Brevet FR2935778A1 — publié le 20100312

Dispositif pour alimenter en combustible liquide un brûleur à vaporisation Domaine technique de l'invention L'invention est relative à un dispositif pour alimenter en combustible liquide un brûleur à vaporisation à partir d'un réservoir principal de stockage du 1 o combustible liquide. État de la technique De tels dispositifs sont notamment utilisés pour la fabrication de systèmes où 15 les brûleurs constituent des foyers et des cheminées pour lesquels le combustible est de type liquide tel que l'éthanol. Dans les solutions connues, le réservoir principal et le brûleur à vaporisation sont directement en communication l'un avec l'autre. Une telle conception 20 n'est pas satisfaisante pour la sécurité compte tenu du caractère inflammable du combustible liquide, et ne répond plus aux normes réglementaires qui devraient devenir applicables début 2009. Objet de l'invention L'objet de l'invention consiste à réaliser un dispositif pour alimenter en combustible liquide un brûleur à vaporisation, présentant une sécurité améliorée. 25 30 Le dispositif selon l'invention est remarquable en ce qu'il comporte : un récipient intermédiaire intercalé entre le réservoir principal et le brûleur, des moyens pour alimenter le récipient intermédiaire en combustible liquide depuis le réservoir principal, contrôlés par des moyens de régulation pour maintenir un niveau constant de combustible liquide dans le récipient intermédiaire, des moyens pour alimenter le brûleur en combustible liquide depuis le récipient intermédiaire, par phénomène de vases communicants pour maintenir constamment un niveau de combustible liquide dans le brûleur ~o situé dans un même plan horizontal que le niveau de combustible liquide dans le récipient intermédiaire. La mise en place d'un tel récipient intermédiaire entre le récipient et le brûleur a pour conséquence de séparer complètement le brûleur et le 15 réservoir principal de stockage, les isolant l'un de l'autre et permettant en outre de les mettre à distance. Les opérations de chargement du réservoir principal sont facilitées car elles sont sans impact sur le brûleur. Le fonctionnement du récipient intermédiaire est simple et automatique : le combustible s'évacue au fur et à mesure que le combustible s'évapore dans 20 le brûleur, tandis que simultanément des moyens d'alimentation l'approvisionne automatiquement depuis le réservoir principal pour compenser à chaque instant la quantité évacuée vers le brûleur. Selon un mode de réalisation préférentiel, le réservoir principal est positionné 25 au dessus du récipient intermédiaire et les moyens pour alimenter le récipient intermédiaire en combustible liquide depuis le réservoir principal et les moyens de régulation sont constitués par un tube d'amenée ayant une extrémité supérieure débouchant dans le réservoir principal et une extrémité inférieure débouchant dans le récipient intermédiaire. Le fonctionnement d'un 30 tel tube d'amenée est équivalent à celui d'un abreuvoir à oiseau. D'autres caractéristiques techniques peuvent être utilisées isolément ou en combinaison : le dispositif comporte des moyens de réglage de la position en hauteur de l'extrémité inférieure du tube d'amenée, - les moyens de réglage comportent un moteur électrique actionnant angulairement une fourchette d'entraînement dans laquelle est positionnée une broche solidaire du tube d'amenée, - le fond du récipient intermédiaire est équipé d'un clapet de vidange, - l'extrémité supérieure du tube d'amenée est équipée d'un clapet de 1 o fermeture, le brûleur est de forme prismatique de section triangulaire. Description sommaire des dessins 15 D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de modes particuliers de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs et représentés aux dessins annexés, dans lesquels : la figure 1 représente une vue en perspective d'une cheminée utilisant un 20 exemple de dispositif selon l'invention, les figures 2 et 3 illustrent en perspective, deux coupes du dispositif de la figure 1, la figure 4 représente un deuxième exemple de brûleur. 