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EP4184059A1 - Fuel boiler with pressure reduction device for flame ignition - Google Patents

Fuel boiler with pressure reduction device for flame ignition Download PDF

Info

Publication number
EP4184059A1
EP4184059A1 EP22208139.0A EP22208139A EP4184059A1 EP 4184059 A1 EP4184059 A1 EP 4184059A1 EP 22208139 A EP22208139 A EP 22208139A EP 4184059 A1 EP4184059 A1 EP 4184059A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
fuel
pressure
mixture
pressure reduction
circulation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP22208139.0A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Vincent KUBICA
Philippe Barday
Olivier Mathey
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Guillot Industrie SAS
Original Assignee
Guillot Industrie SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Guillot Industrie SAS filed Critical Guillot Industrie SAS
Publication of EP4184059A1 publication Critical patent/EP4184059A1/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N3/00—Regulating air supply or draught
    • F23N3/02—Regulating draught by direct pressure operation of single valves or dampers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/02—Premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air upstream of the combustion zone
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23L—SUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
    • F23L5/00—Blast-producing apparatus before the fire
    • F23L5/02—Arrangements of fans or blowers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N3/00—Regulating air supply or draught
    • F23N3/08—Regulating air supply or draught by power-assisted systems
    • F23N3/082—Regulating air supply or draught by power-assisted systems using electronic means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23K—FEEDING FUEL TO COMBUSTION APPARATUS
    • F23K2900/00—Special features of, or arrangements for fuel supplies
    • F23K2900/05002—Valves for gaseous fuel supply lines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2227/00—Ignition or checking
    • F23N2227/02—Starting or ignition cycles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2233/00—Ventilators
    • F23N2233/06—Ventilators at the air intake
    • F23N2233/08—Ventilators at the air intake with variable speed
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2235/00—Valves, nozzles or pumps
    • F23N2235/02—Air or combustion gas valves or dampers
    • F23N2235/06—Air or combustion gas valves or dampers at the air intake
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2235/00—Valves, nozzles or pumps
    • F23N2235/02—Air or combustion gas valves or dampers
    • F23N2235/10—Air or combustion gas valves or dampers power assisted, e.g. using electric motors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2241/00—Applications
    • F23N2241/02—Space-heating

