Brevet FR2858392A1 — publié le 20050204

i Installation d'alimentation en combustible d'une chaudière à brûleur fioul participante d'une installation de chauffage et d'alimentation en eau chaude de locaux. Domaine technique de l'invention. L'invention est du domaine des installations de chauffage et d'alimentation en eau chaude de locaux. Elle a pour objet une installation d'alimentation en combustible d'une chaudière à brûleur fioul à air pulsé. 10 Etat de la technique. On rappelle qu'une installation de chauffage et d'alimentation en eau chaude d'un 15 local met communément en oeuvre une chaudière équipée d'un brûleur à fioul à air pulsé et d'au moins un échangeur d'eau. Le brûleur à fioul est alimenté en combustible à partir d'une installation comprenant une cuve de réserve de fioul, et est équipé d'une pompe d'amenée du fioul vers un gicleur. Une électrovanne autorise le passage sélectif du fioul vers le gicleur, au voisinage duquel sont 20 ménagés des moyens de production d'un arc électrique. Le brûleur comporte en outre une soufflerie pour générer l'air pulsé, et des moyens de commande pour piloter les différents organes électriques qu'il comporte, ces moyens de commande étant placés sous la dépendance de moyens de contrôle du fonctionnement de la chaudière, mettant en oeuvre des thermostats notamment. 25 Le circuit d'alimentation comprend des conduites d'acheminement du fioul depuis la cuve vers la pompe. Au moins une partie de ce circuit est organisé en boucle pour une circulation continue du fioul à l'intérieur de cette boucle, la fraction nécessaire de combustible étant prélevée au besoin hors du circuit en boucle 30 pour être acheminée vers le gicleur. De manière courante, un pot muni d'un filtre est placé sur le circuit en boucle pour retenir d'éventuelles impuretés du combustible. Selon une première variante, dite monotube, les conduites du circuit en boucle sont ménagées en partie sur le circuit d'alimentation en combustible. Le pot muni du filtre est dans ce cas relié à la cuve par une conduite principale d'alimentation. Selon une deuxième variante, dite bitube, le circuit en boucle constitue en son entier le circuit d'alimentation mettant en relation la cuve et la pompe. Les mises en oeuvre des différents organes que comporte le brûleur sont effectuées suivant un cycle de fonctionnement prédéfini. De manière courante et 10 pour un cycle de fonctionnement donné, les moyens de commande du brûleur dans une première étape, mettent sous tension les différents organes électriques, provoquant notamment la mise en oeuvre de la pompe et de la soufflerie, communément entraînées à partir d'un même organe moteur. Les moyens de commande du brûleur comprennent des moyens de temporisation, pour 15 commander dans une deuxième étape l'ouverture de l'électrovanne et la production l'arc électrique de mise à feu du fioul, après une durée prédéterminée de circulation préalable du fioul à l'intérieur du circuit en boucle. On connaît par ailleurs dans le domaine des moteurs à combustion appliqués 20 notamment au domaine automobile, la technique consistant à ajouter de l'eau à un carburant, tel qu'essence ou analogue, pour favoriser la combustion totale de ce dernier. Cette technique vise notamment à limiter les rejets polluants et l'encrassement des organes utiles à la combustion du carburant, à la motorisation et à l'évacuation des imbrûlés. On pourra notamment se reporter aux brevets 25 W00235070 (PISKUNOV SEMEN EVSEEVICH), EP0313086 (HARRIER Gmbh), US3606868 (MAARTEN VOODG) et EP0263443 (ZUGOL AG) qui décrivent des dispositifs mettant en oeuvre une telle technique. Au regard de ces dispositifs, une difficulté à surmonter pour exploiter la technique 30 susvisée d'apport d'eau à du carburant réside dans l'hétérogénéité entre ces liquides. Pour favoriser leur mélange, il est proposé soit d'apporter l'eau à l'état de vapeur, soit de réaliser une émulsion entre l'eau et le fioul pour alimenter le moteur à combustion. Dans ce dernier cas, une autre difficulté à surmonter réside dans la disponibilité de l'émulsion, et plus particulièrement dans le maintien de son homogénéité au moins extemporanément au besoin en carburant. Il en ressort que ces difficultés à surmonter rendent délicate la transposition de tels dispositifs, qui sont organisés pour l'alimentation en combustible d'un moteur à combustion, au domaine des installations de chauffage et d'alimentation en eau 10 chaude de locaux. Il en découle finalement que les habitudes dans ce domaine, sont de maintenir l'utilisation