25 Description d'un mode préférentiel de l'invention La figure 1 illustre une cheminée 10 à foyer fermé utilisant du combustible liquide, et dans laquelle un brûleur 11 à vaporisation en forme de cuvette est alimenté en combustible liquide par un dispositif constituant l'objet de 30 l'invention. Le combustible liquide peut par exemple être constitué par de l'éthanol. D'autre part, sans se départir du concept de l'invention, le brûleur à vaporisation et le dispositif associé d'alimentation en combustible liquide pourraient être utilisés pour consister une cheminée à foyer ouvert. La cheminée 10 comporte principalement deux parties articulées l'une par rapport à l'autre par deux charnières 12. La première partie est constituée par quatre panneaux formant un cadre 13. Les charnières 12 sont fixées sur l'un des panneaux verticaux du cadre 13 pour que l'articulation de la deuxième partie de la cheminée 10 permette à celle-ci de varier entre une position à l'extérieur du cadre 13 (position ouverte de la cheminée 10, représentée sur la figure 1) et une position venant se loger à l'intérieur du cadre 13 (position fermée de la cheminée 10, non représentée). La deuxième partie de la cheminée 10 se compose principalement : d'un réservoir principal 15 pour le stockage du combustible liquide, du brûleur 11 proprement dit, du dispositif objet de l'invention, réalisant l'alimentation régulée en combustible liquide du brûleur 11 à partir du réservoir principal 15, d'un foyer 16 situé autour de la surface de brûlage du brûleur 11, et d'un carter 17 entourant le dessous du brûleur 11, et servant de cuve de rétention. Le foyer 16 est équipé d'un fond 18 de manière qu'en position fermée de la cheminée 10, le brûleur 11, le foyer 16, et le fond 18 délimitent un espace limité. Au contraire, la position ouverte de la cheminée 10 donne accès aux éléments constitutifs de la deuxième partie, en particulier au brûleur 11 et au réservoir principal 15, en vue de leur entretien et de leur rechargement. Conformément à l'invention et en référence aux figures 2 et 3, le dispositif pour alimenter en combustible liquide le brûleur 11 à partir du réservoir principal 15 comporte : un récipient intermédiaire 19 ouvert pouvant recevoir du combustible liquide, intercalé entre le réservoir principal 15 et le brûleur 11 dans le sens d'écoulement du combustible liquide, des premiers moyens d'alimentation pour alimenter le récipient intermédiaire 19 en combustible liquide depuis le réservoir principal 15, contrôlés par des moyens de régulation pour maintenir un niveau constant (éventuellement ajustable) de combustible liquide dans le récipient intermédiaire 19, des deuxièmes moyens d'alimentation pour alimenter le brûleur 11 en combustible liquide depuis le récipient intermédiaire 19, par phénomène de vases communicants pour maintenir constamment un niveau de combustible liquide dans le brûleur 11 situé dans un même plan horizontal que le niveau de combustible liquide dans le récipient intermédiaire 19. Le réservoir principal 15 est positionné au dessus du récipient intermédiaire 19, verticalement ou en oblique l'un par rapport à l'autre. Les premiers moyens d'alimentation sont constitués par un tube d'amenée 20 ayant une extrémité supérieure débouchant dans le réservoir principal 15 et une extrémité inférieure débouchant dans le récipient intermédiaire 19. Le tube d'amenée 20 a pour fonction de réaliser le déversement par gravité du combustible liquide depuis le réservoir 15 vers le récipient intermédiaire 19. A cet effet l'extrémité supérieure du tube d'amenée 20 est munie d'une ouverture d'admission 21 en communication avec le réservoir principal 15 et le tube d'amenée 20 est doté d'une ouverture d'échappement 22 en communication avec le récipient intermédiaire 19, prévue à son extrémité inférieure. Pour constituer des moyens de régulation à la manière d'un abreuvoir à oiseau, l'ouverture d'échappement 22 du tube d'amenée 20 est comprise dans un plan intégralement positionné en dessous des bords supérieurs des parois latérales du récipient intermédiaire 19. De cette manière l'extrémité inférieure du tube d'amenée 20 permet automatiquement d'une part le remplissage du récipient intermédiaire 19 en combustible liquide jusqu'à atteindre un niveau en combustible liquide dans le récipient 19 compris dans le plan de l'ouverture d'échappement 22, et d'autre part l'arrêt du remplissage lorsque ce niveau est atteint. Par la suite, dès que le niveau de combustible liquide à l'intérieur du récipient intermédiaire 19 a tendance à s'abaisser par rapport à ce niveau, le remplissage reprend pour compenser cette baisse. Le tube d'amenée 20 équipé d'une telle ouverture io d'échappement 22 constitue ainsi des moyens qui régulent automatiquement et de manière autonome l'alimentation du récipient intermédiaire 19 pour maintenir un niveau constant de combustible liquide dans le récipient intermédiaire 19. 