Brevet FR2687212A1 — publié le 19930813

Perfectionnements aux dispositifs de sécurité pour chaudières à gaz à flux forcé d'air ou analogues. L'invention est relative aux dispositifs de sécurité équipant les générateurs de calories destinés à chauffer de l'eau à des fins de chauffage et/ou de puisage, générateurs pour lesquels les calories sont engendrées par combustion, à la sortie de brûleurs appropriés, d'un mélange composé de gaz combustible sous pression et d'un courant d'air soufflé ou "forcé", les produits gazeux de la combustion étant recueillis dans une conduite ou cheminée d'évacuation. Elle concerne plus particulièrement, parmi ces dispositifs, ceux qui sont destinés à arrêter automatiquement le fonctionnement du générateur de calories, par au moins coupure de l'admission du gaz au brûleur, dès que le soufflage de l'air est interrompu ou plus généralement dès que le débit des produits gazeux de combustion passe, en diminuant, au-dessous d'un seuil prédéterminé. Une insuffisance du débit de l'air pourrait en effet être dangereuse, car elle peut se traduire dans certaines conditions par une combustion incomplète ou même nulle du gaz combustible sous pression et par la diffusion de gaz toxiques dans l'enceinte où se trouve le générateur si l'étanchéité de celui-ci n'est pas suffisante. L'invention vise également le cas où les dispositifs de sécurité du genre en question seraient en outre utilisés pour assurer le pilotage d'une vanne à gaz ou d'un ensemble de vannes air-gaz. L'invention vise plus particulièrement encore, parmi les dispositifs de sécurité du genre en question, ceux qui comprennent, noyé dans le courant de l'air soufflé, généralement dans la conduite d'évacuation, un venturi traversé par au moins une portion de ce courant et dont le col est relié à un pressostat. La dépression crééeSaudit col varie dans le meme sens que le débit du courant gazeux traversant le venturi et l'on dispose ainsi d'un moyen pour déterminer les insuffisances du débit dudit courant. Malheureusement, la plage des dépressions engendrées par un tel venturi pour les différentes valeurs du courant gazeux concerné est extrêmement étroite, étant inférieure au millibar. Les dispositifs de sécurité correspondants doivent donc être extrêmement sensibles et leur construction relève plutôt de l'horlogerie que de la mécanique habituellement mise en oeuvre dans le domaine des générateurs de calories : ils sont donc relativement coûteux et leur efficacité est sujette à caution. L'invention a pour but, surtout, de remédier à ces inconvénients en augmentant la plage de la pression exploitable pour déclencher la sécurité. A cet effet, les dispositifs de sécurité du genre en question selon l'invention sont essentiellement caractérisés en ce que leur pressostat est d'un type différentiel comprenant un boîtier divisé en deux chambres par une membrane étanche et déformable, en ce que l'une de ces chambres est reliée au col du venturi et en ce que l'autre chambre est reliée à une sonde débouchant en aval du ventilateur de soufflage, avec son embouchure orientée vers l'amont par rapport au courant gazeux soufflé. Dans des modes de . réalisation préférés, on a recours en outre à l'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes - l'embouchure de la sonde se présente sous la forme d'une extrémité biseautée d'un tronçon de tube dont l'axe est sensiblement perpendiculaire à la direction de circulation des gaz, - le venturi et la sonde sont constitués par un meme corps monté dans la conduite d'évacuation des produits de la combustion. L'invention comprend, mises à part ces disposi tions principales, certaines autres dispositions qui s'utilisent de préférence en même temps et dont il sera plus explicitement question ci-après. Dans ce qui suit, l'on va décrire un mode de réalisation préféré de l'invention en se référant au dessin ci-annexé d'une manière bien entendu non limitative. La figure 1, de ce dessin, montre schématiquement un générateur de calories équipé d'un dispositif de sécurité conforme à l'invention. La figure 2 montre à plus grande échelle, en coupe axiale, la portion, d'un tel générateur, équipée d'un tel dispositif. Le générateur de calories 