du fioul comme combustible pour l'alimentation du brûleur de la chaudière, au détriment de l'encrassement des installations et de l'environnement. En effet et communément, les efforts des concepteurs portent sur l'amélioration du rendement du brûleur pour réduire la consommation en 15 combustible, et notamment sur l'agencement des moyens de distribution du fioul vers le gicleur et des moyens de réglage de l'air pulsé. Objet de l'invention. Le but général de la présente invention est de proposer une installation d'alimentation en combustible d'une chaudière à brûleur fioul, qui permettent de réduire les imbrûlés du combustible pour éviter l'encrassement des organes de la chaudière et les rejets polluants. Plus particulièrement la présente invention, à partir d'une démarche inhabituelle dans le domaine, propose une telle installation pour alimenter le brûleur en combustible à base de fioul additionné d'eau en vue, à la manière connue dans le domaine automobile notamment, de réduire les imbrûlés et de limiter 30 I'encrassement de la chambre de combustion de la chaudière préjudiciable au rendement de cette dernière. L'installation proposée par la présente invention est une installation du genre pour l'alimentation en combustible d'un brûleur fioul à air pulsé équipant une chaudière à échangeur d'eau participante d'un système de chauffage et d'alimentation en eau chaude de locaux. Une telle installation comprend une cuve de réserve de fioul en relation avec une pompe d'amenée du fioul vers un gicleur que comporte le brûleur, par l'intermédiaire d'un circuit d'alimentation en combustible. Ce circuit comprend en partie des conduites agencées entre elles pour former un circuit en boucle 10 d'acheminement du fioul depuis la cuve vers la pompe. Un pot muni d'un filtre est placé sur le circuit d'alimentation pour retenir d'éventuelles impuretés du combustible. Par ailleurs, le brûleur est équipé de moyens de commande pour la mise en oeuvre selon un cycle de fonctionnement prédéfini des différents organes qu'il comporte, dont la pompe, une soufflerie pour la production d'air pulsé, une 15 électrovanne d'admission du combustible nécessaire au brûleur vers le gicleur, et des moyens de production d'un arc électrique placés au voisinage proche du gicleur pour la mise à feu du combustible. Ce cycle de fonctionnement prédéfini consiste notamment à mettre en oeuvre la pompe et la soufflerie préalablement à l'ouverture de l'électrovanne et à la production de l'arc électrique par 20 I'intermédiaire de moyens de temporisation participant des moyens de commande du brûleur. Selon la présente invention, une telle installation est principalement caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens d'amenée en quantité définie de l'eau du 25 réseau d'alimentation des locaux vers un pot de réserve interposé sur le circuit en boucle et en relation avec une conduite principale d'amenée du fioul depuis la cuve vers le pot de réserve. Ce dernier est équipé d'un agitateur motorisé, agitateur à hélice ou analogue notamment, pour mélanger le fioul et l'eau. Le pot muni du filtre est quant à lui placé sur la conduite principale d'amenée du fioul en 30 provenance de la cuve. Ces dispositions sont telles qu'une émulsion destinée à circuler à travers le circuit en boucle est préparée et entretenue à l'intérieur du pot de réserve. Pour éviter un maintien permanent du mélange de l'eau et du fioul à l'état d'émulsion, il est plus particulièrement proposé de placer la mise en oeuvre des moyens moteurs de l'agitateur sous la dépendance de la mise en oeuvre de la pompe. Ces dispositions sont telles que l'émulsion est préparée 5 extemporanément et maintenue durant le cycle de fonctionnement du brûleur, préalablement à l'ouverture de l'électrovanne d'admission du combustible vers le gicleur et à la production de l'arc électrique. Les moyens d'amenée de l'eau du réseau comprennent notamment une conduite 10 d'amenée d'eau reliant le réseau à ladite conduite principale d'amenée du fioul en provenance de la cuve. Des moyens de délivrance sélective et précise de l'eau comprenant une électrovanne, au moins, sont préférentiellement placés sur cette conduite d'amenée d'eau. L'eau est délivrée vers le pot en quantité prédéterminée, sélectivement à partir desdits moyens de commande sous la 15 dépendance desquels sont placées l'ouverture et la fermeture de la dite électrovanne. Les moyens de délivrance sélective et précise de l'eau associent plus particulièrement et successivement un régulateur de pression de l'eau en 