Definitions

  • the present invention relates to a fuel-fired boiler and to a method for lighting such a boiler.
  • a fuel boiler in particular a gas boiler, comprising a hearth.
  • This fireplace contains a burner designed to burn a gaseous premix.
  • the gaseous premix is produced by a mixer fed by an air supply conduit forming the oxidizer and by a gas supply conduit forming the fuel.
  • a gas premix feed pipe fluidically connects the mixer to the burner.
  • a fan arranged at the junction of the air, gas and premix supply ducts makes it possible to move the premix towards the burner.
  • the gas boiler conventionally comprises a pneumatic valve arranged to regulate the flow of gas circulating in the gas supply conduit.
  • This pneumatic valve is equipped with a shutter housed inside the gas supply pipe and a pneumatic servo-regulator converting a supply pressure into a movement of the shutter.
  • the servo-regulator is supplied with a supply pressure such that the gaseous premix permanently has an excess of air of the order of 30%. Under these conditions, the quantity of polluting gases, such as nitrogen oxides or carbon oxides, produced by the combustion of the gaseous premix is minimized.
  • the ignition of the gaseous premix is not carried out with certainty and generally results in a phenomenon of chattering or momentary pumping generating acoustic discomfort for the user and possibly causing a safety of the boiler due to the absence of flame at the end of the ignition sequence.
  • poor ignition of the premix can generate high transient concentrations of pollutants (NOx, CO, CO2, etc.) which can be very dangerous.
  • the phenomenon of “chattering” is characterized by combustion instability corresponding to an excitation of a natural mode of the boiler leading to a sequence of extinction and re-ignition of the flame (between 10 and 30Hz).
  • the “pumping” phenomenon is characterized as follows. During ignition, a rapid variation in pressure in the hearth of the boiler occurs due to the variation in flame surface and therefore in the energy released by this flame. The pressure wave thus generated rises in the mixer as well as in the gas and air supply lines. This pressure wave disrupts the normal operation of the various components of the boiler, in particular of the fan and of the pneumatic valve arranged in the gas supply line. The ratio between the quantity of air and the quantity of gas, in other words the richness or the excess of air in the mixture, is thus disturbed by this pressure wave which can cause a phenomenon of total or partial extinction of the flame. This pumping phenomenon can be occasional or repetitive.
  • the pressure reduction device makes it possible to generate a pressure reduction upstream of the burner.
  • the pressure reduction device is configured such that its activation causes a pressure reduction in comparison with a pressure value in a deactivated state of the pressure reduction device.
  • this pressure reduction is such as to dampen the effect of the pressure waves generated by the ignition of the flame.
  • the ignition of the flame is made more stable which allows the mixture to maintain its ratio. Therefore, the pressure upstream of the burner is higher when the pressure reduction device is deactivated compared to the pressure upstream of the burner when it is activated.
  • the pressure reduction device thus makes it possible to limit or even eliminate the “pumping” phenomenon.
  • the pressure reduction device makes it possible to limit or even eliminate the “chattering” phenomenon. It is very likely that this is due to the modification of the natural mode of the boiler when the pressure reduction device is activated, which is thus no longer energized during ignition.
  • the pressure reduction device therefore makes it possible to limit, or even eliminate, the phenomena of “pumping” and “chattering” in the activated state, without causing a drop in pressure in the deactivated state of the pressure reduction device.
  • the operation of the boiler is not penalized when the pressure reduction device is deactivated.
  • the activation of the pressure reduction device is preferably carried out upstream of the ignition of the flame.
  • the activation is programmed to occur during or before a start-up phase of the fan preceding the ignition of the flame.
  • the activation of the pressure reduction device upstream of the ignition of the flame also allows to anticipate any instability due for example to the activation of the pressure reduction device and to ensure the good quality of the mixture for ignition.
  • the activation can be carried out simultaneously with the ignition of the flame.
  • the activation of the pressure reduction device is preferably maintained for a predetermined time after ignition of the flame in order to ensure that the flame ignition process is stable. Even more preferably, the power of the boiler is reduced after the ignition phase of the flame.
  • This predetermined time is determined in particular so as to deactivate the device for reducing the pressure after the ignition of the flame when the power of the boiler is lower.
  • the main interest of this technique is to be able to go down to a very low charge rate so that the deactivation of the device is smoother and therefore more stable.
  • This predetermined time can be a few seconds, for example less than 10 seconds. Preferably, this predetermined time is greater than 10 seconds, for example between 10 and 50 seconds.
  • the pressure reduction generated by the pressure reduction device can be generated by an active member, for example a compressor, or else by a passive member, such as a member inducing a pressure drop.
  • the term "selectively activatable" means that the pressure reduction device can be controlled to reduce the pressure upstream of the burner.
  • the control can for example be carried out remotely by a controller of the boiler.
  • the activation of an active member corresponds to the starting of the member, for example of the compressor to generate the pressure reduction.
  • the activation of a passive member corresponds to the positioning of the passive member so as to induce the pressure drop, for example by placing an obstacle in a pipe or by modifying the orientation of an obstacle in said pipe. .
  • the pressure reduction device comprises a pressure drop device capable of generating a pressure drop of a fluid passing through said pressure drop device when said pressure reduction device is activated.
  • said pressure reduction device comprises a directional member configured to direct the fluid supplying the pressure reduction device towards the second circulation zone in order to supply the burner with a fluid at the second pressure when said pressure reducing device is activated.
  • the pressure reduction device comprises a first circulation pipe forming said first circulation zone and a second circulation pipe forming said second circulation zone, the first and second circulation pipes being distinct from each other.
  • the pressure reduction device comprises a circulation pipe forming the first and second circulation zones.
  • said orifice forming the second circulation zone is through the closing wall.
  • the pressure drop member comprises an activatable holding member to hold the closure wall in the closed position, the closure wall being configured to be maintained in the position opening under the action of the fluid flowing through the passage section.
  • the directional member is one of a solenoid valve, a damper, a pivot valve, a motorized valve, a sliding valve and a shutter.
  • the circuit for supplying a mixture comprises an oxidant supply circuit, a fuel supply circuit and a circuit for mixing the oxidant and the fuel in fluid communication , at a first end, with the oxidant and fuel feed circuits, and, at a second end, with the burner.
  • the pressure reduction device is arranged in the oxidant supply circuit. This makes it easier to manage the tightness of the pressure reduction device because the tightness requirement for the oxidizer is lower than for the fuel, which can prove to be dangerous.
  • the oxidizer supply circuit is generally more accessible, which facilitates installation and maintenance of the pressure reduction device.
  • the pressure reduction device can be arranged at the level of the circuit for mixing the oxidizer and the fuel, for example downstream of the fan. Still alternatively, the pressure reduction device can be arranged in the fuel supply circuit.
  • the pressure reduction device is activated before or during the ignition of the mixture of oxidant and fuel.
  • the latter further comprises the deactivation of the pressure reduction device after the ignition of the mixture of oxidant and fuel.
  • the step of activating the pressure reduction device comprises moving the closure wall into the closed position so as to direct the fluid flowing through the pressure reduction device of pressure through the orifice forming the second circulation zone.
  • the boiler can relate to any type of fuel such as, for example, fuel oil, natural gas, hydrogen (H 2 ) or even propane (LPG).
  • fuel oil such as, for example, fuel oil, natural gas, hydrogen (H 2 ) or even propane (LPG).
  • H 2 hydrogen
  • LPG propane
  • FIG 1 represents a fuel boiler 1 comprising a hearth 2, or a combustion chamber.
  • Hearth 2 contains a heat exchanger 4 connected to a heating network (not shown).
  • the hearth 2 contains a burner 6.
  • This burner 6 is equipped with a ramp 8 adapted to diffuse a gaseous premix inside the hearth 2.
  • the burner 6 is equipped with an ignition electrode 10, or ignition device. ignition, suitable for igniting the gaseous premix.
  • the burner 6 is finally equipped with an ionization electrode 12 adapted to detect a flame produced by the combustion of the gaseous premix.
  • the burner 6 can be equipped with any means making it possible to detect a flame produced by the combustion of the gaseous premix. This means is for example an optical sensor, an oxygen sensor or even a temperature sensor.
  • Boiler 1 further comprises a circuit 30 for supplying a mixture of oxidant and fuel.
  • the oxidant is preferably air, either taken from the ambient air around the boiler 1 or else coming from a specific air supply line.
  • the fuel can be one of natural gas, propane (LPG), hydrogen (H 2 ) or fuel oil.
  • the supply circuit 30 comprises an oxidizer supply circuit 32, a fuel supply circuit 34 and a circuit 36 for mixing the oxidizer and the fuel.
  • the mixing circuit 36 is in fluid communication, at a first end, with the oxidizer 32 and fuel 34 supply circuits, and, at a second end, with the burner 6.
  • the mixing circuit 36 includes a mixer 16 and a gas premix supply conduit 14 fluidly connecting the burner 6 to the mixer 16.
  • This mixer 16 is supplied by an air supply pipe 18 of the oxidant supply circuit 32 and by a gas supply pipe 21 from the fuel supply circuit 34.
  • the gas supply pipe 21 can be fluidically connected to a gas distribution network or to a cylinder (not shown).
  • the supply circuit 30 comprises a device for driving the mixture through the supply circuit 30, here the fan 20.
  • the fan 20 is placed in the mixing circuit 36 in the example illustrated. So In general, the fan 20 can be placed either in the combustion supply circuit 32 or the mixing circuit 36.
