Brevet FR2829565A1 — publié le 20030314

APPAREIL A GAZ AVEC BRÛLEUR EN PARTIE BASSE, EQUIPE DE MOYENS DE SECURITE, ET CHAUFFE-EAU EN FAISANT APPLICATION La présente invention concerne des perfectionnements apportés aux appareils à gaz, et notamment aux chauffe-eau à gaz, comportant un brûleur à gaz disposé en partie basse dudit appareil et au voisinage d'une surface sous-jacente à cet appareil. Dans certains pays (notamment Amérique du Nord : USA et Canada), des chauffe-eau/chauffe-bain à gaz de ce type équipent non seulement des habitations individuelles, mais aussi des locaux industriels tels que des garages ou ateliers de réparation automobiles. Dans ce dernier type d'installation, il a été constaté de très nombreux accidents par inflammation des vapeurs d'essence involontairement projetée au voisinage immédiat de la base des appareils, là où se trouve le brûleur à gaz. Pour éviter de tels accidents, les appareils ont été modifiés et munis de grillages anti-déflagrants devant les entrées d'air primaire nécessaire au fonctionnement du brûleur. Toutefois cette solution n'est pas satisfaisante : compte tenu de l'environnement sale et poussiéreux dans les lieux d'implantation des appareils, les grillages, qui doivent être à mailles assez fines, s'encrassent relativement rapidement et freinent l'arrivée d'air primaire : il en résulte alors un fort accroissement du taux de CO et un risque sérieux d'asphyxie. Dans d'autres cas, les appareils ont été aménagés avec des chambres de combustion étanches alimentées en air primaire par des tuyaux verticaux dont les orifices d'entrée sont surélevés par rapport à la surface (en général le sol) sur laquelle repose l'appareil et sur laquelle l'essence liquide risque d'être déversée avec formation, au-dessus, de vapeurs d'essence stagnante. Là encore, cette solution n'est pas satisfaisante car elle impose une modification de la structure de base des appareils. L'invention a pour but de proposer une solution perfectionnée particulièrement efficace sur le plan de la sécurité, qui s'accommode d'un environnement sale, qui ne nécessite aucune modification de la structure de base des appareils et qui, de ce fait, peut s'appliquer non seulement aux appareils neufs, mais aussi aux appareils déjà existants par une modification simple, et qui finalement n'entraîne pas un surcoût trop élevé. A ces fins, un appareil à gaz tel que mentionné au préambule, se caractérise, étant agencé conformément à l'invention, en ce qu'il comporte en outre : - une veilleuse de contrôle d'atmosphère raccordée à l'alimentation en gaz du brûleur et comportant un orifice d'entrée d'air primaire auquel est raccordé un tube dont l'orifice libre est situé en dessous du niveau du brûleur à gaz, et - des moyens de détection de la température de la flamme de ladite veilleuse qui sont fonctionnellement couplés à des moyens de coupure de l'alimentation en gaz du brûleur principal. Grâce à un tel agencement, l'alimentation en gaz du brûleur principal est interrompue lorsque les moyens de détection de température détectent un refroidissement de la flamme de la veilleuse qui est causé par un enrichissement en gaz du mélange (présence de vapeurs dans l'air primaire ou obstruction de l'arrivée d'air par une phase liquide, notamment essence liquide). De façon préférée, l'orifice libre dudit tube est situé à proximité immédiate de la surface de support de l'appareil, c'est-à-dire qu'il est situé aussi près que possible de cette surface afin d'être assuré que le dispositif de sécurité agira dès que les vapeurs et/ou un liquide (essence) apparaîtront sur la surface sous-jacente, tout en laissant toutefois un passage suffisant pour que l'aspiration d'air primaire puisse se faire en quantité suffisante et que la veilleuse puisse fonctionner normalement en l'absence d'essence. En particulier, dans un mode d'installation habituel, l'appareil repose sur le sol et l'extrémité libre du tube est alors située à proximité immédiate du sol. Dans un exemple de réalisation efficace et simple, les moyens de détection de la température de la flamme comprennent un thermocouple. Comme cela ressort clairement des explications qui précèdent, les dispositions de l'invention trouvent une application particulièrement intéressante, bien que non exclusive, dans des chauffe-eau à gaz. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui suit d'un mode de réalisation préféré de l'invention donné uniquement à titre d'exemple non limitatif. Dans cette description, on se réfère aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une vue schématique en coupe d'un appareil à gaz aménagé conformément à l'invention ; et - les figures 2A à 2C sont des schémas illustrant les moyens de sécurité incorporés selon l'invention dans l'appareil de la figure 1 et montrés dans respectivement trois configurations fonctionnelles différentes. En se référant tout d'abord à la figure 1, un appareil à gaz du type visé par l'invention est représenté sous la forme d'un chauffe-eau à gaz 1, puisqu'il s'agit là d'une application préférée, bien que non exclusive, des dispositions de l'invention. Le chauffe-eau 1 comprend, très succinctement, une enveloppe externe ou caisse 2 formant habillage et renfermant une cuve à eau 3 à la base de laquelle est situé au moins un brûleur à gaz 4. Au-dessus du brûleur 4 s'étend une cheminée 5 d'évacuation des gaz de combustion, qui traverse verticalement la cuve à eau 3 et s'ouvre à l'atmosphère en haut de la caisse 2. La caisse 2 est montée ou supportée de façon telle que son fond se trouve au voisinage d'une surface sousjacente 6. Par exemple, en pratique, la caisse 2 repose sur une surface de support tel que le sol 6 à l'aide d'un piètement 7 de relativement faible hauteur de sorte que le