20 provenance du réseau, ladite électrovanne et un débitmètre de précision, ces organes étant indifféremment distincts ou confondus au moins deux à deux. Plus particulièrement, il est nécessaire de vérifier si le réseau d'eau est équipé du régulateur de pression, taré à 3 bars à la manière courante. En cas d'absence de 25 ce régulateur, il sera nécessaire de l'installer. On relèvera que la pression du combustible circulant à l'intérieur de l'installation étant largement inférieure à la pression d'eau à l'intérieur du réseau, tout risque de refoulement du fioul vers le réseau d'eau est évité. Néanmoins et par sécurité, il peut éventuellement être prévu d'interposer un clapet anti-retour en amont du pot de réserve. La mise en oeuvre de l'électrovanne d'admission d'eau est avantageusement conjointement placée sous la dépendance de la mise en oeuvre de l'électrovanne d'admission du combustible vers le gicleur. Selon une forme préférée de réalisation, le débouché de la conduite d'amenée d'eau est équipée d'une buse ou analogue dans la zone de jonction entre celle-ci et la conduite principale d'amenée du fioul. Cette buse est accessoirement équipée de moyens de réglage de l'eau qu'elle distribue, en complément éventuel des moyens de délivrance de l'eau pour affiner la précision de la délivrance de 10 l'eau du réseau vers le pot. La conduite d'amenée d'eau débouche axialement à l'intérieur d'une chambre de mise en relation entre celle-ci et la conduite principale d'amenée de fioul, tandis que cette dernière débouche radialement à l'intérieur de la chambre. 15 De préférence, des moyens élastiques sont placés en interposition entre le pot et les moyens de délivrance de l'eau. Ces dispositions visent à éviter une transmission vers les moyens de délivrance de l'eau des vibrations générées par l'agitateur en fonctionnement. Ces moyens élastiques sont par exemple constitués d'un manchon souple antivibratoire interposé entre deux segments de la conduite d'amenée d'eau. On relèvera un avantage de l'installation proposée par la présente invention, qui 25 est susceptible d'être installée sur une installation d'alimentation en combustible de l'art antérieur déjà existante sur site. Cet avantage est néanmoins conditionné à la mise en place des organes qu'elle comprend spécifiquement, et à la mise en place des raccordements électriques 30 nécessaires entre les moyens de commande et les organes associés, pour mettre en oeuvre le procédé de mise en oeuvre de l'installation de la présente invention. Ce prodécé qui consiste notamment à placer: a) la motorisation de l'agitateur sous la dépendance des moyens de commande de la mise en oeuvre de la pompe, pour provoquer leur mise en oeuvre concomitante, b) la mise en oeuvre des moyens d'amenée de l'eau du réseau sous la 5 dépendance de la mise en oeuvre de l'électrovanne d'admission du combustible vers le gicleur, pour provoquer leur mise en oeuvre concomitante, et c) I'arrêt de la mise en oeuvre de la motorisation de l'agitateur et des moyens d'amenée de l'eau du réseau sous la dépendance de l'arrêt de 10 I'alimentation électrique des organes correspondant équipant le brûleur. On notera à titre indicatif et après expérimentation qu'un apport d'eau au fioul de l'ordre de 5% à 6% procurait un résultat satisfaisant en comparaison avec une quantité donnée de fioul sans apport d'eau, hors bénéfice apporté par un 15 encrassement moindre du corps de chauffe de la chaudière. Description des figures. La présente invention sera mieux comprise, et des détails en relevant 20 apparaîtront, à la description qui va en être faite en relation avec les figures de la planche annexée, dans laquelle: La fig.1 est une illustration schématique d'une installation d'alimentation en combustible d'un brûleur selon une forme préférée de réalisation. 25 La fig.2 est un détail de la fig.1, qui illustre schématiquement la mise en relation entre une conduite d'amenée d'eau et une conduite d'amenée de fioul participant de l'installation représentée sur la fig. 1. Sur la fig.1, une installation pour l'alimentation en combustible d'un brûleur 1 fioul à air pulsé est organisée pour équiper une chaudière 2 participante d'une installation de chauffage et d'alimentation en eau chaude de locaux. Cette installation est organisée pour amener un combustible à base de fioul enrichi d'eau vers un gicleur 12 équipant le brûleur 1, cette émulsion étant préparée extemporanément à la production d'un arc électrique par le brûleur 1 pour la mise à feu du combustible. L'approvisionnement en eau