Brevet FR2867841A1 — publié le 20050923

L'invention concerne un dispositif brûleur avec au moins un brûleur, dans lequel un fluide combustible peut être introduit en intercalant au moins une soufflante et au moins un élément d'obturation, lequel fluide peut être allumé par l'intermédiaire d'au moins une électrode d'allumage, qui est exploitable par l'intermédiaire d'au moins un système de brûlage automatique, qui est en relation active avec la soufflante, l'élément d'obturation, au moins un capteur et un dispositif de commande ou de régulation, les gaz d'échappement du brûleur pouvant être au moins en partie introduits dans un dispositif de transfert de chaleur, et le système de brûlage automatique fonctionnant de façon numérique; et un appareil de cuisson avec au moins un tel dispositif brûleur. Par exemple, on connaît un dispositif brûleur pour un appareil de cuisson d'après le brevet EP 1 330 953 1. Ici, un système de brûlage automatique est mis en oeuvre pour commander la fonction et le déroulement opératoire d'au moins un brûleur. Toutefois, ce système de brûlage automatique est adapté au système de brûleur, en particulier puisqu'il fonctionne de façon purement analogique. Sans modification des composants, en particulier sans remplacer le système de brûlage automatique par un autre système de brûlage automatique, il n'est pas possible de modifier les paramètres du système de brûleur connu, comme par exemple la durée de pré- balayage, la durée de post-balayage, ou la durée de balayage avec le fluide combustible, le temps d'allumage, la fréquence d'allumage, ou le nombre de tentatives réitérées de l'électrode d'allumage ou analogues, tandis que toutefois ces paramètres ont précisément, une grande influence sur la température dans l'appareil de cuisson. Une surveillance de la flamme du brûleur par l'intermédiaire des systèmes d'allumage automatiques connues est en outre seulement possible par le biais de valeurs de seuil fixes, tandis qu'une commande de la soufflante ou du dispositif d'obturation est seulement possible dans un fonctionnement en tout ou rien, ce qui empêche une véritable régulation. De même, une communication véritable entre les différents composants du système de brûleur connu n'a pas été possible jusqu'ici, car des informations, s'il y en a, ne sont transmises que dans un sens. Dans le brevet EP 0 614 047 Al, on décrit un dispositif brûleur générique, adapté spécialement à 30 un dispositif de commande et de régulation électronique, à fonctionnement numérique, destiné aux brûleurs à gaz d'installations de chauffage. Le dispositif de commande et de régulation se compose d'un régulateur de température et d'un système de brûlage automatique, qui est équipé en plus d'un microordinateur. Le microordinateur est muni d'un générateur de signaux, d'un comparateur, d'un régulateur, d'un contrôleur de température. Un dispositif de réglage permet en même temps la programmation du microordinateur, en entrant des données dans la mémoire. Les valeurs réelles enregistrées par l'intermédiaire des capteurs sont comparées à des valeurs de consigne déposées dans la mémoire. Lors d'un éventuel écart, on introduit des mesures appropriées. Pour la régulation et la commande du brûleur de gaz, on communique les informations appropriées aux emplacements prévus pour cela. Dans le brevet EP 0 209 771, on décrit un procédé et une disposition pour réguler de façon fine le flux massique de combustible sur les installations de chauffe exploitant un brûleur. A cet effet, on réalise les mesures de l'oxygène résiduel et de la teneur en monoxyde de carbone, qui sont évaluées dans une unité à microprocesseur fonctionnant de façon numérique. Pendant un processus de démarrage que l'on désigne également par phase d'apprentissage, on détermine une ligne caractéristique et on munit celle-ci d'une majoration pour la sécurité, déterminée par calcul. La tâche de l'unité à microprocesseur consiste en ce qu'un système de bus bidirectionnel traite ultérieurement les données qui arrivent, de sorte à former une grandeur de commande