brûleur à gaz 4 se trouve relativement proche de cette surface de support. Le fond 8 de la caisse 2 est ouvert, ou présente des ouvertures pour le libre passage de l'air ambiant en direction du brûleur 4 (air primaire). On comprend dès lors que, si un liquide facilement évaporable et facilement inflammable tel que l'essence est projeté sur le sol 6 au voisinage immédiat de l'appareil 1 ou sous celui-ci, toutes les conditions sont réunies pour que des vapeurs d'essence, voire des gouttes d'essence liquide soient entraînées avec l'air primaire jusqu'au brûleur et modifient dangereusement les conditions de fonctionnement de celui-ci. Conformément à l'invention, on prévoit, sans modifier la structure de base qui vient d'être décrite, d'adjoindre dans l'appareil 1 un dispositif de sécurité comprenant une veilleuse de contrôle d'atmosphère 9, raccordée à l'alimentation en gaz du brûleur 4, qui comporte un orifice d'entrée d'air primaire auquel est raccordé un tube 10 de prise d'air dont l'extrémité libre 11 est située en dessous du niveau du brûleur à gaz 4. En outre, on adjoint à la veilleuse 9 des moyens 12 de détection de la température de la flamme 15 de la veilleuse 9, ces moyens 12 étant fonctionnellement couplés 13 à des moyens de coupure 14 (robinet motorisé par exemple) de l'alimentation en gaz du brûleur principal 4. De façon simple et efficace, les moyens 12 de détection de la température de flamme de la veilleuse 12 sont constitués par un thermocouple dont le seuil est réglé en relation avec la température de la flamme 13 de la veilleuse en fonctionnement normal, c'est-à-dire lorsque la veilleuse est alimentée en air primaire pur. Pour que le fonctionnement du dispositif de sécurité soit efficace, il est souhaitable qu'il interrompe le fonctionnement du brûleur 4 dès l'apparition des premières vapeurs d'essence ou des premières traces d'essence liquide. Pour cela, il est préférable que l'orifice 11 du tube de prise d'air 10 soit situé aussi près que possible de la surface de support 6, en veillant toutefois à ce qu'il subsiste un passage libre suffisant pour que, en fonctionnement normal, l'air puisse facilement pénétrer dans le tube en quantité satisfaisante, pour que le brûleur 4 soit normalement alimenté en air primaire et fonctionne correctement. Le dispositif de sécurité mis en oeuvre selon l'invention fonctionne de la façon suivante. En fonctionnement normal (figure 2A), l'air pur est aspiré par l'orifice 11 du tube 10 et la veilleuse 9 délivre une flamme 15 dirigée axialement et ayant une température prédéterminée qui est détectée par le thermocouple 12. Celui-ci, compte tenu de son réglage de seuil, délivre un signal qui, par la ligne 13, commande le maintien à l'ouverture des moyens de coupure 14 d'alimentation en gaz du brûleur principal 4. En cas d'apparition de vapeurs d'essence 16 (figure 2B, sur laquelle les vapeurs d'essence sont schématisées par des points), ces vapeurs 16 sont entraînées avec l'air par l'orifice 11 du tube 10. La présence des vapeurs d'essence dans la veilleuse 9 entraîne une modification des rapports d'air et de gaz avec un affaiblissement notable du volume d'air. Il en résulte un refroidissement important de la température de la flamme 15'de la veilleuse. Ce refroidissement de la flamme est immédiatement détecté par le thermocouple 12 qui émet alors un signal commandant alors la fermeture des moyens de coupure 14 d'alimentation en gaz du brûleur principal 4. En présence d'essence liquide 17 (fig. 2C, sur laquelle l'essence liquide est schématisée par des tirets), ce liquide obstrue l'orifice 11 du tube 10 et l'air ne parvient plus à la veilleuse 9. Privée d'oxygène, la flamme 15''de la veilleuse se déforme et ne chauffe plus le thermocouple 12. Immédiatement, celui-ci émet un signal commandant la fermeture des moyens de coupure 14 d'alimentation en gaz du brûleur principal 4. De façon intéressante, les moyens de coupure 14 d'alimentation en gaz peuvent être constitués sous forme d'un robinet ou vanne multifonctionnelle à commande électromagnétique qui est sensible à la force électromotrice générée par le thermocouple 12. REVENDICATIONS 1. Appareil à gaz (1), comportant un brûleur à gaz (4) disposé en partie basse dudit appareil et au voisinage d'une surface (6) sous-jacente à cet appareil, caractérisé en ce qu'il comporte en outre : - une veilleuse de contrôle d'atmosphère (12) raccordée à l'alimentation en gaz du brûleur et comportant un orifice d'entrée d'air primaire auquel est raccordé un tube (10) dont l'orifice libre (11) est situé en dessous du niveau du brûleur à gaz (4), et - des moyens (12) de détection de la température de la flamme (15) de ladite veilleuse qui sont fonctionnellement couplés à des moyens (14) de coupure de l'alimentation en gaz du brûleur principal (4), ce grâce à quoi l'alimentation en gaz du brûleur principal est interrompue lorsque les moyens de détection de température détectent un refroidissement de la flamme de la veilleuse qui est causé par un enrichissement en gaz du mélange (présence de vapeurs dans l'air primaire ou obstruction de l'arrivée d'air par une phase liquide). 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'orifice libre (11) dudit tube d'aspiration d'air (10) est situé à proximité immédiate de la surface (6) sousjacente à l'appareil. 3. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il repose sur le sol (6) et en ce que l'orifice libre (11) du tube d'aspiration d'air (10) est situé à proximité immédiate du sol (6). 4. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les moyens de détection de la température de la flamme comprennent un thermocouple (12). 5. Chauffe-eau à gaz, caractérisé en ce qu'il est agencé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4.