Brevet FR2638510A1 — publié le 19900504

Dispositif de chauffage pour véhicules automobiles et structures similaires, équipé d'un brûleur à vaporisation pour combustible liquide La présente invention se rapporte à un dispositif de chauffage pour véhicules automobiles et structures simi- laires, équipé d'un brûleur à vaporisation pour combustible liquide. Il existe différents types de chauffages exté- rieurs ou chauffages fixes pour véhicules automobiles, aéro- nefs et autres structures mobiles. Concernant la réalisation spécifique du brûleur, l'on établit par exemple une distinc- tion entre des brûleurs à répartition rotative, des brûleurs à atomisation sous pression et des brûleurs à vaporisation. La présente invention a trait au type mentionné en dernier lieu. Dans un tel brûleur à vaporisation, un carter pré- sente, sensiblement en son centre, une chambre de combustion dans laquelle de l'air comburant est insufflé axialement ou tangentiellement, par une soufflante à air comburant. Le vaporisateur se trouve dans la chambre de combustion - très souvent radialement par rapport à cette chambre de combus- tion -. Dans des dispositifs de chauffage classiques, ledit vaporisateur consiste en une bougie incandescente à hélice incandescente dénudée, à l'intérieur d'un corps cylindrique dans la région périphérique duquel, équipée par exemple d'une garniture fibreuse, l'on introduit du combustible. Ce combustible se vaporise par enclenchement de la bougie in- candescente, pour s'enflammer lorsque la température d'in- flammation est atteinte. Or, l'on a constaté que la mise en marche d'un tel chauffage fixe à brûleur à vaporisation soulève, dans cer- taines circonstances, des difficultés étant donné que la température atteinte par la bougie incandescente dépend, très fortement, de la tension de service considéree. Cepen- dant, il est bien connu que la tension de service est soumi- se, dans un véhicule automobile, à des fluctuations consi- dérables - indépendamment de la condition de charge et d'au- tres contraintes imposées à la batterie de bord -, si bien que la mise en marche du brûleur a lieu tantôt prématuré- ment, tantôt tardivement, en fonction de la tension de ser- vice précisément disponible. Par ailleurs, il a été établi que la bougie incan- descente accuse une carbonisation apres une certaine durée de service, ce qui rend le fonctionnement encore plus insta- ble lors du processus de démarrage. Cette carbonisation est imputable au fait que de l'air et du combustible parviennent jusqu'à la bougie incandescente. L'invention a pour objet de fournir un dispositif de chauffage pour véhicules automobiles et structures simi- laires, garantissant une mise en marche fiable du brûleur. Conformément à l'invention, cet objet est atteint par le fait qu'une bougie incandescente du type barrette est prévue dans le vaporisateur; et par le fait qu'une électrode de haute tension est installée à proximité du va- porisateur, en vue du démarrage du brûleur. De préférence, la bougie incandescente du type barrette est disposée de façon que le processus de vaporisa- tion ait lieu avec obturation hermétique. L'invention permet de renoncer aux bougies incan- descentes à hélice incandescente dénudée, utilisées précé- demment de manière traditionnelle. L'inflammation s'opère à l'aide d'une bougie d'allumage (électrode de haute tension). De la sorte, le processus de mise en marche du brûleur du dispositif de chauffage devient indépendant de la tension. La température régnant sur le vaporisateur excède, d'une manière stable, une valeur d'environ 300 C. Dans un perfectionnement de l'invention, il est prévu que le vaporisateur soit disposé sensiblement sur l'axe médian longitudinal du brûleur, avec délivrance d'air tan- gentielle. En principe, la soufflante à air comburant peut être implantée axialement, de telle sorte que l'air corDu- rant soit insufflé de manière substantiellement axisymé:rique dans la chambre de combustion. Dans ce cas, le vaporisateur occupe une position radiale par rapport à cette chambre de combustion. Cependant, dans la forme de réalisation préfé- rentielle précitée de l'invention, la délivrance de l'air comburant a lieu tangentiellement, tandis que le vaporisa- teur est disposé axialement. Cela autorise une structure compacte de l'ensemble du dispositif de chauffage. Dans une variante