Brevet FR2775334A1 — publié le 19990827

L'invention se rapporte à un dispositif d'asservissement du débit d'air au débit de gaz admis au brûleur d'une chaudière à gaz du type étanche ou atmosphérique. Dans ces appareils il est habituel de rechercher à modeler le régime d'admission du gaz au brûleur en fonction de la puissance recherchée. Cela nécessite par conséquent d'asservir parfaitement le débit d'air frais nécessaire à la combustion, au débit de gaz admis aux injecteurs, cet air frais devant être, comme on sait, en léger excès pour assurer une bonne conduction sans risque de débordement des gaz brûlés. Mais à petite puissance cet excès d'air est trop important ce qui a pour effet de diminuer la température des fumées et donc l'efficacité de l'échange thermique, entraînant une chute de rendement de 5 à 6 % dès que la puissance est inférieure à 60% de la puissance nominale. L'invention vise à résoudre ce problème en proposant un dispositif d'asservissement direct du débit d'air au débit de gaz, quelle que soit la valeur de ce dernier. L'objet de l'invention est donc un dispositif d'asservissement du débit d'air au débit de gaz admis au brûleur d'une chaudière à gaz comportant un clapet d'admission gaz audit brûleur qui est commandé par un actionneur à fonctionnement proportionnel à la puissance recherchée, dispositif selon lequel le clapet gaz est mécaniquement lié à une persienne mobile pouvant se déplacer vis à vis d'une persienne fixe munie d'ouïes d'aération pour la distribution d'air secondaire au brûleur, afin que l'ouverture des ouïes soit directement asservie à celle du clapet gaz. Un montage avantageux du dispositif selon l'invention consiste en un clapet gaz qui obture un orifice entre une chambre d'admission du gaz et une chambre de sortie vers le brûleur, le clapet rappelé par un ressort étant monté sur une tige coulissante qui traverse l'orifice et relie l'actionneur à la persienne mobile. Ainsi l'air secondaire en excédant qui ne traverse pas les persiennes, est dévié à l'extérieur de la jupe chaude canalisant les gaz de combustion vers l'échangeur, en direction du boîtier coupe-tirage ou de la hotte d'évacuation de l'appareil. En se référant aux dessins annexés, on va décrire des exemples de réalisation de l'invention qui en feront apparaître des caractéristiques particulières et des avantages. Les figures 1 et 2 sont une représentation schématique du dispositif d'asservissement respectivement en position de fermeture du clapet gaz, et en position d'ouverture. Les figures 3 et 4 montrent schématiquement la circulation d'air secondaire respectivement dans une chaudière atmosphérique et dans une chaudière étanche. La figure 5 présente une vue en coupe d'un mode de réalisation préférentiel du dispositif. Les figures 1 et 2 montrent schématiquement comment est réalisé le dispositif d'asservissement. En amont d'une rampe de brûleur non représentée, est intercalé dans le circuit gaz un boîtier 9 comportant une chambre 10 d'admission du gaz et une chambre de sortie 11 vers le brûleur. Les deux chambres communiquent par un orifice 12 fermé par un clapet 2 monté sur une tige coulissante 3 traversant de façon étanche la chambre 10. Le clapet est rappelé en position de fermeture par un ressort 8. La tige 3 traverse aussi l'orifice 12 et la chambre de sortie 11 jusqu a un moteur pas à pas 1 qui pourrait aussi être tout autre actionneur proportionnel à la puissance recherchée. De l'autre côté la tige est reliée à une persienne mobile 4 qui dans la représentation des figures 1 et 2, coulisse audessus d'une persienne fixe 5 disposant d'ouïes d'aération 6 pour la distribution d'air secondaire au brûleur. Les ouïes d'aération 6 forment une rangée d'ouvertures de dimensions équivalentes à celle des rangées de lamelles 21 portées par la persienne mobile 4. On voit à la figure 1 que les ouïes sont obturées par les lamelles rectangulaires 21 de la persienne fixe, tandis qu'à la figure 2 les ouïes sont complètement dégagées. Quand le moteur 1 commande l'ouverture du clapet gaz 2 à l'encontre de la force de rappel du ressort 8 (figure 2), le déplacement de la tige 3 se transmet à la persienne mobile 4 qui ouvre progressivement les ouïes d'aération 6 quand le clapet passe progressivement du petit débit gaz au grand débit gaz et inversement lors de la fermeture. On a ainsi un asservissement direct entre le débit d'air traversant les persiennes et le débit de gaz traversant le boîtier 9. La forme des ouïes d'aération de la persienne mobile et de la persienne fixe est calculée pour que le rapport air-gaz soit constant lors du déplacement linéaire du clapet gaz 2. Le fait que la persienne mobile 4 soit mécaniquement solidaire du clapet gaz grâce à la tige 3, garantit l'hygiène de la combustion. En effet il ne peut y avoir de défaut d'air puisque le clapet gaz ne peut pas être ouvert en position grand débit sans que les ouïes d'aération soient également ouvertes. La figure 3 montre comment circule l'air secondaire dans une chaudière équipée du dispositif décrit ci-dessus. En amont du boîtier 9 de distribution, une électrovanne de sécurité 7 est placée dans le conduit 13 d'arrivée de gaz. L'air secondaire pénètre dans