Brevet FR3061941A1 — publié le 20180720

Dispositif anti-cliquetis pour clapet obturateur mobile La présente invention a trait à un dispositif anti-cliquetis pour clapet obturateur mobile dans un conduit entre une position d'obturation dans laquelle il obstrue le conduit et des positions d'ouverture permettant un passage de fluide dans le conduit. Une telle invention a par exemple vocation à être utilisée dans des clapets anti-retour de fumées placés dans des conduits de cheminée d'évacuation de gaz d'échappement issus de combustion dans des chaudières. Selon la puissance de chauffage requise, il est courant de recourir à des chaudières montées en cascade, lorsque la taille des locaux d'installation le permet, plutôt que d'utiliser une chaudière unique surdimensionnée. A partir d'une certaine puissance demandée pour de tels générateurs de chaleur, l'offre consiste d'ailleurs assez généralement à coupler des modules de plus faible puissance, les marchés correspondant à des modèles spécifiques de forte puissance étant par essence plus limités. Ainsi, par exemple, un modèle de 90 kW sera typiquement constitué de deux modules de 45 kW en parallèle, alors qu'un modèle de 120 kW consistera en une installation en cascade de deux modules de 60 kW. Les modules couplés ne sont pas nécessairement toujours actifs en même temps, ils le sont en pratique uniquement si la puissance instantanée demandée le requiert. Il est alors indispensable d'équiper les cheminées d'échappement des fumées de chaque chaudière par un clapet antiretour qui garantit notamment qu'en cas d'obstruction du conduit d'évacuation commun des fumées, un reflux des produits de combustion issus d'une chaudière active ne soit pas possible à travers la cheminée d'échappement de l'autre chaudière inactive, jusqu'à sortir par son entrée d'air et polluer le local. En cas d'installation de chaudières en cascade, les clapets anti-retour placés dans les conduits d'évacuation des chaudières 3061941 2 inactives peuvent cependant provoquer des bruits parasites générés par une onde stationnaire basse fréquence engendrée par la combustion dans une chaudière active à brûleur à air soufflé. Cette onde se propage à l'ensemble du système d'évacuation des 5 fumées produites, et affecte les conduits d'évacuation des chaudières inactives de l'installation, où elle produit des battements parasites des clapets anti-retour, s'accompagnant de bruits de type cliquetis de fréquence identique ou voisine de celle de l'onde générée. 10 C'est d'autant plus vrai que les clapets de ce type sont conçus par les constructeurs de manière à limiter autant que possible les pertes de charge singulières qu'ils sont susceptibles de créer. La satisfaction de cet objectif s'obtient en fait très naturellement par une diminution du poids des 15 clapets, mais la légèreté les rend évidemment plus facile à déplacer et augmente le risque de génération de bruits parasites par battement. En d'autres termes, des clapets de faible poids sont certes avantageux en termes de perte de charge, car ils ne s'opposent que très faiblement aux flux d'échappement, mais 20 l'onde stationnaire les meut alors plus aisément au gré de ses variations, les clapets se mettant alors à vibrer en phase avec la fréquence de combustion. Les déplacements périodiques provoquent alors un bruit de cliquetis associé aux cycles vibratoires d'ouverture / fermeture des clapets. 25 Pour se débarrasser de ce bruit gênant, il suffirait de rendre les clapets plus lourds, mais cela aurait pour première conséquence d'accroître corrélativement les pertes de charges, ce qui n'est pas souhaité en l'occurrence. Une solution alternative pourrait consister à équiper les clapets de ressorts 30 de rappel en position d'obturation, de raideur suffisante pour les empêcher de bouger sous l'effet des vibrations, mais cela aboutirait aussi à élever les pertes de charge de manière non acceptable. Enfin, on pourrait prévoir des clapets motorisés, mais cela serait bien entendu bien plus coûteux, sans compter 3061941 3 les conséquences possibles en termes de fiabilité globale de l'installation, complexifier techniquement les solutions étant souvent synonyme de réduction de la fiabilité des systèmes. L'invention remédie à ces inconvénients, en proposant une 5 solution innovante qui permet la suppression des bruits sans incidence notable sur les pertes de charges. Plus précisément, l'utilisation de