  • the fan 20 makes it possible on the one hand to suck air and fuel into the duct 14 and to on the other hand to drive the gaseous premix from the mixer 16 to the burner 6.
  • the fan 20 also makes it possible to generate a sufficient vacuum at the level of the mixer 16 to drive the fuel and generate the gaseous mixture.
  • the mixer 16 can be a venturi effect mixer.
  • the mixer 16 may comprise a body 22 equipped with a calibrated orifice 24.
  • An end portion 21a of the conduit 21 opens into the body 22 downstream of the calibrated orifice 24.
  • the end portion 21a is equipped with a calibrated orifice 26.
  • Boiler 1 may also include a pneumatic valve 28 arranged to regulate the flow of gas circulating in gas supply line 21.
  • Pneumatic valve 28 is equipped with a shutter 31 housed inside conduit 21. shutter 31 is movable in a plurality of positions so as to modulate the passage section of the gas supply pipe 21.
  • the pneumatic valve 28 also comprises a pneumatic servo-regulator 33 adapted to convert a supply pressure into a displacement shutter 31.
  • the shutter 31 and the servo-regulator 33 are configured in such a way that the supply pressure of the servo-regulator 33 makes it possible to control the fuel passage section (duct 21) so as to ensure operation at constant richness.
  • the supply circuit 30 further comprises a pressure reduction device 38 upstream of the burner 6.
  • the pressure reduction device 38 is configured to induce a pressure reduction in the supply circuit 30, ie between the burner 6 and inputs to the oxidizer 32 and fuel 34 supply circuits.
  • the pressure reduction device 38 is configured to induce a pressure reduction 38 capable of damping the effect of the pressure waves generated by the ignition of the flame.
  • the pressure reduction device 38 is configured to induce upstream of the burner 6 a predetermined pressure reduction. This decrease in Pressure is applied from pressure reducing device 38 to fan 20.
  • the pressure reduction device 38 is preferably arranged in the oxidant supply circuit 32. Alternatively, the pressure reduction device 38 can be arranged in the fuel supply circuit 34 or the mixing circuit 36 .
  • the pressure reduction device 38 is selectively activatable. In other words, the pressure reducing device 38 has an activated state in which the pressure reducing device 38 induces a predetermined pressure reduction and an off state in which the pressure reducing device 38 does not induce a pressure reduction. such predetermined decrease in pressure.
  • the activation of the pressure reduction device 38 is preferably programmable so as to be able to determine a moment at which to activate the pressure reduction device 38. It is for example very advantageous to be able to activate the pressure reduction device before or during the ignition of the flame to stabilize this ignition phase.
  • the graph of the picture 2 comprises three curves evolving as a function of time: a first curve 100 of the power of the boiler, a second curve 102 of the speed of the fan and a third curve 104 of the flow of fuel, here gas.
  • the y-axis corresponds to a percentage ranging from 0 to 100% of the maximum capacity of boiler power, fan speed or fuel flow, respectively.
  • the boiler start-up process comprises five phases: a shutdown phase 110, a pre-ventilation phase 120, an ignition phase 130 of the flame, a stabilization phase 140 and a modulation phase 150 or functioning.
  • the stabilization phase 140 is optional.
  • the first 100, second 102 and third 104 curves are at 0%.
  • the boiler is thus stopped or on stand-by.
  • the fan speed is increased during the pre-ventilation phase 120 up to a predetermined pre-ventilation value.
  • the fuel flow remains at 0%.
  • the flame ignition phase can be initiated.
  • the ignition device is turned on and the gas flow is increased.
  • the supply of energy from the activation of the ignition device in the presence of the gas mixture generates a flame.
  • the power of the boiler increases.
  • the ignition phase 130 ends when the flame is detected, for example by the ionization electrode 12. This supply of energy coming from the ignition device is for example an electric arc.
  • a stabilization phase 140 can be carried out in which the speed of the fan is reduced to reduce the power of the boiler down to a predetermined stabilization value. This stabilization makes it possible to stabilize the flame before the modulation phase 150 of the boiler or the power of the boiler is modulated according to the setpoint parameters or the user's need for heating. This stabilization phase 140 is optional so that the modulation phase 150 can be implemented as soon as the flame is detected.
  • the pressure reduction device 38 is activated at the time of the launch of the ignition phase 130 or before.
  • the pressure reduction device 38 can be activated during or before the pre-ventilation phase 120. This makes it possible to guarantee the correct positioning of the pressure reduction device 38 before the ignition of the flame. The benefit of the pressure reduction device is thus improved.
  • the latter can also be activated upstream of the pre-ventilation phase 120.
  • the pressure reduction device 38 is deactivated at the moment of detection of the flame or after this detection to allow stabilization of the flame before deactivation. This stability is all the more increased as the boiler output is low. Therefore, it is advantageous to deactivate the pressure reduction device 38 during or at the end of the stabilization phase 140 when the boiler power is reduced.
  • the pressure reduction device 38 preferably comprises a pressure drop device capable of generating a pressure drop in the pipe receiving it, here the air supply pipe 18.
  • the pressure drop device is configured to induce a pressure drop when said pressure reduction device 38 is activated.
  • This pressure drop member can be in the form of a calibrated orifice, an obstacle or else a geometry inducing a pressure drop (e.g. an elbow).
  • the pressure drop member may also include a pressure drop adjustment device. It is thus possible to vary the value of the pressure drop upstream of the burner 6. This adjustment can for example be achieved by providing a variation in the geometry of the pressure drop member, such as an angle variation for an elbow or a variation of the section of an orifice.
  • the pressure reduction device 38 defines a first fluid circulation zone 40 and a second fluid circulation zone 42 .
  • the head loss member 44 is placed in the second circulation zone 42.
  • the head loss member 44 is shown here in the form of a calibrated orifice.
  • the pressure reduction device 38 also includes a directional member 46 configured to direct the fluid supplying the pressure reduction device 38 towards the second circulation zone 42.
  • the directional member 46 can be one of a solenoid valve, a damper , a clapper swivel, a motorized valve, a slide valve and a shutter.
  • the directional member 46 is configured to direct the fluid towards the second circulation zone 42 when said pressure reduction device 38 is activated. This redirection can for example be carried out by obstructing the first circulation zone 40.
  • the fluid is forced to circulate through the pressure drop member 44 arranged in the second circulation zone 42 so as to undergo a pressure drop. .
  • the directional member 46 allows the fluid to circulate through the first circulation zone 40 without undergoing pressure drop induced by the pressure drop member 44. In parallel, a small portion of the fluid can be caused to circulate through the pressure drop member 44.
  • Burner 6 is thus supplied with a fluid at a first pressure value when said pressure reduction device 38 is deactivated and with a fluid at a second pressure value lower than the first pressure value when said pressure reduction device is activated.
  • the pressure of the fluid exiting the pressure reducing device 38 is thus reduced in its activated state compared to its deactivated state.
  • the pressure reduction device 38 comprises a first circulation pipe forming the first circulation zone 40.
  • the pressure reduction device 38 also comprises a second circulation pipe forming the second circulation zone 42.
  • the first and second circulation pipes circulation are here distinct from each other. In other words, one of the first and second circulation lines does not include the other.
  • the term “pipe” is understood to mean a portion of tube whose length is equal to or greater than a maximum transverse dimension of the fluid passage section of the tube, for example the diameter when the tube is of circular section.
  • the pressure reduction device 38 may comprise a single circulation pipe forming the first 40 and second 42 circulation zones. Examples of such an embodiment using a single circulation pipe are for example illustrated in figures 5 and 6 .
  • the directional member 46 comprises a closing wall 48 of a passage section 50 of the circulation pipe 52.
  • the passage section 50 forms the first circulation zone 40.
  • the wall of closure 48 is movable between an open position allowing the fluid to flow through the passage section 50 and a closed position in which the passage section 50 is at least partially closed. In this closed position the fluid can circulate through an orifice 54 forming the second circulation zone 42.
  • the closing wall 48 preferably extends transversely to the axis of extension of the circulation pipe 52 when it is in the closed position.
  • This orifice 54 also forms the pressure drop member 44.
  • This orifice 54 can be formed on the closing wall 48, as in the example of the figure 5 , or on another wall inside the circulation pipe 52, as in the example of the figure 6 .
  • This wall forming the orifice 54 can be a wall transverse to the axis of extension of the circulation pipe 52.
  • the orifice 54 can be a calibrated orifice, a cutout in a wall or else a space formed between the closing wall 48 and an internal wall of the circulation pipe 52.
  • the orifice 54 is preferably of circular section.
  • the orifice 54 is of any shape making it possible to induce the predetermined pressure drop.
  • the pressure reduction device 38 preferably comprises a holding member 56 that can be activated to hold the closure wall 48 in the closed position and/or the open position.
  • This holding member 56 comprises for example at least one electromagnet 58 cooperating with a ferromagnetic element 60.
  • the closure wall 48 can be configured to be held in the open position under the action of the fluid flowing through the section passing. In the latter case, the holding member 56 can only maintain the closed position.
  • the holding member 56 is preferably configured to maintain each of the closed and open positions.
  • the holding member 56 can include at least two electromagnets. It is possible to place an electromagnet 58 at the level of the wall transverse to the axis of extension of the circulation pipe 52 and an electromagnet 48 on an internal wall of this circulation pipe 52 facing the closing wall 48 when in the open position.
  • the closing wall 48 preferably carries the ferromagnetic element 60 intended to cooperate with the electromagnet(s) 58.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Feeding And Controlling Fuel (AREA)