de l'invention, il est prévu que le vaporisateur présente un corps cylindrique perforé - par exemple en un métal ou en une céramique - muni d'une pièce criblée intégrée ou d'une garniture fibreuse incorpo- rée, cependant que la bougie incandescente du type barrette est logée centralement dans ledit corps cylindrique. Dans une autre variante, le vaporisateur consiste en un tube à chaleur qui ceinture la bougie incandescente du type barret- te. Le tube à chaleur ("heat pipe") est connu par lui-même. Dans ce tube à chaleur, un transfert thermique s'opère du côté basse température au côté température élevée, sans aucu- ne influence extérieure. L'invention tire parti de cette propriété. La délivrance du combustible a lieu du côté basse température, tandis que la sortie de vapeur vers la chambre de combustion se déroule de l'autre côté du tube à chaleur. La bougie incandescente d'amorçage est pratiquement isolée, de manière hermétique, de la délivrance d'air. Le combusti- ble vaporisé pénètre dans la chambre de combustion avec une température suffisamment élevée. Dans cette variante écale- ment, il est préférentiellement prévu une délivrance d'air tangentielle. Outre les avantages exposés ci-avant, parmi les- quels l'accent doit être mis sur le fait qu'on évite la pré- sence d'une hélice incandescente dénudée, l'invention offre avantageusement la possibilité d'effectuer une surveillance de la flamme à l'aide de l'électrode de haute tension. Il est procédé à cette fin, sur l'électrode de haute tension, au mesurage d'une tension qui est engendrée par l'ionisation au voisinage de cette électrode, et disparaît lors de 'a suppression de la flamme. L'invention va à présent être décrite plus en dé- tail à titre d'exemples nullement limitatifs, en regard du dessin annexe sur lequel: la figure 1 est une coupe longitudinale d'une partie d'un chauffage extérieur pour véhicules automobiles, équipé d'un brûleur à vaporisation; et la figure 2 illustre une forme de réalisation de l'invention, modifiée par rapport à la forme de réalisation d'après la figure 1. La figure 1 montre, par une illustration simpli- fiée, une partie d'un brûleur à vaporisation d'un disposi- tif de chauffage extérieur pour un véhicule automobile. L'illustration porte sur la région centrale d'un carter 1, sur lequel une soufflante à air comburant actionnée par un moteur électrique est bridée, de préférence latéralement, en vue de la délivrance tangentielle d'air comburant. Un tu- be-foyer non illustre,' situé du côté droit sur la figure 1, est entouré par un échangeur thermique. Un vaporisateur 2 est retenu dans le carter, con- centriquement à l'axe longitudinal de ce carter cylindri- que 1. Le vaporisateur 2 comporte un corps cylindrique 3 en forme de godet, consistant en un métal, et le long des parois externes duquel une garniture fibreuse 4 est instal- lee. L'espace interne restant loge une bougie incandescente 6 du type barrette qui est retenue, sur le carter, par l'in- termédiaire d'un culot disposé du côté gauche, et est rac- cordee à une source de tension par l'entremise de câbles appropriés. Une conduite 5 à combustible debouche tangentiel- lement dans le corps cylindrique 3. Une électrode 8 de haute tension, retenue sur le carter par l'intermédiaire d'un système de retenue 7 et oc- cupant une position radiale par rapport au corps cylindri- que 3, reçoit une impulsion d'inflammation de haute tension en vue de la mise en marche du brûleur. Une flamme, engen- dree dans une chambre de combustion 9, chauffe un fluide ca- loporteur par l'intermédiaire de l'échangeur thermique men- tionné, non représenté sur le dessin. Pour provoquer le démarrage du brûleur à vaporisa- 263851O tion, l'on met en marche une pompe doseuse de combustible, non illustrée dans ce cas, de sorte que du combustible af- flue dans le vaporisateur 2 par l'intermédiaire de la con- duite 5. Dans ce vaporisateur, le combustible se répartit dans la garniture fibreuse 4, la vaporisation ayant alors lieu avec obturation hermétique, lorsque la bougie incandes- cente 6 du type barrette est enclenchée. La soufflante à air comburant a, par exemple, été enclenchée simultanément à l'enclenchement de la pompe doseuse de combustible, si bien que de l'air comburant mélangé à du combustible vapo- risé pénètre dans la chambre de combustion 9. Après un cer- tain