la solution dans les conduits d'échappement de chaudières en cascade permet de supprimer tous les bruits parasites générés par le clapet et imputables à l'onde 10 stationnaire de basse fréquence générée par un brûleur soufflé, sans pour autant augmenter les pertes de charges au niveau desdits clapets. A cet effet, l'invention, qui concerne par conséquent un dispositif anti-cliquetis pour clapet obturateur mobile dans un 15 conduit entre une position d'obturation dans laquelle il obstrue le conduit et des positions d'ouverture permettant un passage de fluide dans le conduit, est telle que le conduit et le clapet sont munis de moyens magnétiques activés en position d'obturation et désactivés en position d'ouverture. 20 La solution magnétique, facile à mettre en oeuvre et techniquement élégante, garantit le maintien en position fermée du clapet de la chaudière inactive avec une force suffisante pour s'opposer aux effets de la vibration parasite. Par ailleurs, dès lors que la chaudière devient active, l'arrivée 25 des premiers produits de combustion génère une pression supérieure à la force magnétique suscitée par les moyens magnétiques en place : le clapet se soulève alors et modifie la position relative du champ magnétique et du clapet. Quelle que soit la configuration adoptée, la portée limitée du champ 30 magnétique ne permet plus l'activation des moyens magnétiques dès que le clapet s'ouvre suffisamment. La solution n'a cependant aucune influence sur les pertes de charge dues au clapet, puisqu'elle ne s'applique plus après ouverture du clapet. Elle est par ailleurs simple et fiable dans la mesure où 3061941 4 elle est basée sur de simples clapets gravitaires, auxquels on se contente d'ajouter le dispositif magnétique. Selon une possibilité, le conduit est équipé d'un composant en matériau aimantable et le clapet comporte un aimant, ou le 5 conduit est équipé d'un aimant et le clapet comporte un composant en matériau aimantable, ledit aimant et le composant en matériau aimantable étant positionnés et fixés sur le clapet et dans le conduit pour être au voisinage l'un de l'autre en position d'obturation, le composant en matériau aimantable étant 10 dans la portée du champ magnétique de l'aimant. Dès l'ouverture sous l'effet des fumées à évacuer, en revanche, le matériau aimantable se retrouve hors de portée du champ magnétique et, quelle que soit la partie équipée de l'aimant ou du composant aimantable, le dispositif magnétique 15 ne joue plus aucun rôle dans le déplacement du clapet, et par conséquent dans les pertes de charges éventuellement imputables au clapet. Plus précisément, sur un plan structurel, le clapet obturateur peut comporter une plaque mobile d'obturation du conduit munie 20 d'une plaquette en matériau aimanté ou aimantable. Dans ce cas, la plaquette peut être simplement fixée sur une face de la plaque mobile du clapet obturateur. Il s'agit donc d'une solution extrêmement simple à mettre en oeuvre, puisque le clapet proprement dit n'a pas à être mécaniquement modifié : il suffit 25 d'y adjoindre un élément externe, qui peut par exemple être collé sur une de ses faces. Du côté conduit, le dispositif peut comporter un support comprenant un insert en matériau aimanté ou aimantable, ledit support comportant des moyens de fixation à la paroi du conduit 30 préservant le passage du fluide, muni par exemple de bras de fixation d'allure radiale. Dans une telle configuration à bras radiaux, ceux-ci sont prévus, en nombre et en structure, de sorte que la quasi-totalité de la section du conduit reste libre pour le passage 3061941 5 des fumées. Les bras, par exemple au nombre de trois ou quatre, sont fins et se développent depuis l'insert, à la manière d'une araignée, vers la périphérie du conduit. Selon une possibilité, les extrémités libres des bras de 5 fixation peuvent comporter des manchons enfichables axialement sur des plots périphériques s'étendant dans le conduit, parallèlement à sa paroi extérieure. En variante, les extrémités libres des bras de fixation peuvent être unciformes, les crochets étant alors prévus pour coopérer avec des évidements ou 10 une rainure pratiqués dans la paroi dudit conduit. De préférence, la plaquette est fixée centralement par rapport à la plaque d'obturation et l'aimant est placé dans une platine fixée centralement dans le support. Des variantes de positionnement sont bien entendu possibles. Plus précisément 