défraie en tant que valeur de réglage pour le régulateur du flux massique entrant. Le brevet EP 0 751 350 A2 divulgue un procédé pour réguler, commander et/ou surveiller une installation de chauffe (de 1 à 3 mégawatts), des signaux électroniques de composants de l'installation de chauffe étant échangés à l'intérieur de groupes de système pouvant être groupés de façon quelconque en partant des composants individuels, essentiellement de façon classique, et entre les groupes de système par l'intermédiaire d'un système de bus. Un dispositif de commande et de régulation se composant d'un système de brûlage automatique 7, d'un régulateur de puissance 6, et d'une interconnexion électronique, peut se trouver en liaison bidirectionnelle avec un module brûleur et un module à gaz, par l'intermédiaire d'une interface. Dans une forme de réalisation supplémentaire, on peut raccorder au système de bus, par exemple, un PC/modem et un module d'affichage pour l'exploitation. Les informations, les valeurs réelles pour l'unité de commande et de régulation d'une part, et les ordres de commande d'autre part, sont transmis vers les modules respectifs par l'intermédiaire des connexions bidirectionnelles. - 3 - Le but de la présente invention est par conséquent de perfectionner le dispositif brûleur générique, de sorte qu'il surmonte les inconvénients de l'état de la technique, en particulier avec une plus grande flexibilité, et qu'il puisse être mis en oeuvre de façon variée dans des appareils de cuisson, et qu'il fonctionne en même temps de façon autonome et optimale. Selon l'invention, on réalise ce but en mettant à disposition le dispositif brûleur pour un appareil de cuisson, le dispositif de commande et de régulation faisant partie de l'appareil de cuisson, et le système de brûlage automatique ayant une capacité d'apprentissage, au moins un premier paramètre du dispositif brûleur et/ou de l'appareil de cuisson pouvant être modifié par l'intermédiaire du système de brûlage automatique, et au moins un deuxième paramètre du dispositif brûleur et/ou de l'appareil de cuisson, pouvant être entrés dans le système de brûlage automatique, de sorte que sur la base du deuxième paramètre, s'ouvre la possibilité d'une commande ou même d'une régulation du dispositif brûleur et/ou de l'appareil de cuisson. Les formes de réalisation préférées de l'invention sont alors caractérisées par au moins un dispositif d'entrée et/ou de sortie, en relation active avec au moins le système de brûlage automatique, en particulier par l'intermédiaire du dispositif de commande ou de régulation de l'appareil de cuisson, un modem et/ou l'Internet, le deuxième paramètre étant de préférence entré par l'intermédiaire du dispositif d'entrée, et/ou au moins un troisième paramètre du dispositif brûleur et/ou de l'appareil de cuisson, pouvant être lu à partir du système de brûlage automatique. De plus, on peut prévoir selon l'invention, qu'au moins une relation active, de préférence toutes les liaisons actives, soient équipées pour une communication bidirectionnelle et/ou un adressage pouvant être défini, en particulier en mettant en oeuvre au moins une interface de bus. Selon l'invention, on préfère qu'au moins une grandeur caractéristique de la soufflante, comme la vitesse de rotation, la puissance de soutirage, la durée d'enclenchement ou le cadencement de la soufflante, au moins une grandeur caractéristique de l'élément d'obturation, comme la durée de prébalayage, la durée de balayage ou la durée de post-balayage du brûleur, l'état d'ouverture de l'élément d'obturation ou le rapport de mélange pour un mélange air/gaz combustible, en tant que fluide combustible, au moins une grandeur caractéristique de l'électrode d'allumage, comme le temps d'allumage, la fréquence d'allumage ou le nombre de tentatives réitérées pour l'allumage lors d'un allumage raté, au moins une grandeur caractéristique du fluide combustible, comme 2867841 - 4 l'inflammabilité, le type de gaz, la quantité de monoxyde de carbone, la quantité d'oxygène ou le courant d'ionisation, au moins une