Abstract

L'invention concerne une chaudière (1) à combustible comportant :- un circuit d'alimentation (30) d'un mélange de comburant et de combustible, ledit circuit d'alimentation d'un mélange comprenant un dispositif d'entraînement (20) du mélange au travers du circuit d'alimentation du mélange ;- un brûleur (6) en communication de fluide avec le circuit d'alimentation (30) d'un mélange, le brûleur (6) comprenant un dispositif d'allumage (10) configuré pour allumer le mélange de comburant et de combustible ;- une chambre de combustion (2) recevant le brûleur (6),caractérisée en ce que le circuit d'alimentation (30) d'un mélange comprend un dispositif de diminution de pression (38) en amont du brûleur, ledit dispositif de diminution de pression étant sélectivement activable.The invention relates to a fuel boiler (1) comprising:- a supply circuit (30) for a mixture of oxidizer and fuel, said supply circuit for a mixture comprising a drive device (20) mixture through the mixture supply circuit;- a burner (6) in fluid communication with the mixture supply circuit (30), the burner (6) comprising an ignition device (10) configured to ignite the mixture of oxidizer and fuel;- a combustion chamber (2) receiving the burner (6), characterized in that the supply circuit (30) of a mixture comprises a pressure reduction device ( 38) upstream of the burner, said pressure reduction device being selectively activatable.

Description

La présente invention concerne une chaudière à combustible ainsi qu'un procédé d'allumage d'une telle chaudière.The present invention relates to a fuel-fired boiler and to a method for lighting such a boiler.

On connait de l'état de la technique une chaudière à combustible, notamment à gaz, comportant un foyer. Ce foyer contient un brûleur prévu pour brûler un prémélange gazeux.Known from the state of the art is a fuel boiler, in particular a gas boiler, comprising a hearth. This fireplace contains a burner designed to burn a gaseous premix.

Le prémélange gazeux est réalisé par un mélangeur alimenté par un conduit d'amenée d'air formant comburant et par un conduit d'amenée de gaz formant combustible. Un conduit d'amenée de prémélange gazeux raccorde fluidiquement le mélangeur au brûleur. Un ventilateur disposé à la jonction des conduits d'amenée d'air, de gaz et de prémélange permet de déplacer le prémélange vers le brûleur.The gaseous premix is produced by a mixer fed by an air supply conduit forming the oxidizer and by a gas supply conduit forming the fuel. A gas premix feed pipe fluidically connects the mixer to the burner. A fan arranged at the junction of the air, gas and premix supply ducts makes it possible to move the premix towards the burner.

La chaudière à gaz comporte classiquement une vanne pneumatique agencée pour réguler le débit de gaz circulant dans le conduit d'amenée de gaz. Cette vanne pneumatique est équipée d'un obturateur logé à l'intérieur du conduit d'amenée de gaz et d'un servo-régulateur pneumatique convertissant une pression d'alimentation en un déplacement de l'obturateur.The gas boiler conventionally comprises a pneumatic valve arranged to regulate the flow of gas circulating in the gas supply conduit. This pneumatic valve is equipped with a shutter housed inside the gas supply pipe and a pneumatic servo-regulator converting a supply pressure into a movement of the shutter.

Le servo-régulateur est alimenté avec une pression d'alimentation de telle sorte que le prémélange gazeux présente en permanence un excès d'air de l'ordre de 30%. Dans ces conditions, la quantité de gaz polluants, tels que des oxydes d'azote ou des oxydes de carbone, produits par la combustion du prémélange gazeux est minimisée.The servo-regulator is supplied with a supply pressure such that the gaseous premix permanently has an excess of air of the order of 30%. Under these conditions, the quantity of polluting gases, such as nitrogen oxides or carbon oxides, produced by the combustion of the gaseous premix is minimized.