15 encore, la plaquette et l'aimant peuvent être placés dans des logements obturables par des capuchons clipsés à la paroi périphérique desdits logements. Bien que la configuration inverse soit également possible, selon une solution préférentielle, l'insert du support est un 20 aimant et la plaquette du clapet est en matériau ferromagnétique doux. Dans ce cas, dès que le clapet s'ouvre sous l'effet de la pression des produits de combustion, la plaquette aimantable s'éloigne hors de la portée du champ magnétique, et n'est plus soumis aux effets du magnétisme. En l'absence de toute force 25 magnétique, les pertes de charge ne dépendent plus que de la structure du clapet, que l'on prévoit bien entendu très léger. Selon une configuration possible, on peut prévoir, selon l'invention, que le dispositif anti-cliquetis équipe une portion de conduite autonome, à insérer dans un conduit d'échappement 30 des fumées d'une chaudière. Dans ce cas, si l'on considère que l'unité constituée par la portion de conduite constitue un clapet, l'invention concerne également un clapet anti-retour de conduit d'échappement des fumées d'échappement d'une chaudière équipé d'un dispositif anti-cliquetis tel que décrit auparavant. 3061941 6 L'invention va à présent être décrite plus en détail, en référence à un exemple particulier illustré aux figures annexées, pour lesquelles : la figure 1 représente de manière schématique un montage en 5 cascade de deux modules de chaudières ; la figure 2 montre schématiquement une coupe transversale d'une portion de conduit de cheminée muni d'un dispositif anti-cliquetis selon l'invention, ou un clapet anti-retour autonome muni d'un tel dispositif ; 10 la figure 3 représente de façon schématique le support d'aimant en vue de dessus et de côté ; et la figure 4 montre une coupe transversale de portion de conduit de cheminée muni d'un dispositif anti-cliquetis selon l'invention, ou de clapet anti-retour autonome muni 15 d'un tel système, et représenté de façon moins schématique et plus proche d'une conception finie. En référence à la figure 1, deux chaudières 1 et 2 sont représentées montées en cascade, ce qui permet d'offrir des puissances supérieures en utilisant des modules de moindre 20 puissance disponibles tout en maintenant un volume d'occupation raisonnable. Ces chaudière 1 et 2 sont classiques, et comportent chacune schématiquement une entrée d'air 3, 3' alimentant en comburant un dispositif brûleur 4, 4' par exemple à air soufflé surmontant une cuve de combustion 5, 5', les produits de 25 combustion sous forme de fumées étant évacués dans une cheminée 6, 6' dotée d'un clapet 7, 7' anti-retour. Lesdites cheminées 7, 7' sont raccordées à un collecteur 8 d'échappement de la totalité des fumées collectées dans les modules 1, 2 en cascade. Les clapets 7, 7' sont nécessaires pour prévenir tout retour 30 indésirable de gaz d'échappement par exemple dans la cheminée 6' si la seule chaudière 1 est active et que la chaudière 2 est éteinte. Dans ce cas, les fumées d'échappement passant par la cheminée 6 et collectées par le collecteur 8 ne doivent pas pouvoir circuler à contrecourant dans la cheminée 6' et 3061941 7 s'échapper dans la pièce via l'arrivée d'air 3' de la chaudière 2, au risque de polluer ladite pièce. Une telle hypothèse n'est pas théorique : si la chaudière 2 n'est pas en service, en l'absence de clapet anti-retour 7', aucun flux de fluide dans le 5 sens d'un échappement n'est susceptible de s'opposer à la progression à contrecourant des gaz en provenance de l'autre chaudière 1, d'où un risque de pollution réel. Le contexte technique étant posé, la solution de l'invention est présentée notamment en référence à la figure 2, qui montre 10 une portion d'une cheminée d'échappement 6, 6' munie d'un clapet anti-retour 7 , 7' représentée schématiquement, ou un tel clapet considéré comme constitué d'une telle portion de conduite, et dont le composant principal est une plaque d'obturation 10 du conduit 6, 6'. Cette plaque 10 est capable de se mouvoir entre 15 une position d'obturation, qui est celle qui est montrée à la figure 2, et des positions d'ouverture, par exemple obtenues par translation selon l'axe du conduit ou par pivotement de la plaque 10 par rapport à des moyens de translation ou d'articulation (non représentés) connus en soi. 20 La plaque 10 présente une plaquette 11, en l'occurrence placée de manière centrale par