15 Pour rendre ajustable le niveau maintenu constant de combustible liquide dans le récipient 19, le dispositif d'alimentation comporte des moyens de réglage de la position en hauteur de l'extrémité inférieure du tube d'amenée 20. Ces moyens de réglage sont constitués par des moyens permettant de déplacer de manière contrôlée la position exacte en hauteur de l'ouverture 20 d'échappement 22. À cet effet, un mécanisme de mise en translation verticale du tube d'amenée 20 comporte un moteur électrique 23 actionnant angulairement une fourchette d'entraînement 24 dans laquelle est positionnée une broche 25 solidaire du tube d'amenée 20. Le mouvement de translation du tube d'amenée 20 vers le haut commandé par le moteur 23 se 25 pratique en opposition d'un ressort de rappel 26 monté autour du tube d'amenée 20 et le contraignant dans un mouvement de translation dirigé vers le bas. Une version mécanique peut être envisagée dans laquelle le moteur électrique 23 est remplacé par une barre de réglage actionnant mécaniquement la fourchette 24. 30 Pour une sécurité optimale, le fond du récipient intermédiaire 19 est équipé d'un clapet de vidange 27 permettant l'écoulement du combustible liquide compris non seulement dans le récipient intermédiaire 19, mais également, compte tenu du fonctionnement automatique des premiers moyens d'alimentation, la totalité du combustible liquide compris dans le réservoir principal 15, si nécessaire. L'extrémité supérieure du tube d'amenée 20 est équipée d'un clapet de fermeture. Ce clapet de fermeture a pour fonction d'obturer progressivement l'ouverture d'admission 21, de manière réglable, jusqu'à obturation complète. Le clapet de fermeture peut être constitué par tout moyen adapté. Dans l'exemple illustré, l'ouverture d'admission 21 du tube 20 présentant des dimensions constantes est placée latéralement de manière adjacente à un obturateur fixe solidaire du réservoir 15. Le mouvement de translation du tube d'amenée 20 a pour effet de régler la position relative en hauteur de l'obturateur en regard de l'ouverture d'admission 21. Autrement dit, la fraction de surface de l'ouverture d'admission 21 en communication avec le réservoir principal 15 diminue au fur et à mesure de l'abaissement du tube d'amenée 20. En position complètement abaissée du tube d'amenée 20, l'ouverture d'admission 21 est complètement fermée par l'obturateur, constituant un clapet de fermeture qui supprime la possibilité d'alimentation du récipient intermédiaire 19 à partir du réservoir principal 15. En outre, le réservoir principal 15 est équipé d'un bouchon de remplissage 28 aménagé à proximité de la zone dans laquelle débouche l'extrémité supérieure du tube d'amenée 20. Les deuxièmes moyens d'alimentation fonctionnant automatiquement par phénomène de vases communicants sont constitués par un tuyau de liaison 29. Une extrémité du tuyau de liaison 29 débouche dans le récipient intermédiaire 19, par exemple sur le fond à proximité de la zone dans laquelle est aménagé le clapet de vidange 27, et une extrémité opposée débouchant dans le fond du brûleur 11. Entre ses extrémités, la totalité du tuyau de liaison 29 est située en dessous du niveau du combustible liquide dans le récipient intermédiaire. Selon les principes bien connus des vases communicants, le tuyau de liaison 29 a pour fonction d'alimenter en combustible liquide le brûleur 11 depuis le récipient intermédiaire 19 tout en maintenant constamment un niveau de combustible liquide dans le brûleur 11 situé dans un même plan horizontal que le niveau de combustible liquide dans le récipient intermédiaire 19. Le carter 17 a pour fonction de renfermer et de protéger le tuyau de liaison 29 ainsi que le clapet de vidange 27, et de servir de cuve de rétention. Dans la version représentée, le brûleur 11 délimite une surface de brûlage de forme