Un tel excès d'air du prémélange gazeux pose un problème lors de l'allumage du prémélange gazeux. En effet, ce mélange air/gaz peut s'avérer difficile à enflammer dans ces conditions.Such excess air in the premix gas poses a problem when igniting the premix gas. Indeed, this air/gas mixture may prove difficult to ignite under these conditions.

L'allumage du prémélange gazeux n'est pas réalisé de façon certaine et se traduit généralement par un phénomène de broutement ou pompage momentané générant un inconfort acoustique pour l'utilisateur et pouvant provoquer une mise en sécurité de la chaudière par absence de flamme à l'issue de la séquence d'allumage. De plus, le mauvais allumage du prémélange peut générer de fortes concentrations transitoires de polluants (NOx, CO, CO2, etc) pouvant être très dangereux.The ignition of the gaseous premix is not carried out with certainty and generally results in a phenomenon of chattering or momentary pumping generating acoustic discomfort for the user and possibly causing a safety of the boiler due to the absence of flame at the end of the ignition sequence. In addition, poor ignition of the premix can generate high transient concentrations of pollutants (NOx, CO, CO2, etc.) which can be very dangerous.

Le phénomène de « broutement » se caractérise par une instabilité de combustion correspondant à une excitation d'un mode propre de la chaudière entrainant une séquence d'extinction et de rallumage de la flamme (entre 10 et 30Hz).The phenomenon of “chattering” is characterized by combustion instability corresponding to an excitation of a natural mode of the boiler leading to a sequence of extinction and re-ignition of the flame (between 10 and 30Hz).

Le phénomène de « pompage » se caractérise comme suit. Lors de l'allumage, une variation rapide de pression dans le foyer de la chaudière intervient en raison de la variation de surface de flamme et donc d'énergie dégagée par cette flamme. L'onde de pression ainsi générée remonte dans le mélangeur ainsi que dans les conduites d'amenée de gaz et d'air. Cette onde de pression perturbe le fonctionnement normal des différents composants de la chaudière, notamment du ventilateur et de la vanne pneumatique disposée dans la conduite d'amenée de gaz. Le ratio entre la quantité d'air et la quantité de gaz, autrement dit la richesse ou l'excès d'air du mélange, est ainsi perturbé par cette onde de pression ce qui peut engendrer un phénomène d'extinction totale ou partielle de la flamme. Ce phénomène de pompage peut être ponctuel ou répétitif.The “pumping” phenomenon is characterized as follows. During ignition, a rapid variation in pressure in the hearth of the boiler occurs due to the variation in flame surface and therefore in the energy released by this flame. The pressure wave thus generated rises in the mixer as well as in the gas and air supply lines. This pressure wave disrupts the normal operation of the various components of the boiler, in particular of the fan and of the pneumatic valve arranged in the gas supply line. The ratio between the quantity of air and the quantity of gas, in other words the richness or the excess of air in the mixture, is thus disturbed by this pressure wave which can cause a phenomenon of total or partial extinction of the flame. This pumping phenomenon can be occasional or repetitive.

Ces phénomènes de « pompage » et de « broutement » sont incompatibles avec les exigences normatives et la qualité attendue de la chaudière.These "pumping" and "chattering" phenomena are incompatible with the normative requirements and the expected quality of the boiler.

Il existe donc un besoin pour une chaudière à combustible permettant d'améliorer la phase d'allumage de la flamme, notamment en réduisant les phénomènes de pompage et de broutement à l'allumage.There is therefore a need for a fuel-fired boiler making it possible to improve the ignition phase of the flame, in particular by reducing the phenomena of surging and chattering on ignition.

Pour cela, l'invention propose une chaudière à combustible comportant :

  • un circuit d'alimentation d'un mélange de comburant et de combustible, ledit circuit d'alimentation d'un mélange comprenant un dispositif d'entraînement du mélange au travers du circuit d'alimentation du mélange ;
  • un brûleur en communication de fluide avec le circuit d'alimentation d'un mélange, le brûleur comprenant un dispositif d'allumage configuré pour allumer le mélange de comburant et de combustible ;
  • une chambre de combustion recevant le brûleur,
dans lequel le circuit d'alimentation d'un mélange comprend un dispositif de diminution de pression en amont du brûleur, ledit dispositif de diminution de pression étant sélectivement activable.For this, the invention proposes a fuel boiler comprising:
  • a circuit for supplying a mixture of oxidant and fuel, said circuit for supplying a mixture comprising a device for driving the mixture through the circuit for supplying the mixture;
  • a burner in fluid communication with the mixture supply circuit, the burner comprising an ignition device configured to ignite the mixture of oxidizer and fuel;
  • a combustion chamber receiving the burner,
wherein the mixture supply circuit comprises a pressure reduction device upstream of the burner, said pressure reduction device being selectively activatable.

Le dispositif de diminution de pression permet de générer une diminution de pression en amont du brûleur. En d'autres termes, le dispositif de diminution de pression est configuré de telle sorte que son activation entraine une diminution de pression en comparaison avec une valeur de pression dans un état désactivé du dispositif de diminution de pression. Lorsque ce dispositif de diminution de pression est activé lors de l'allumage de la flamme, cette diminution de pression est de nature à amortir l'effet des ondes de pression générées par l'allumage de la flamme. Ainsi, l'allumage de la flamme est rendu plus stable ce qui permet au mélange de conserver son ratio. Dès lors, la pression en amont du brûleur est supérieure lorsque le dispositif de diminution de pression est désactivé en comparaison avec la pression en amont du brûleur lorsqu'il est activé. Le dispositif de diminution de pression permet ainsi de limiter voire de supprimer le phénomène de « pompage ».The pressure reduction device makes it possible to generate a pressure reduction upstream of the burner. In other words, the pressure reduction device is configured such that its activation causes a pressure reduction in comparison with a pressure value in a deactivated state of the pressure reduction device. When this pressure reduction device is activated when the flame is ignited, this pressure reduction is such as to dampen the effect of the pressure waves generated by the ignition of the flame. Thus, the ignition of the flame is made more stable which allows the mixture to maintain its ratio. Therefore, the pressure upstream of the burner is higher when the pressure reduction device is deactivated compared to the pressure upstream of the burner when it is activated. The pressure reduction device thus makes it possible to limit or even eliminate the “pumping” phenomenon.