grandeur caractéristique du brûleur, comme la qualité du brûleur ou la puissance du brûleur, et/ou au moins une grandeur caractéristique de l'appareil de cuisson, comme la chaleur nécessaire, le début d'une phase de cuisson ou la durée d'une phase de cuisson, puissent être sélectionnés en tant que premier, deuxième, et/ou troisième paramètre, le premier paramètre en particulier pouvant être régulé de préférence en fonction des données de sortie du capteur. On peut alors prévoir qu'un algorithme soit à la base d'une régulation, telle qu'une modulation de 10 largeur d'impulsion, dont la ou les grandeurs caractéristiques représentent de préférence un premier, deuxième, et/ou troisième paramètre. De plus, on livre également avec l'invention, un appareil de cuisson avec au moins un dispositif brûleur selon l'invention qui est en relation active avec au moins un dispositif échangeur de chaleur, en particulier, sous la forme d'au moins un échangeur de chaleur pour produire de l'air chaud et/ou de la vapeur, afin de réaliser un processus de cuisson. On peut alors prévoir que deux brûleurs se trouvent en relation active avec un système de brûlage automatique. Ainsi, le résultat étonnant à la base de l'invention, est qu'un système de brûlage automatique dans un dispositif brûleur, doit fonctionner de façon numérique et avoir une capacité d'apprentissage afin d'agrandir le domaine d'application ainsi que la capacité de fonctionnement du dispositif brûleur. Grâce à cette capacité numérique et cette capacité d'apprentissage, il est en effet possible d'entrer dans le système de brûlage automatique, des paramètres du dispositif brûleur, ou mieux des composants du dispositif brûleur, ainsi qu'également ceux de l'appareil de cuisson, dans lequel le système à brûleur est incorporé, de sorte que sur la base de ces paramètres, s'ouvre la possibilité d'une commande ou même d'une régulation desdits composants du dispositif brûleur ou éventuellement même ceux de l'appareil de cuisson. A cet effet, selon l'invention, on préfère une communication bidirectionnelle du système de brûlage automatique de préférence avec tous les autres composants du dispositif brûleur ainsi que ceux de l'appareil de cuisson, par exemple par l'intermédiaire d'une interface RS 485. La capacité du système de brûlage automatique de fonctionner en numérique, d'apprendre les paramètres et de réaliser une communication 2867841 - 5 bidirectionnelle, permet en outre un adressage que l'on peut sélectionner, adressage par lequel de nouveau on peut réaliser chaque combinaison quelconque des composants du brûleur, comme par exemple la mise en oeuvre d'un dispositif brûleur avec deux systèmes d'allumage automatiques sur une plaque ou d'un système de brûlage automatique en relation active avec deux brûleurs. Les paramètres du dispositif brûleur selon l'invention comme les durées de balayage, les durées de post-balayage, les temps d'allumage, les fréquences d'allumage, le nombre de tentatives réitérées de l'électrode d'allumage, ou analogues, peuvent être appris non seulement par le système de brûlage automatique, mais encore ils peuvent être modifiés également par ce dernier, et effectivement seulement en fonction des grandeurs caractéristiques du dispositif brûleur, du gaz introduit, des conditions d'installation du dispositif brûleur dans l'appareil de cuisson, et programmés de façon analogue. De plus, on peut régler les paramètres en évaluant des grandeurs caractéristiques détectées, comme par exemple l'intensité du courant d'ionisation. Par exemple, par l'intermédiaire du système de brûlage automatique dans un dispositif brûleur selon l'invention, on peut alors mettre l'appareil de cuisson hors tension lors d'une fermeture de la voie pour les gaz d'échappement, lorsque des mesures de correction comme une augmentation de la vitesse de rotation de la soufflante n'ont pas réussi. Toutefois, l'évaluation par exemple de l'intensité du courant d'ionisation dans un dispositif brûleur selon l'invention de la soufflante, permet également de pouvoir régler ou même optimiser