rectangulaire. Le brûleur a une forme générale prismatique (de direction correspondant à la grande longueur du rectangle formé par la surface de brûlage) de section rectangulaire. La longueur du brûleur 11 (c'est-à-dire la longueur du prisme) peut être variable. Comme cela est le cas sur les figures 1 à 3, la surface de la section rectangulaire peut être prévue pour être supérieure dans la zone centrale du brûleur 11, en prévoyant une variation progressive ou discontinue de la surface de la section rectangulaire. Dans une variante avantageuse, le brûleur 11 peut être de forme prismatique de section triangulaire, ce qui garantit un rapport élevé entre la surface de brûlage et le volume de combustible immobilisé dans le brûleur 11. Sur la figure 4, le brûleur 11 se décompose, dans sa longueur, en cinq tronçons successifs avec un tronçon central et deux tronçons d'extrémités chacun raccordé au tronçon central par un tronçon intermédiaire. Chacun des cinq tronçons présente une section en forme de triangle constitué par deux cornières à 45 degrés raccordées l'une à l'autre. La surface de la section du tronçon central est supérieure à la surface de la section de chacun des tronçons intermédiaires, laquelle est elle-même supérieure à la surface de la section de chacun des tronçons d'extrémité. La largeur de la surface de brûlage étant constante, cette variation de la surface de la section d'un tronçon à l'autre est réalisée par une modification de la position du fond du brûleur sur le tronçon. Ainsi, le fond du brûleur 11 le long du tronçon central est positionné en dessous du fond du brûleur 11 le long des tronçons intermédiaires. De même, le fond du brûleur 11 le long de chacun des tronçons intermédiaires est positionné en dessous du fond du brûleur 11 le long du tronçon d'extrémité adjacent. Un tel aménagement constitue une 1 o variation discontinue de la surface de la section le long de la longueur du brûleur 11, conférant une grande facilité de réglage par paliers des allures de brûlage. Toutefois, il est envisageable de prévoir une variation progressive de la surface de la section le long de la longueur du brûleur 11.10 Revendications1. Dispositif pour alimenter en combustible liquide un brûleur (11) à vaporisation à partir d'un réservoir principal (15) de stockage du combustible liquide, caractérisé en ce qu'il comporte : un récipient intermédiaire (19) intercalé entre le réservoir principal (15) et le brûleur (11), des moyens pour alimenter le récipient intermédiaire (19) en combustible liquide depuis le réservoir principal (15), contrôlés par des moyens de régulation pour maintenir un niveau constant de combustible liquide dans le récipient intermédiaire (19), des moyens pour alimenter le brûleur (11) en combustible liquide depuis le récipient intermédiaire (19), par phénomène de vases communicants pour maintenir constamment un niveau de combustible liquide dans le brûleur (11) situé dans un même plan horizontal que le niveau de combustible liquide dans le récipient intermédiaire (19). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le réservoir principal (15) est positionné au dessus du récipient intermédiaire (19) et les moyens pour alimenter le récipient intermédiaire (19) en combustible liquide depuis le réservoir principal (15) et les moyens de régulation sont constitués par un tube d'amenée (20) ayant une extrémité supérieure débouchant dans le réservoir principal (15) et une extrémité inférieure débouchant dans le récipient intermédiaire (19). 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de réglage de la position en hauteur de l'extrémité inférieure du tube d'amenée (20).3011 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens de réglage comportent un moteur électrique (23) actionnant angulairement une fourchette d'entraînement (24) dans laquelle est positionnée une broche (25) solidaire du tube d'amenée (20). 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le fond du récipient intermédiaire (19) est équipé d'un clapet de vidange (27). 6. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que io l'extrémité supérieure du tube d'amenée (20) est équipée d'un clapet de fermeture. 7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le brûleur (11) est de forme prismatique de section triangulaire. 15