l'appareil sous les persiennes mobile 4 et fixe 5, pour atteindre le brûleur 14. Les gaz chauds passent dans la jupe chaude 18 qui les canalise vers l'échangeur 15 puis vers le boîtier du coupe-tirage 16, à la partie supérieure de l'appareil. Dans le cas représenté à la figure 3, et selon une variante de réalisation, c'est la persienne fixe 5 qui ferme la base de la chambre de combustion, tandis que la persienne mobile 4 est placée juste au-dessous. L'air secondaire en excédent qui ne passe pas sous les persiennes, pour une combustion à rendement constant, est dévié par l'extérieur, comme indiqué par les flèches 17, en direction du boîtier coupe-tirage. Le brûleur 14, la jupe chaude 18 et l'échangeur 15 forment un bloc de combustion étanche, de telle sorte que l'air secondaire nécessaire à la combustion passe sous le brûleur à travers les persiennes. Avec une telle disposition, on assure la sécurité positive du système, puisque l'électrovanne de sécurité 7, placée en amont du boîtier 9 et donc du clapet 2, n'est ouverte que si l'électronique de commande et de contrôle de l'appareil détecte un mouvement du moteur 1. Ainsi, si le moteur est bloqué en position minimum ou maximum avant la demande d'allumage du brûleur, il n'y aura pas d'arrivée de gaz au brûleur et par conséquent il y aura verrouillage du système de défaut de détection de flamme. Si pour une raison quelconque le moteur se bloquait lorsque le brûleur est allumé, l'électronique détecterait cette absence de mouvement et couperait l'alimentation de l'électrovanne 7. On peut aussi s'affranchir de l'électrovanne de sécurité si le ressort de rappel 8 intégré au clapet gaz 2 ou au moteur 1, permet la fermeture directe du clapet en cas de coupure d'alimentation électrique. La figure 4 illustre comment s'effectue la répartition de l'air secondaire sur une chaudière étanche. Dans ce cas le brûleur 14, la jupe chaude 18 et l'échangeur 15 forment un bloc de combustion étanche. Le montage des persiennes et du boîtier 9 est analogue à celui de la figure 3. L'air secondaire admis à l'intérieur de l'enceinte étanche 19 est canalisé vers le bas selon les flèches 17 avant d'atteindre les persiennes 4,5. Comme dans le cas précédent, l'air en excèdent qui ne passe pas vers le brûleur est dévié par l'extérieur de la jupe 18 vers la hotte d'évacuation 20. La figure 5 montre un mode de réalisation préférentiel du dispositif décrit précédemment. On y retrouve avec les mêmes références, les éléments présentés schématiquement à la figure 1. On notera que le clapet gaz est un clapet profilé permettant un passage de gaz du petit débit au grand débit, en direction des persiennes d'admission d'air non représentées. Enfin selon une variante de réalisation non représentée, la liaison mécanique que constitue la tige 3, entre le clapet 2 et la persienne mobile 4 (figures 1 et 2) est remplacée par une liaison électronique. En effet, pour des raisons d'encombrement ou de simplicité de construction, il peut être plus aisé d'avoir un moteur pas à pas pour la commande du mécanisme gaz et un moteur pas à pas pour la commande de la persienne mobile. Ces deux moteurs pas à pas sont commandés par une seule et même électronique et de façon simultanée. Lorsque l'électronique demandera au moteur pas à pas de déplacer le clapet gaz de x mm, le moteur pas à pas lié à la persienne 4 se déplacera des y mm ou y = f(x). REVENDICATIONS 1. Dispositif d'asservissement du débit d'air au débit de gaz admis au brûleur d'une chaudière à gaz comportant un clapet d'admission gaz audit brûleur qui est commandé par un actionneur à fonctionnement proportionnel à la puissance recherchée caractérisé en ce que le clapet gaz (2) est lié à une persienne mobile (4) pouvant se déplacer vis à vis d'une persienne fixe (5) munie d'ouïes d'aération (6) pour la distribution d'air secondaire au brûleur (14), afin que l'ouverture des ouïes soit directement asservie à celle du clapet gaz. 2. Dispositif d'asservissement selon la revendication 1 caractérisé en ce que le clapet gaz (2) obture un orifice (12) entre une chambre (10) d'admission de gaz et une chambre de sortie (11) vers le brûleur, le clapet rappelé par un ressort (8) étant monté sur une tige coulissante (3) qui traverse l'orifice et relie mécaniquement l'actionneur (1) à la persienne mobile (4). 3. Dispositif d'asservissement selon la revendication 1 caractérisé en ce que la persienne fixe (5) dispose d'ouïes d'aération (6) qui forment une rangée d'ouvertures de dimensions équivalentes à celles des rangées de lamelles (21) portées par la persienne mobile (4). 4. Dispositif d'asservissement selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'air secondaire en excédant, ne traversant pas les persiennes (4,5) est dévié à l'extérieur de la jupe chaude (18) canalisant les gaz de combustion vers l'échangeur (15), en direction du boîtier coupe tirage ou de la hotte d'évacuation de l'appareil. 5. Dispositif d'asservissement selon la revendication 1 caractérisé en ce que le clapet gaz (2) est électroniquement lié à la persienne mobile (4), deux moteurs pas à pas pour le mécanisme gaz et pour la persienne mobile étant commandés simultanément par une seule et même électronique.