Il a été également observé que le dispositif de diminution de pression permet de limiter voire de supprimer le phénomène de « broutement ». Il est très probable que cela soit dû à la modification du mode propre de la chaudière lorsque le dispositif de diminution de pression est activé, qui n'est ainsi plus excité lors de l'allumage.It has also been observed that the pressure reduction device makes it possible to limit or even eliminate the “chattering” phenomenon. It is very likely that this is due to the modification of the natural mode of the boiler when the pressure reduction device is activated, which is thus no longer energized during ignition.

Le dispositif de diminution de pression permet donc de limiter, voire supprimer, les phénomènes de « pompage » et de « broutement » à l'état activé, sans entrainer de baisse de pression à l'état désactivé du dispositif de diminution de pression. Ainsi, le fonctionnement de la chaudière n'est pas pénalisé lorsque le dispositif de diminution de pression est désactivé.The pressure reduction device therefore makes it possible to limit, or even eliminate, the phenomena of “pumping” and “chattering” in the activated state, without causing a drop in pressure in the deactivated state of the pressure reduction device. Thus, the operation of the boiler is not penalized when the pressure reduction device is deactivated.

L'activation du dispositif de diminution de la pression est de préférence réalisée en amont de l'allumage de la flamme. Pour cela, l'activation est programmée pour intervenir pendant ou avant une phase de mise en route du ventilateur précédant l'allumage de la flamme. L'activation du dispositif de diminution de la pression en amont de l'allumage de la flamme permet également d'anticiper toute instabilité due par exemple à l'activation du dispositif de diminution de pression et de s'assurer de la bonne qualité du mélange pour l'allumage. De manière alternative, l'activation peut être réalisée simultanément à l'allumage de la flamme.The activation of the pressure reduction device is preferably carried out upstream of the ignition of the flame. For this, the activation is programmed to occur during or before a start-up phase of the fan preceding the ignition of the flame. The activation of the pressure reduction device upstream of the ignition of the flame also allows to anticipate any instability due for example to the activation of the pressure reduction device and to ensure the good quality of the mixture for ignition. Alternatively, the activation can be carried out simultaneously with the ignition of the flame.

L'activation du dispositif de diminution de la pression est de préférence maintenue pendant un temps prédéterminé après l'allumage de la flamme afin de s'assurer que le processus d'allumage de la flamme est bien stable. De manière encore préférée, la puissance de la chaudière est diminuée après la phase d'allumage de la flamme. Ce temps prédéterminé est notamment déterminé de manière à désactiver le dispositif de diminution de la pression après l'allumage de la flamme au moment où la puissance de la chaudière est inférieure. L'intérêt principal de cette technique est de pouvoir descendre à un taux de charge très faible afin que la désactivation du dispositif soit plus douce et donc plus stable. Ce temps prédéterminé peut être de quelques secondes, par exemple inférieur à 10 secondes. De manière préférée, ce temps prédéterminé est supérieur à 10 secondes, par exemple entre 10 et 50 secondes.The activation of the pressure reduction device is preferably maintained for a predetermined time after ignition of the flame in order to ensure that the flame ignition process is stable. Even more preferably, the power of the boiler is reduced after the ignition phase of the flame. This predetermined time is determined in particular so as to deactivate the device for reducing the pressure after the ignition of the flame when the power of the boiler is lower. The main interest of this technique is to be able to go down to a very low charge rate so that the deactivation of the device is smoother and therefore more stable. This predetermined time can be a few seconds, for example less than 10 seconds. Preferably, this predetermined time is greater than 10 seconds, for example between 10 and 50 seconds.

La diminution de pression générée par le dispositif de diminution de pression peut être générée par un organe actif, par exemple un compresseur, ou bien par un organe passif, tel qu'un organe induisant une perte de charge.The pressure reduction generated by the pressure reduction device can be generated by an active member, for example a compressor, or else by a passive member, such as a member inducing a pressure drop.

On entend par « sélectivement activable » le fait que le dispositif de diminution de pression peut être commandé pour diminuer la pression en amont du brûleur. La commande peut être par exemple réalisée à distance par un contrôleur de la chaudière. L'activation d'un organe actif correspond à la mise en route de l'organe, par exemple du compresseur pour générer la diminution de pression. L'activation d'un organe passif correspond à la mise en position de l'organe passif de sorte à induire la perte de charge, par exemple en disposant un obstacle dans une conduite ou en modifiant l'orientation d'un obstacle dans ladite conduite.The term "selectively activatable" means that the pressure reduction device can be controlled to reduce the pressure upstream of the burner. The control can for example be carried out remotely by a controller of the boiler. The activation of an active member corresponds to the starting of the member, for example of the compressor to generate the pressure reduction. The activation of a passive member corresponds to the positioning of the passive member so as to induce the pressure drop, for example by placing an obstacle in a pipe or by modifying the orientation of an obstacle in said pipe. .

Selon un mode de réalisation de la chaudière à combustible, le dispositif de diminution de pression comprend un organe de perte de charge apte à générer une perte de charge d'un fluide traversant ledit organe de perte de charge lorsque ledit dispositif de diminution de pression est activé.According to one embodiment of the fuel boiler, the pressure reduction device comprises a pressure drop device capable of generating a pressure drop of a fluid passing through said pressure drop device when said pressure reduction device is activated.

Selon un mode de réalisation de la chaudière à combustible, le dispositif de diminution de pression définit une première zone de circulation de fluide et une deuxième zone de circulation de fluide, ledit organe de perte de charge étant disposé dans la deuxième zone de circulation de sorte que le brûleur est alimenté :

  • par un fluide à une première valeur de pression lorsque ledit dispositif de diminution de pression est désactivé,
  • par un fluide à une deuxième valeur de pression inférieure à la première valeur de pression lorsque ledit dispositif de diminution de pression est activé.
According to one embodiment of the fuel boiler, the pressure reduction device defines a first fluid circulation zone and a second fluid circulation zone, said pressure drop member being arranged in the second circulation zone so that the burner is powered:
  • by a fluid at a first pressure value when said pressure reduction device is deactivated,
  • by a fluid at a second pressure value lower than the first pressure value when said pressure reduction device is activated.