rapport à la plaque 10, qui est prévue en matériau ferromagnétique doux, et par conséquent aimantable lorsqu'elle est dans la portée d'un champ magnétique. Celui-ci résulte d'un insert 12 placé dans un support 13, l'insert 12 25 étant en l'espèce un aimant permanent générant un champ magnétique permanent. Le support 13 est mieux montré en référence à la figure 3, et se présente par exemple sous forme d'une platine centrale 14 comportant l'insert 12 aimanté, ladite platine 14 présentant des 30 pattes ou bras de fixation 15 se développant dans une direction d'allure radiale. Ces bras de fixation 15 comportent un premier tronçon situé sensiblement dans le même plan que la platine 14, puis, à leurs extrémités libres, des portions d'allure parallèle à l'axe du conduit d'échappement 6, 6' et dont l'extrémité libre 3061941 8 16 est unciforme : les crochets 16 sont alors, selon une possibilité, prévus pour coopérer avec des évidements ou une rainure périphériques pratiqués dans la paroi du conduit 6, 6', par exemple après flexion des bras 15 à l'insertion du support 5 13 dans le conduit 6, 6', puis retour élastiques desdits bras 15 en position déployée lorsque les crochets 16 arrivent au niveau desdits évidements ou de la rainure (non représentés). En d'autres termes, il peut s'agir d'une fixation du support 13 de l'insert 12 par clipsage dans les évidements ou dans la rainure 10 périphérique. Selon une possibilité, le support 13 peut être réalisé en plastique rigide mais suffisamment élastique pour permettre le clipsage. On observera que la conception du support 12 est telle que seule une faible fraction de la surface de la section de la 15 conduite 6, 6' est impactée par le support 13, qui n'entrave pratiquement pas le flux des produits de combustion. La figure 4 montre une configuration de l'invention plus aboutie, c'est-à-dire moins schématique, les formes et interactions des composants mentionnés jusqu'ici étant montrées 20 de manière plus précise. Ainsi, le support 13 de l'aimant comporte en l'occurrence des manchons 19 enfichés axialement sur des plots périphériques 20 s'étendant dans le conduit 6, 6', parallèlement à sa paroi extérieure, et à l'intérieur desquels la plaque 10 du clapet 7, 7' est mobile en translation selon 25 l'axe du conduit 6, 6'. La plaquette 11, autant que l'aimant 12, sont placés dans des logements centraux de la plaque 10 et du support 13 (la platine centrale), puis maintenus en place par des capuchons 21 clipsés dans les parois périphériques desdits logements. Comme dans la solution précédente, le logement de 30 l'aimant 12 dans le support 13 est relié aux manchons 19 via des bras radiaux 15. Le fonctionnement est alors le suivant : En position d'obturation, la plaquette 11 est située dans le champ magnétique de l'insert aimanté 12, elle s'aimante par conséquent 3061941 9 et est dès lors attirée par l'aimant permanent 12. La plaque d'obturation 10 du clapet 7, 7' est plaquée contre l'épaulement 17 (figure 2) du conduit 6, 6', ou contre un ressaut 22 périphérique du support 13 (figure 4) et le clapet 7, 7' est 5 fermé. La force magnétique de l'aimant est telle que l'onde vibratoire basse fréquence émise par l'autre chaudière 1, 2 lorsqu'elle est en fonctionnement ne suffit pas à ouvrir le clapet 7, 7' en position d'obturation, qui reste bien fermé. Aucun bruit parasite, de type cliquetis dû aux déplacements 10 cycliques en phase avec l'onde vibratoire, ne peut dès lors subsister, du fait du dispositif magnétique de l'invention. Le clapet 7, 7' étant fermé, aucun reflux des fumées de combustion dues à la chaudière active de l'installation n'est plus possible, et aucun problème de pollution n'est plus à 15 redouter. Lorsque les deux chaudières 1, 2 sont en fonctionnement, les flux des produits de combustion qui s'échappent par les conduits 6, 6' exercent une pression suffisante pour annihiler les effets du dispositif magnétique, en exerçant en réalité une force 20 supérieure à la force magnétique générée entre l'aimant permanent 12 et la plaquette ferromagnétique 11. Dans ce cas, dès que la plaque d'obturation 10 s'ouvre sous l'effet de cette pression gazeuse, la plaquette 11 échappe aux effets du champ magnétique généré par l'aimant 12, et il ne subsiste plus 25 d'attirance magnétique. Le dispositif de l'invention garantit l'immobilité du clapet 7, 7' uniquement en l'absence de fumées de combustion, mais n'a plus aucune