est obtenu à partir du réseau 3 d'alimentation du local à équiper, par l'intermédiaire d'une conduite 4 d'amenée d'eau sur laquelle sont installés une électrovanne 6 et un débitmètre de précision 7. On remarquera à ce stade de la description qu'un clapet antiretour 8 est accessoirement 10 interposé en amont de l'électrovanne 6 pour éviter un refoulement du combustible vers le réseau 3. On relèvera cependant que la présence nécessaire sur le réseau 3 d'un régulateur de pression 5 dispense en soi de l'installation de ce clapet anti retour 8. L'approvisionnement en fioul est quant à lui réalisé depuis une cuve de réserve 24 par une conduite principale d'alimentation 9. On remarquera à ce stade de la description que de manière inhabituelle dans le domaine des installations monotube, un pot à filtre 26 est placé sur cette conduite principale d'alimentation 9. En se reportant plus particulièrement à la fig.2, la conduite 4 d'amenée d'eau et la conduite 9 principale d'alimentation en fioul sont mises en relation par l'intermédiaire d'une chambre 10, à l'intérieur de laquelle ces conduites 4 et 9 débouchent respectivement axialement et radialement. Le débouché de la 25 conduite 4 d'amenée d'eau est équipée d'une buse 11 qui débouche en aval du débouché de la conduite 9 principale d'alimentation, au voisinage du débouché d'une conduite intermédiaire 13 d'acheminement du mélange de fioul additionné d'eau vers un pot de réserve 14. En revenant à la fig.1, le pot de réserve 14 est du type de ceux couramment utilisé dans l'art antérieur pour filtrer le combustible dans les installations monotube. On remarquera un aspect de la démarche inventive de la présente invention, qui a consisté à dévoyer de sa fonction initiale un pot filtrant pour, après retrait du filtre, conférer à ce pot une fonction de réserve intermédiaire du combustible à l'intérieur de laquelle est opérée une émulsion entre le fioul et l'eau. Cette émulsion est produite au moyen d'un agitateur 15 motorisé 16 équipant le pot 14. On notera la présence de moyens élastiques 25 placés sur la conduite d'amenée d'eau 4 en amont du pot 14 et en aval du débitmètre 7, pour éviter une transmission inopportune des vibrations générées par l'agitateur 15 en 10 fonctionnement. Le pot 14 est en relation avec une pompe 17 d'alimentation du brûleur 1 en combustible, par l'intermédiaire d'un couple de conduites 18 et 19 organisées pour former un circuit fermé en boucle entre le pot 14, les conduites 18 et 19 et la 15 pompe 17. Le brûleur 1 est équipé, outre de la pompe 17, d'une électrovanne 20 d'admission du fioul vers le gicleur 12, d'une soufflerie génératrice de l'air pulsé, et de moyens de commande 22. On relèvera que les moyens de commande 22 du brûleur sont 20 eux-mêmes placés sous la dépendance de moyens de contrôle 23 de la chaudière destiné à réguler son fonctionnement. Plus particulièrement, les mises en oeuvre de la pompe 17 et du moteur 16 d'entraînement de l'agitateur 14 sont conjointement placées sous la dépendance 25 des moyens de commande 22, pour provoquer leur mise en oeuvre concomitante. L'émulsion étant formée à l'intérieur du pot de réserve 14 pendant la période prédéterminée de fonctionnement de la pompe 17, les électrovannes 6 et 20 d'admission d'eau et de fioul sont conjointement mis en oeuvre à l'ouverture par 30 les moyens de commande 22, et des moyens 27 de production d'un arc électrique, disposés au voisinage du gicleur 12, sont mis en oeuvre pour la mise à feu du combustible. En fin de cycle de fonctionnement du brûleur, le moteur 16 de l'agitateur 15 et l'électrovanne 6 d'alimentation en eau sont mis hors tension par les moyens de commande 22 concomittament à la mise hors tension de l'ensemble des organes électriques que comporte le brûleur 1. Revendications 1.- Installation pour l'alimentation en combustible d'un brûleur fioul (1) à air pulsé équipant une chaudière (2) à échangeur d'eau participante d'un 5 système de chauffage et d'alimentation en eau chaude de locaux, cette installation comprenant une cuve (24) de réserve de fioul en relation avec une pompe (17) d'amenée du fioul vers un gicleur (12) que comporte le brûleur (1), par l'intermédiaire d'un circuit d'alimentation en combustible comprenant en partie des conduites (18,19) agencées entre elles pour 10 former un circuit en boucle d'acheminement du fioul depuis la cuve (24) vers la pompe (17), un pot (26) muni d'un filtre étant placé sur le circuit d'alimentation pour retenir d'éventuelles impuretés du combustible, le brûleur (1) étant équipé