Selon un mode de réalisation de la chaudière à combustible, ledit dispositif de diminution de pression comprend un organe directionnel configuré pour diriger le fluide alimentant le dispositif de diminution de pression vers la deuxième zone de circulation pour alimenter le brûleur avec un fluide à la deuxième pression lorsque ledit dispositif de diminution de pression est activé.According to one embodiment of the fuel boiler, said pressure reduction device comprises a directional member configured to direct the fluid supplying the pressure reduction device towards the second circulation zone in order to supply the burner with a fluid at the second pressure when said pressure reducing device is activated.

Selon un mode de réalisation de la chaudière à combustible, le dispositif de diminution de pression comprend une première conduite de circulation formant ladite première zone de circulation et une deuxième conduite de circulation formant ladite deuxième zone de circulation, les première et deuxième conduites de circulation étant distinctes l'une de l'autre.According to one embodiment of the fuel boiler, the pressure reduction device comprises a first circulation pipe forming said first circulation zone and a second circulation pipe forming said second circulation zone, the first and second circulation pipes being distinct from each other.

Selon un mode de réalisation de la chaudière à combustible, le dispositif de diminution de pression comprend une conduite de circulation formant les première et deuxième zones de circulation.According to one embodiment of the fuel boiler, the pressure reduction device comprises a circulation pipe forming the first and second circulation zones.

Selon un mode de réalisation de la chaudière à combustible, l'organe directionnel comprend une paroi d'obturation d'une section de passage de la conduite de circulation, ladite paroi d'obturation étant déplaçable entre :

  • une position d'ouverture permettant au fluide de circuler au travers de la section de passage, ladite section de passage formant la première zone de circulation, et
  • une position de fermeture dans laquelle la section de passage est au moins partiellement fermée permettant au fluide de circuler au travers d'un orifice formant la deuxième zone de circulation.
According to one embodiment of the fuel-fired boiler, the directional member comprises a closing wall of a passage section of the circulation pipe, said closing wall being movable between:
  • an open position allowing the fluid to circulate through the passage section, said passage section forming the first circulation zone, and
  • a closed position in which the passage section is at least partially closed allowing the fluid to circulate through an orifice forming the second circulation zone.

Selon un mode de réalisation de la chaudière à combustible, ledit orifice formant la deuxième zone de circulation est au travers de la paroi d'obturation.According to one embodiment of the fuel boiler, said orifice forming the second circulation zone is through the closing wall.

Selon un mode de réalisation de la chaudière à combustible, l'organe de perte de charge comprend un organe de maintien activable pour maintenir la paroi d'obturation dans la position de fermeture, la paroi d'obturation étant configurée pour se maintenir dans la position d'ouverture sous l'action du fluide circulant au travers de la section de passage.According to one embodiment of the fuel boiler, the pressure drop member comprises an activatable holding member to hold the closure wall in the closed position, the closure wall being configured to be maintained in the position opening under the action of the fluid flowing through the passage section.

Selon un mode de réalisation de la chaudière à combustible, l'organe directionnel est l'un parmi une électrovanne, un registre, un clapet pivotant, une vanne motorisée, un clapet coulissant et un obturateur.According to one embodiment of the fuel boiler, the directional member is one of a solenoid valve, a damper, a pivot valve, a motorized valve, a sliding valve and a shutter.

Selon un mode de réalisation de la chaudière à combustible, le circuit d'alimentation d'un mélange comprend un circuit d'amenée de comburant, un circuit d'amenée de combustible et un circuit de mélange du comburant et du combustible en communication de fluide, à une première extrémité, avec les circuits d'amenée de comburant et de combustible, et, à une deuxième extrémité, avec le brûleur.According to one embodiment of the fuel boiler, the circuit for supplying a mixture comprises an oxidant supply circuit, a fuel supply circuit and a circuit for mixing the oxidant and the fuel in fluid communication , at a first end, with the oxidant and fuel feed circuits, and, at a second end, with the burner.

Selon un mode de réalisation de la chaudière à combustible, le dispositif de diminution de pression est disposé dans le circuit d'amenée de comburant. Ceci permet de faciliter la gestion de l'étanchéité du dispositif de diminution de pression car l'exigence d'étanchéité pour le comburant est plus faible que pour le combustible qui peut s'avérer dangereux. De plus, il est ainsi possible de disposer des organes électriques au niveau du dispositif de diminution de pression sans précaution particulière alors qu'il est préférable d'éviter, ou difficile, d'implémenter de tels organes au contact d'un combustible. Par ailleurs, le circuit d'amenée de comburant est généralement plus accessible ce qui facilite l'installation et la maintenance du dispositif de diminution de pression.According to one embodiment of the fuel boiler, the pressure reduction device is arranged in the oxidant supply circuit. This makes it easier to manage the tightness of the pressure reduction device because the tightness requirement for the oxidizer is lower than for the fuel, which can prove to be dangerous. In addition, it is thus possible to arrange electrical components at the level of the pressure reduction device without any particular precaution, whereas it is preferable to avoid, or difficult, to implement such components in contact with a fuel. Furthermore, the oxidizer supply circuit is generally more accessible, which facilitates installation and maintenance of the pressure reduction device.

De manière alternative, le dispositif de diminution de pression peut être disposé au niveau du circuit de mélange du comburant et du combustible, par exemple en aval du ventilateur. De manière encore alternative, le dispositif de diminution de pression peut être disposé dans le circuit d'amenée du combustible.Alternatively, the pressure reduction device can be arranged at the level of the circuit for mixing the oxidizer and the fuel, for example downstream of the fan. Still alternatively, the pressure reduction device can be arranged in the fuel supply circuit.

L'invention propose également un procédé d'allumage d'une chaudière à combustible, comprenant les étapes suivantes :

  • générer une circulation d'un mélange de combustible et de comburant à l'intérieur du circuit d'alimentation de mélange à l'aide du dispositif d'entrainement,
  • activer le dispositif de diminution de pression de manière à générer une diminution de la pression du mélange en amont du brûleur,
  • allumer le mélange de comburant et de combustible à l'aide du dispositif d'allumage.
The invention also proposes a method for lighting a fuel boiler, comprising the following steps:
  • generate a circulation of a mixture of fuel and oxidizer at inside the mixing feed circuit using the driving device,
  • activate the pressure reduction device so as to generate a reduction in the pressure of the mixture upstream of the burner,
  • ignite the mixture of oxidizer and fuel using the ignition device.

