pé- nètre dans l'antiretour. S'il y a inversion du courant, celui-ci est apprécié. Si les conditions d'écoulement chan- gent à l'entrée d'air ambiant, il y a émission d'un signal équivalent à celui des deux sondes thermométriques,- qui peut être apprécié et est caractérisé par une variation constante. -7 - A la place de l'organe de réglage discontinu 31, on pourrait aussi prévoir un régulateur de vitesse commandant le moteur 13 du ventilateur. Il faudrait alors un capteur non représenté pour pouvoir contrôler l'écart de vitesse à rattraper. Les appareils 1 pouvant être sans ventilateur, comme il a été dit au début, il est nécessaire de prévoir la pos- sibilité de rééquiper un tel appareil marchant dans de mau- vaises conditions de fonctionnement, d'un ventilateur et d'un organe de réglage de la vitesse dudit ventilateur. Il est nécessaire à cet effet ou de sortir la ligne 19 de l'appareil pour pouvoir relier les comparateurs 22 et 23 ou le régulateur proportionnel et le régulateur de vites- se à ce potentiel, ou de prévoir de série un montage ré- gulateur pour le ventilateur, ce qui permettrait de le met- tre simplement en place, en cas de besoin. Dans ce cas, la ligne 32 doit se trouver en dehors de l'appareil. - 8 - 2624591 Revendications 1. Appareil chauffé par un brûleur à gaz à mélange pré- alable avec antiretour de fumée, avec une arrivée de gaz de combustion, une entrée d'air ambiant et une sortie de gaz de combustion/air et au moins une son- de à l'entrée d'air ambiant ainsi qu'avec un organe régulateur de la combustion, caractérisé par le fait qu'en cas d'évacuation des gaz de combustion assis- tée par ventilateur, l'organe régulateur (33) agit sur le nombre de tours du ventilateur (13) et compor- te à cet effet deux comparateurs (22, 23) dont les entrées (25, 26) reçoivent les signaux émis par deux seuils de commande (52, 53), et les autres entrées, le signal de la ou des sondes (14, 15) prévues à l'en- trée d'air ambiant (11) de l'antiretour de fumée, et que la sortie des comparateurs agit par l'intermédiai- re d'un organe de réglage discontinu (31) sur le moteur d'entraînement (13) du ventilateur. 2. Appareil chauffé au gaz suivant la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il est prévu un régulateur proportionnel ou un seul comparateur recevant d'une part la valeur effective enregistrée par la ou les sondes (14, 15) et, de l'autre, une valeur de consigne, et que la vitesse du ventilateur est réglée par un organe de réglage discontinu (31).