de façon autonome la qualité de la combustion, éventuellement en prenant en compte d'autres paramètres, comme par exemple la teneur en monoxyde de carbone ou en oxygène du fluide combustible. Toutefois, une optimisation autonome signifie également qu'avec l'invention, on peut livrer pour la première fois un dispositif brûleur universel, dans lequel les composants peuvent être remplacés et employés de façon variée, car on garantit toujours une capacité d'adaptation par l'intermédiaire du système de brûlage automatique. Même l'incorporation d'un dispositif brûleur selon l'invention dans des appareils de cuisson différents est ainsi possible. Différents algorithmes peuvent être à la base de la régulation par le système de brûlage automatique dans un dispositif brûleur selon l'invention. Par exemple, des puissances de brûleur modulantes sont possibles avec un dispositif brûleur selon l'invention, car de préférence on peut réaliser une régulation de la soufflante sur la base d'une modulation de largeur d'impulsion en particulier en fonction de la chaleur nécessaire dans l'appareil de cuisson. - 6 - Pour améliorer les résultats de cuisson, ainsi que la maintenance d'appareils de cuisson complets, il est de plus possible de sortir différentes grandeurs caractéristiques, une sortie correspondante n'a pas besoin d'avoir lieu sur place, mais elle peut avoir également lieu au niveau d'un poste central de maintenance, par exemple par l'intermédiaire d'une liaison Internet du système de brûlage automatique. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention résultent de la description suivante dans laquelle on explique un exemple de réalisation de l'invention à l'aide d'un dessin schématique se 10 composant d'une seule figure. Selon la figure, un dispositif brûleur selon l'invention 1 en relation active avec un dispositif de régulation d'appareil de cuisson 2, par exemple sous forme d'une unité centrale (CPU), comprend un système de brûlage automatique 10, qui comprend un transformateur d'allumage 11 et qui se trouve en relation active avec une électrode d'allumage et de contrôle 20 par l'intermédiaire de conducteurs 12, 12'. Le système de brûlage automatique 10 est relié par l'intermédiaire d'un conducteur 13 à une soufflante 30 et par l'intermédiaire d'un conducteur 14, avec une robinetterie 40. Par l'intermédiaire de la robinetterie 40, on peut par exemple régler l'introduction d'un gaz combustible, d'air aspiré par l'intermédiaire de la soufflante 30 et/ou d'un mélange air/gaz combustible, qui peut être partiellement ou complètement pré-mélangé, en direction de l'électrode d'allumage et de contrôle 20. En outre, on met en oeuvre une autre robinetterie, pour réguler l'amenée du gaz d'échappement provenant du dispositif brûleur 1, à savoir le gaz de combustion, en direction d'un dispositif échangeur de chaleur, non représenté, d'un appareil de cuisson non représenté. Un conducteur 15 permet une communication bidirectionnelle entre le système de brûlage automatique 10 et le dispositif de régulation d'appareil de cuisson 2. Le dispositif brûleur ainsi décrit 1, incorporé dans l'appareil de cuisson avec intercalation du dispositif échangeur de chaleur pouvant être chauffé par les gaz d'échappement du dispositif brûleur, peut fonctionner de la façon suivante: Avant de chauffer l'espace de cuisson de l'appareil de cuisson, que ce soit avec de l'air chaud et/ou de la vapeur, une mise au point des différents composants du dispositif brûleur 1 est effectuée, de préférence par le fabricant de l'appareil de cuisson, en faisant connaître au système - 7 - de brûlage automatique 10 par l'intermédiaire d'un dispositif d'entrée non représenté, des grandeurs caractéristiques, en particulier de l'appareil de cuisson, par exemple sous la forme du dimensionnement de l'espace de cuisson et de conditions d'installation du système à brûleur 1, ainsi que du fluide combustible, en particulier sous la forme du type de gaz employé, et son mélange avec de l'air que l'on peut régler par l'intermédiaire de la soufflante 30 et de la