1 illustré sur la figure 1 est un chauffe-bain destiné à chauffer de l'eau circulant dans un serpentin 2 depuis une source appropriée 3 telle qu'un réseau de ville d'eau sous pression, en direction d'un robinet de puisage 4. Les calories sont engendrées par combustion, à la sortie d'un brûleur 5, d'un mélange composé par un gaz combustible sous pression délivré audit brûleur par une source appropriée 6 telle qu'un réseau de ville de gaz sous pression, et d'un courant d'air 7. Ce courant d'air 7 est entraîné ou "soufflé" par un ventilateur 8 disposé en aval du générateur 1, à l'orée d'un conduit d'évacuation 9 propre à recueillir les produits gazeux 10 de la combustion, conduit dont l'embou- chure aval est raccordée en 11 à l'extérieur 12 de la pièce 13 contenant le générateur 1. L'air constitutif du courant 7 peut être prélevé directement dans la pièce 13, alors suffisamment ventilée par au moins une ouverture 14 communiquant avec l'extérieur 12. Dans un mode de réalisation préféré, cet air est prélevé à l'extérieur 12 par l'intermédiaire d'une canalisation représentée en trait mixte en 15 et raccor dant de façon étanche le bord de l'ouverture 14 à la base du générateur 1. Il s'agit ici de protéger l'installation cidessus vis-à-vis d'une insuffisance du débit du courant gazeux "forcé" 10, que cette insuffisance soit due à une interruption du ventilateur 8, à une détérioration critique de l'une de ses caractéristiques ou à un encrassement local, par exemple au niveau de la conduite d'évacuation 9. Dans un tel cas en effet, il peut y avoir risque de mauvaise combustion ou risque de refoulement de produits gazeux toxiques dans la pièce 13, soit par la base du générateur si celle-ci n'est pas fermée, soit par les interstices correspondant à des défauts d'étanchéité du générateur, si celui-ci est d'un type dit "étanche". On prévoit à cet effet un capteur 16 sensible à la circulation des produits 10, capteur dont l'élément sensible est placé dans la conduite d'évacuation 9, ledit capteur étant propre à commander électriquement un appareil de sécurité 17 dès que le débit desdits produits 10 passe, en diminuant, au-dessous d'un seuil prédétermine. L'appareil 17 est notamment agencé, d'une façon connue en soi, pour couper l'alimentation du brûleur 5 en gaz en fermant automatiquement un robinet d'admission 18 interposé entre la source 6 et ledit brûleur 5. C'est plus spécialement le capteur 16 qui est concerné par la présente invention. On fait comprendre ici à ce capteur - un pressostat 19 comprenant un boîtier 20 équipé d'une membrane étanche et déformable 21 qui le divise en deux chambres A et B, - un venturi 22 monté de façon à être traversé par au moins une partie du courant 10, venturi dont le col 23 est relié à l'une A des deux chambres du boîtier 20, - et une sonde 24 reliée à l'autre chambre B et dont l'embouchure, disposée dans la conduite 9, est orientée vers l'amont par rapport au courant 10 circulant dans cette conduite. La sonde 24 est avantageusement constituée par un tronçon tubulaire dont l'extrémité débouchant dans la conduite 9 est biseautée et dont l'axe est perpendiculaire à la direction du courant 10 à son niveau. Dans ces conditions, lorsqu'un tel courant gazeux 10 circule dans la conduite 9, une portion de ce courant traverse le venturi 22 et crée au col 23 une dépression d qui varie dans le même sens que le débit dudit courant et la pression statique p qui résulte de l'existence de ce courant dans la conduite 9, pression appliquée à l'embouchure de la sonde 24, varie elle-même dans le même sens que le débit considéré. L'application conjointe de la dépression d sur une face de la membrane 21 et de la pression p sur l'autre face de cette membrane ont un effet cumulatif et la déformation qui en résulte de ladite membrane est beaucoup plus importante que si la seule cause de cette déformation avait été la dépression d, comme dans les dispositifs antérieurement connus. Toute réduction du débit du courant 10 dans la conduite 9 a pour double effet de diminuer simultanément la dépression d et la pression p, ce qui réduit la déformation de la membrane 21 et, lorsque cette déformation passe au-dessous d'un seuil prédéterminé, on