influence en cas d'apparition de produits de combustion : il remplit par conséquent pleinement son rôle, qui 30 est d'être actif uniquement pour répondre au problème des bruits parasites lorsque la chaudière est inactive, et d'être « transparent » pendant le fonctionnement de la chaudière. Les exemples qui sont servis à illustrer la description ne peuvent pas être considérés comme exhaustifs de l'invention, qui 3061941 10 englobe au contraire les variantes de forme et de constitution qui restent dans le cadre des capacités de l'homme de l'art. Ainsi, les formes des différents composants comme la plaquette 11 aimantée ou aimantable, l'insert 12, la platine 14, les bras 5 15 etc. peuvent être différentes de celles qui ont été représentées, et être réalisées en différents matériaux. Les formes sont d'autant plus aisément modifiables que la portion de conduit 6, 6', le clapet 7, 7', le support 13 etc. sont réalisés par moulage de matières plastiques. 10 REVENDICATIONS1. Dispositif anti-cliquetis pour clapet obturateur 7, 7' mobile dans un conduit 6, 6' entre une position d'obturation dans laquelle il obstrue le conduit 6, 6' et des positions d'ouverture permettant un passage de fluide dans le conduit 6, 6', caractérisé en ce que le conduit 6, 6' et le clapet 7, 7' sont munis de moyens magnétiques 11, 12 activés en position d'obturation et désactivés en position d'ouverture. 2. Dispositif anti-cliquetis pour clapet obturateur 7, 7' selon la revendication 1, caractérisé en ce que le conduit 6, 6' est équipé d'un composant en matériau aimantable et le clapet 7, 7' comporte un aimant, ou le conduit 6, 6' est équipé d'un aimant et le clapet 7, 7' comporte un composant en matériau aimantable, ledit aimant et le composant en matériau aimantable étant positionnés et fixés sur le clapet 6, 6' et dans le conduit 7, 7' pour être au voisinage l'un de l'autre en position d'obturation, le composant en matériau aimantable étant dans la portée du champ magnétique de l'aimant. 3. Dispositif anti-cliquetis pour clapet obturateur 7, 7' selon la revendication 1, caractérisé en ce que le clapet 7, 7' obturateur comporte une plaque 10 mobile d'obturation du conduit munie d'une plaquette 11 en matériau aimanté ou aimantable. 4. Dispositif anti-cliquetis pour clapet obturateur 7, 7' selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la plaquette 11 est fixée sur une face de la plaque 10 mobile du clapet obturateur 7, 7'. 5. Dispositif anti-cliquetis pour clapet obturateur 7, 7' selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un support 13 comprenant un insert 12 en matériau aimanté ou aimantable, ledit support 13 comportant des moyens de fixation à la paroi du conduit 6, 6' préservant le passage du fluide. 3061941 12 6. Dispositif anti-cliquetis pour clapet obturateur 7, 7' selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les moyens de fixation comportent des bras 15 de fixation d'allure radiale. 5 7. Dispositif anti-cliquetis pour clapet obturateur 7, 7' selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les extrémités libres des bras de fixation 15 comportent des manchons 19 enfichables axialement sur des plots périphériques 20 s'étendant dans le conduit 6, 6', 10 parallèlement à sa paroi extérieure. 8. Dispositif anti-cliquetis pour clapet obturateur 7, 7' selon la revendication 6, caractérisé en ce que les extrémités libres des bras de fixation 15 sont unciformes 16. 9. Dispositif anti-cliquetis pour clapet obturateur 7, 7' selon 15 l'une des revendications 3 à 8, caractérisé en ce que la plaquette 11 est fixée centralement par rapport à la plaque 10 d'obturation et l'aimant 12 est placé dans une platine 14 fixée centralement dans le support 13. 10.Dispositif anti-cliquetis pour clapet obturateur 7, 7' selon 20 l'une des revendications 3 à 9, caractérisé en ce que la plaquette 11 et l'aimant 12 sont placés dans des logements obturables par des capuchons clipsés à la paroi périphérique des logements. 11.Dispositif anti-cliquetis pour clapet obturateur 7, 7' selon 25 l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'insert 12 du support 13 est un aimant et la plaquette 11 du clapet 7, 7' est en matériau ferromagnétique doux. 12.Dispositif anti-cliquetis pour clapet obturateur 7, 7' selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il 30 équipe une portion de conduite à insérer dans un conduit d'échappement 6, 6' d'une chaudière 1, 2.