robinetterie 40. Sur la base de ces informations apprises et mémorisées, ou sur la base d'algorithmes de calcul pouvant être également appris, le système de brûlage automatique 10 calcule les premières valeurs de consigne pour les grandeurs caractéristiques de la soufflante 30, de la robinetterie 40, ainsi que de l'électrode d'allumage et de contrôle 20. A la suite de cela, on peut faire démarrer un processus de cuisson, une régulation des différents composants du dispositif brûleur selon l'invention 1, ayant lieu par l'intermédiaire du système de brûlage automatique 10, pendant le processus de cuisson, en fonction de la chaleur nécessaire dans l'espace de cuisson. A cet effet, la communication bidirectionnelle par le conducteur 15 entre le système de brûlage automatique 10 et le dispositif de régulation d'appareil de cuisson 2, ainsi que les valeurs de sortie des électrodes d'allumage et de contrôle 20, par l'intermédiaire du conducteur 12', sont essentielles. A savoir, le système de brûlage automatique 10 reçoit par l'intermédiaire du dispositif de régulation d'appareil de cuisson 2, des données concernant la chaleur nécessaire, tandis que des informations concernant l'intensité du courant d'ionisation parviennent au système de brûlage automatique 10 par l'intermédiaire de l'électrode d'allumage et l'électrode de contrôle 20. Ces informations sont évaluées dans le système de brûlage automatique 10, en particulier à l'aide d'une comparaison avec des valeurs de consigne déposées et/ou calculées, afin de commander alors selon les besoins, la soufflante 30, la robinetterie 40 et/ou le transformateur d'allumage 11 ou de les régler de nouveau. Par exemple, la soufflante 30 peut alors être modulée par des signaux modulés en largeur d'impulsion, provenant du système de brûlage automatique 10 en fonction de la chaleur nécessaire dans l'espace de cuisson. On peut régler des durées de balayage et de durées de post-balayage du dispositif brûleur 1 par l'intermédiaire de la robinetterie 40 ainsi que par la soufflante 30, et on peut régler des temps d'allumage, de fréquence d'allumage et le nombre de tentatives réitérées pour l'allumage, par l'intermédiaire du transformateur d'allumage 11. - 8 On peut contrôler la régulation complète du système de brûlage automatique 10 dans un dispositif brûleur selon l'invention 1, en particulier sous la forme des grandeurs caractéristiques réglables, par l'intermédiaire d'un dispositif de sortie non représenté et se trouvant en relation active avec le système de brûlage automatique 10. Le dispositif de sortie peut alors être disposé dans une station de maintenance sur Internet, séparée également du lieu d'implantation de l'appareil de cuisson, afin de permettre un télédiagnostic et une télémaintenance. Un réapprentissage ou une reprogrammation du système de brûlage automatique 10 est également possible par l'intermédiaire du télédiagnostic et de la télémaintenance. Les caractéristiques divulguées dans la présente description, dans les dessins ainsi que dans les revendications, peuvent être essentiels aussi bien individuellement que dans chaque combinaison quelconque, pour réaliser l'invention dans ses différentes formes de réalisation. - 9 Liste des références 1 Dispositif brûleur 2 Dispositif de régulation d'appareil de cuisson 10 Système de brûlage automatique 11 Transformateur d'allumage 12 Conducteur 12' Conducteur 13 Conducteur 14 Conducteur Conducteur Electrode d'allumage et de contrôle Soufflante 40' Robinetterie 10 REVENDICATIONS 1. Dispositif brûleur (1) avec au moins un brûleur, dans lequel un fluide combustible peut être introduit en intercalant au moins une soufflante (30) et au moins un élément d'obturation (40), lequel fluide peut être allumé par l'intermédiaire d'au moins une électrode d'allumage (20), qui est exploitable par l'intermédiaire d'au moins un système de brûlage automatique (1), qui se trouve en relation active (12, 12', 13, 14, 15) avec la soufflante (30), l'élément d'obturation (40), au moins un capteur (20) et un dispositif de commande ou de régulation (2), les gaz d'échappement du brûleur pouvant être introduits au moins en partie dans au moins un dispositif de transfert de chaleur et le système de brûlage automatique (10) fonctionnant de manière numérique, caractérisé en ce que le dispositif brûleur (1) est mis à disposition pour un appareil de cuisson, le dispositif de commande ou de régulation (2) fait partie intégrante de l'appareil de cuisson, et le système de brûlage automatique (10) a une capacité d'apprentissage, au moins un premier paramètre du dispositif brûleur (1) et/ou de l'appareil de cuisson pouvant être modifié par l'intermédiaire du système de brûlage automatique (10) et au moins un deuxième paramètre du dispositif brûleur (1) et/ou de l'appareil de cuisson pouvant être entré dans le système de brûlage automatique (10), de sorte que, sur la base du deuxième paramètre, s'ouvre la possibilité d'une commande ou même d'une régulation du dispositif brûleur (1) et/ou de l'appareil de cuisson. 2. Dispositif brûleur selon la revendication 1, caractérisé par au moins un dispositif d'entrée et/ou de sortie, en relation active avec au moins le système de brûlage automatique (10), en particulier par l'intermédiaire du dispositif de commande ou de régulation (2) de l'appareil de cuisson, un modem et/ou l'Internet, le deuxième paramètre pouvant être entré de préférence par l'intermédiaire du dispositif d'entrée, et/ou au moins un troisième paramètre du dispositif brûleur (1) et/ou de l'appareil de cuisson, pouvant être lu à partir du système de brûlage automatique (10). 3. Dispositif brûleur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'au moins une relation active (12, 12', 13, 14, 15), de préférence toutes les liaisons actives, sont équipées pour une communication bidirectionnelle et/ou un adressage qui peut être défini, en particulier en mettant en oeuvre au moins une interface de bus. 2867841 - 11 - 4. Dispositif brûleur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins une grandeur caractéristique de la soufflante (30), comme la vitesse de rotation, la puissance de soutirage, la durée d'enclenchement ou le cadencement de la soufflante, au moins une grandeur caractéristique de l'élément d'obturation (40), comme la durée de pré-balayage, la durée de balayage ou la durée de post- balayage du brûleur, l'état d'ouverture de l'élément d'obturation, ou le rapport de mélange pour un mélange air/gaz combustible, en tant que fluide combustible, au moins une grandeur caractéristique de l'électrode d'allumage (20), comme le temps d'allumage, la fréquence d'allumage, ou le nombre de tentatives réitérées d'allumage lors d'un allumage raté, au moins une grandeur caractéristique du fluide combustible, comme la combustibilité, le type de gaz, la quantité de monoxyde de carbone, la quantité d'oxygène, ou le courant d'ionisation, au moins une grandeur caractéristique du brûleur, comme la qualité du brûleur ou la puissance du brûleur, et/ou au moins une grandeur caractéristique de l'appareil de cuisson, comme la chaleur nécessaire, le début d'une phase de cuisson ou la durée d'une phase de cuisson, peuvent être choisis en tant que premier, deuxième et/ou troisième paramètres, en particulier le premier paramètre peut être de préférence réglable en fonction des données de sortie du capteur (20). 5. Dispositif brûleur selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'un algorithme peut être à la base d'une régulation, comme une modulation de largeur d'impulsion, dont la ou les grandeurs caractéristiques représentent de préférence un premier, deuxième, et/ou troisième paramètre. 6. Appareil de cuisson avec au moins un dispositif brûleur (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, en relation active avec au moins un dispositif de transfert de chaleur, en particulier sous la forme d'au moins un échangeur de chaleur, pour produire de l'air chaud et/ou de la vapeur pour réaliser un processus de cuisson. 7. Appareil de cuisson selon la revendication 6, caractérisé par deux brûleurs en relation active avec un système de brûlage automatique.