de moyens de commande (22) pour la mise en oeuvre selon un cycle de fonctionnement prédéfini des différents organes qu'il comporte, 15 dont la pompe (17), une soufflerie (21) pour la production d'air pulsé, une électrovanne (20) d'admission du combustible nécessaire au brûleur (1) vers le gicleur (12), et des moyens (27) de production d'un arc électrique placés au voisinage proche du gicleur (12) pour la mise à feu du combustible, ce cycle de fonctionnement prédéfini consistant à mettre en oeuvre la pompe 20 (17) et la soufflerie (21) préalablement à l'ouverture de l'électrovanne (20) et à la production de l'arc électrique, caractérisée: en ce qu'elle comprend des moyens d'amenée en quantité définie de l'eau du réseau (3) d'alimentation des locaux vers un pot de réserve (14) interposé sur le circuit en boucle (18,19) et en relation avec 25 une conduite principale (9) d'amenée du fioul depuis la cuve (24) vers le pot de réserve (14), ce dernier (14) étant équipé d'un agitateur (15) motorisé (16) pour mélanger le fioul et l'eau, le pot (26) muni du filtre étant quant à lui placé sur la conduite principale (9) d'amenée du fioul en provenance de la cuve (24) , de sorte qu'une émulsion destinée à circuler à travers le circuit en 30 boucle (18,19) est préparée et entretenue à l'intérieur du pot de réserve (14). 2.- Installation selon la revendication 1, caractérisée: en ce que la mise en oeuvre des moyens moteurs (16) de l'agitateur (15) est placée sous la dépendance de la mise en oeuvre de la pompe (17) pour préparer extemporanément l'émulsion préalablement 5 à l'ouverture de l'électrovanne et à la production de l'arc électrique, et pour la maintenir durant le cycle de fonctionnement du brûleur. 3.- Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée: en ce que les moyens d'amenée de l'eau du réseau (3) comprennent une conduite (4) d'amenée d'eau reliant le réseau (3) à ladite conduite (9) principale d'amenée du fioul en provenance de la cuve (24), des moyens de délivrance sélective et précise de l'eau comprenant une électrovanne (6), au moins, étant placés sur cette conduite 15 (4) d'amenée d'eau pour délivrer l'eau vers le pot (14) en quantité prédéterminée et sélectivement à partir des dits moyens de commande (22). 4.- Installation selon la revendication 3, caractérisée: en ce que les moyens de délivrance sélective et 20 précise de l'eau associent successivement un régulateur de pression (5) de l'eau en provenance du réseau (3), ladite électrovanne (6) et un débitmètre de précision (7). 5.- Installation selon l'une quelconque des revendications 3 et 4, caractérisée: 25 en ce que la mise en oeuvre de l'électrovanne (6) d'admission d'eau est conjointement placée sous la dépendance de la mise en oeuvre de l'électrovanne (20) d'admission du combustible vers le gicleur. 6.- Installation selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisée: en ce que le débouché de la conduite (4) d'amenée d'eau est équipée d'une buse (11), la conduite (4) d'amenée de l'eau débouchant axialement à l'intérieur d'une chambre (10) de mise en relation entre la conduite (4) d'amenée d'eau et la conduite principale (9) d'amenée de fioul, cette dernière (9) débouchant radialement à l'intérieur de la chambre (10). 7.- Installation selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisée: en ce que des moyens élastiques (25) sont placés en interposition entre le pot (14) et les moyens de délivrance de l'eau pour éviter une transmission vers ces derniers des vibrations générées par l'agitateur (15) en fonctionnement. 8.- Installation selon la revendication 7, caractérisée: en ce que lesdits moyens élastiques (25) sont constitués d'un manchon souple antivibratoire interposé entre deux segments de la conduite (4) d'amenée d'eau. 9.- Procédé de mise en oeuvre d'une installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé: en ce qu'il consiste à placer la motorisation (16) de l'agitateur (15) sous la dépendance des moyens de commande (22) de la 20 mise en oeuvre de la pompe (17) pour provoquer leur mise en oeuvre concomitante, à placer la mise en oeuvre des moyens (6) d'amenée de l'eau du réseau (3) sous la dépendance de la mise en oeuvre de l'électrovanne (20) d'admission du combustible vers le brûleur (1) pour provoquer leur mise en oeuvre concomitante, et à placer l'arrêt de la mise en oeuvre de la 25 motorisation (16) de l'agitateur (15) et des moyens (6) d'amenée de l'eau du réseau (3) sous la dépendance de l'arrêt de l'alimentation électrique des organes correspondant du brûleur.