observe l'actionnement d'un microcontact 25 qui a pour effet d'activer l'appareil 17 et de déclencher la mise en sécurité du générateur de calories. On peut estimer en première approximation que la plage de pression dont on dispose ainsi pour assurer la commande de la sécurité est pratiquement doublée par rapport à celle exploitable avec les dispositifs de sécurité antérieurement connus, ladite plage passant par exemple d'une valeur inférieure au millibar à une valeur voisine de 2 millibars. La sensibilité qui en résulte pour la commande de la sécurité est donc beaucoup moins rigoureuse que précédemment et l'on peut obtenir ainsi des résultats plus fiables avec des matériels plus robustes et moins coûteux. Dans le mode de réalisation plus explicitement représenté sur la figure 2, la conduite d'admission 15 de l'air au générateur de calories est supposée entourer la conduite d'évacuation 9 en formant une chemise autour de cette dernière. Dans le cas où une telle conduite 15 est prévue, quel que soit son emplacement ou sa forme, le venturi 22 peut être logé dans cette conduite 15 au lieu de l'être dans la conduite d'évacuation 9 : en effet, la dépression d que ce venturi a pour mission de capter est liée au seul débit du courant 10, lequel est alors directement proportionnel au débit du courant 7 d'air admis dans le générateur de calories 1. En suite de quoi, et quel que soit le mode de réalisation adopté, on obtient finalement un dispositif de sécurité dont la constitution, le fonctionnement et les avantages résultent suffisamment de ce qui précède. Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus spécialement envisagés ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes, notamment - celles où la sonde 24, présentant son embouchure ouverte vers l'amont par rapport au courant 10 à contrôler se présenterait sous la forme d'un tube de Pitot coudé en L, - celles où le venturi 22 et la sonde 24 seraient regroupés en un seul corps, monté à l'intérieur de la conduite d'évacuation 9, - celles où les déplacements de la membrane 21 seraient exploités non seulement à des fins de sécurité, mais aussi à des fins de pilotage ou asservissement de la vanne 18 ou d'un organe analogue tel qu'un ensemble de vannes air et gaz, - et celles où le générateur de calories 1 serait toujours un appareil destiné à chauffer de l'eau, mais non pas un chauffe-bain, cet appareil étant notamment une chaudière destinée à un chauffage central par circulation d'eau chaude dans des radiateurs, ladite chaudière pouvant avantageusement être d'un type mixte, c'est-à-dire utilisable également pour chauffer de l'eau sanitaire destinée au puisage. REVENDICATIONS 1. Dispositif de sécurité pour un générateur de calories (1) destiné à chauffer de l'eau, les calories étant engendrées par combustion, à la sortie d'un brûleur approprié (5), d'un mélange composé de gaz combustible sous pression et d'un courant d'air soufflé par un ventilateur (8), les produits gazeux de la combustion (10) étant recueillis dans une conduite d'évacuation (9), dispositif comprenant, noyé dans le courant de l'air soufflé, généralement dans la conduite d'évacuation, un venturi (22) traversé par au moins une portion de ce courant et dont le col (23) est relié à un pressostat (19), caractérisé en ce que le pressostat est d'un type différentiel comprenant un boîtier (20) divisé en deux chambres par une membrane étanche et déformable (21), en ce que l'une de ces chambres (A) est reliée au col (23) du venturi (22) et en ce que l'autre chambre (B) est reliée à une sonde (24) débouchant en aval du ventilateur de soufflage (8), avec son embouchure orientée vers l'amont par rapport au courant gazeux soufflé (10). 2. Dispositif de sécurité selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'embouchure de la sonde (24) se présente sous la forme d'une extrémité biseautée d'un tronçon de tube dont l'axe est sensiblement perpendiculaire à la direction de circulation des gaz (10). 3. Dispositif de sécurité selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le venturi (22) et la sonde (24) sont constitués par un même corps monté dans la conduite d'évacuation (9) des produits de la combustion (10).