temps, une impulsion d'inflammation est délivrée à l'électrode 8 de haute tension, ce qui enflamme le mélange. Après que la température de service a été attein- te, la bougie incandescente 6 du type barrette est déclen- chée et le vaporisateur demeure en équilibre thermique. Lors de la mise hors fonction du brûleur, la dé- livrance de combustible est tout d'abord isolée, tandis que la soufflante à air comburant peut continuer de teurner pen- dant un certain temps pour brûler du combustible résiduel provenant du vaporisateur, cependant que la bougie incandes- cente du type barrette peut également demeurer enclenchée durant cette période de post-combustion. En mode opératoire stationnaire, une surveillance de la flamme doit avoir lieu dans ou sur le brûleur. Dans l'agencement illustré sur la figure 1, la surveillance de la flamme s'opère à l'aide de l'électrode 8 de haute ten- sion par l'intermédiaire de laquelle, au moyen d'un mesu- reur de tension, l'ionisation peut être établie au voisi- nage de l'électrode de haute tension. La figure 2 montre une variante de l'invention, particulièrement préférentielle dans ce cas. Sur la figure 2, des parties identiques à celles de la figure 1 sont dé- signées par des indices de référence correspondants. Des parties similaires comparables sont repérées par des réfé- rences numériques augmentées du chiffre de la vingtaine. Un vaporisateur 22 consiste, dans ce cas, en un tube 23 à cha- leur, dans l'espace interne duquel la bougie incandescente 6 263851 0 du type barrette est installée par l'intermédiaire d'une couche intercalaire criblée 24. Une conduite 25 à combusti- ble débouche dans la région de l'extrémité externe de la- dite bougie. A proximité de la chambre de combustion, le vapo- risateur possède une sortie 30 de vapeur à la face extrême de la bougie incandescente 6 du type barrette. Cette sortie de vapeur est un compartiment aplati, percé de plusieurs orifices radiaux menant à la chambre de combustion. Le tube 23 à chaleur exerce un effet tel que de l'énergie thermique est transférée de la gauche vers la droite, sur la figure 2, c'est-à-dire vers le côté plus chaud. De ce fait, du combustible vaporisé sort de la ré- gion entourant la bougie incandescente 6 du type barrette, il pénètre dans la sortie 30 de vapeur et, de là, dans la chambre de combustion dans laquelle ladite vapeur est mélan- gee à de l'air comburant insufflé, de préférence, tangen- tiellement. Là encore, l'inflammation a lieu par l'intermé- diaire d'une électrode 8 de haute tension qui autorise éga- lement une surveillance de la flamme. Il va de soi que de nombreuses modifications peu- vent être apportées au dispositif décrit et représenté, sans sortir du cadre de l'invention. -R E V E N D I C A T I 0 N S- 1. Dispositif de chauffage pour véhicules automo- biles et structures similaires, équipé d'un brûleur à vapo- risation pour combustible liquide, dispositif caractérisé par le fait qu'une bougie incandescente (6) du type barrette est prévue dans le vaporisateur (2; 22); et par le fait qu'une électrode (8) de haute tension est installée à proxi- mité du vaporisateur, en vue du démarrage du brûleur. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractéri- sé par le fait que la bougie incandescente (6) du type bar- rette est agencée pour le mode de fonctionnement avec ob- turation hermétique. 3. Dispositif selon la revendication i ou 2, carac- térisé par le fait que le vaporisateur (2; 22) est disposé sensiblement sur l'axe médian longitudinal du brûleur, avec délivrance d'air tangentielle. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 3, caractérisé par le fait que le vaporisateur (2) présente un corps cylindrique perforé (3) muni d'une pièce criblée intégrée ou d'une garniture fibreuse incorpo- rée (4), cependant que la bougie incandescente (6) du type barrette est logée centralement dans ledit corps cylindrique (3). 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 3, caractérisé par le fait que le vaporisateur est réalisé sous la forme d'un tube à chaleur (23), ceintu- rant la bougie incandescente (6) du type barrette. 6. Dispositif selon les revendications 4 et 5, caractérisé par le fait que l'électrode (8) de haute tension est agencée radialement par rapport au vaporisateur (2; 22), et sert simultanément à la surveillance opérationnelle du brûleur.