Selon un mode de réalisation du procédé d'allumage, dans lequel le dispositif de diminution de pression est activé avant ou pendant l'allumage du mélange de comburant et de combustible.According to an embodiment of the ignition method, in which the pressure reduction device is activated before or during the ignition of the mixture of oxidant and fuel.

Selon un mode de réalisation du procédé d'allumage, celui-ci comprend en outre la désactivation du dispositif de diminution de pression après l'allumage du mélange de comburant et de combustible.According to one embodiment of the ignition method, the latter further comprises the deactivation of the pressure reduction device after the ignition of the mixture of oxidant and fuel.

Selon un mode de réalisation du procédé d'allumage, l'étape d'activation du dispositif de diminution de pression comprend le déplacement de la paroi d'obturation dans la position de fermeture de manière à diriger le fluide circulant au travers du dispositif de diminution de pression au travers de l'orifice formant la deuxième zone de circulation.According to one embodiment of the ignition method, the step of activating the pressure reduction device comprises moving the closure wall into the closed position so as to direct the fluid flowing through the pressure reduction device of pressure through the orifice forming the second circulation zone.

Brève description des dessinsBrief description of the drawings

Les dessins annexés illustrent l'invention :

  • [Fig. 1] représente schématiquement une vue d'ensemble d'une chaudière comprenant un circuit d'alimentation d'un mélange de comburant et de combustible et d'un foyer alimenté par ce mélange.
  • [Fig. 2] représente un diagramme illustrant un procédé d'allumage d'une flamme dans le foyer de la chaudière, ce procédé comprenant une étape d'activation d'un dispositif de diminution de pression.
  • [Fig. 3] représente schématiquement un premier mode de réalisation de l'organe de diminution de pression dans un état activé.
  • [Fig. 4] représente schématiquement le premier mode de réalisation de l'organe de diminution de pression dans un état désactivé représenté en figure 3.
  • [Fig. 5] représente un deuxième mode de réalisation de l'organe de diminution de pression dans lequel un orifice formant un organe de perte de charge est formé sur une paroi d'obturation déplaçable entre des positions de fermeture et d'ouverture de la section de passage de la conduite de circulation.
  • [Fig. 6] représente le deuxième mode de réalisation de l'organe de diminution de pression représenté en figure 5 dans lequel l'orifice formant un organe de perte de charge est formé sur une paroi différente de la paroi d'obturation.
The accompanying drawings illustrate the invention:
  • [ Fig. 1 ] schematically represents an overall view of a boiler comprising a circuit for supplying a mixture of oxidizer and fuel and of a hearth fed by this mixture.
  • [ Fig. 2 ] represents a diagram illustrating a method of lighting a flame in the hearth of the boiler, this method comprising a step of activating a pressure reduction device.
  • [ Fig. 3 ] schematically represents a first embodiment of the pressure reduction member in an activated state.
  • [ Fig. 4 ] schematically represents the first embodiment of the pressure reduction member in a deactivated state represented in picture 3 .
  • [ Fig. 5 ] represents a second embodiment of the pressure reduction member in which an orifice forming a pressure drop member is formed on a movable closure wall between closed and open positions of the passage section of the circulation pipe.
  • [ Fig. 6 ] represents the second embodiment of the pressure reduction member shown in figure 5 wherein the orifice forming a pressure drop member is formed on a different wall from the closure wall.

Description de mode(s) de réalisationDescription of embodiment(s)

Le concept de l'invention est décrit plus complètement ci-après avec référence aux dessins joints, sur lesquels des modes de réalisation du concept de l'invention sont montrés. Sur les dessins, la taille et les tailles relatives des éléments peuvent être exagérées à des fins de clarté. Des numéros similaires font référence à des éléments similaires sur tous les dessins. Cependant, ce concept de l'invention peut être mis en œuvre sous de nombreuses formes différentes et ne devrait pas être interprété comme étant limité aux modes de réalisation exposés ici. Au lieu de cela, ces modes de réalisation sont proposés de sorte que cette description soit complète, et communiquent l'étendue du concept de l'invention aux hommes du métier.The inventive concept is described more fully below with reference to the accompanying drawings, in which embodiments of the inventive concept are shown. In the drawings, the size and relative sizes of the elements may be exaggerated for purposes of clarity. Like numbers refer to like elements throughout the drawings. However, this concept of the invention can be implemented in many different forms and should not be construed as being limited to the embodiments set forth herein. Instead, these embodiments are provided so that this description is complete, and communicates the scope of the inventive concept to those skilled in the art.

Une référence dans toute la spécification à « un mode de réalisation » signifie qu'une fonctionnalité, une structure, ou une caractéristique particulière décrite en relation avec un mode de réalisation est incluse dans au moins un mode de réalisation de la présente invention. Ainsi, l'apparition de l'expression « dans un mode de réalisation » à divers emplacements dans toute la spécification ne fait pas nécessairement référence au même mode de réalisation. En outre, les fonctionnalités, les structures, ou les caractéristiques particulières peuvent être combinées de n'importe quelle manière appropriée dans un ou plusieurs modes de réalisation. De plus, le terme « comprenant » n'exclut pas d'autres éléments ou étapes.Reference throughout the specification to "an embodiment" means that a particular feature, structure, or feature described in connection with an embodiment is included in at least one embodiment of the present invention. Thus, the appearance of the phrase "in one embodiment" at various places throughout the specification does not necessarily refer to the same embodiment. Further, the particular functionalities, structures, or features may be combined in any suitable manner in one or more embodiments. Further, the term "comprising" does not exclude other elements or steps.

La présente invention est illustrée à l'aide des figures qui montrent un exemple de chaudière à combustible, ici du gaz. De manière plus générale, la chaudière peut concerner tout type de combustible comme par exemple du fioul, du gaz naturel, de l'hydrogène (H2) ou bien du propane (GPL).The present invention is illustrated with the aid of the figures which show an example of a fuel boiler, here gas. More generally, the boiler can relate to any type of fuel such as, for example, fuel oil, natural gas, hydrogen (H 2 ) or even propane (LPG).

La figure 1 représente une chaudière 1 à combustible comportant un foyer 2, ou une chambre de combustion. Le foyer 2 contient un échangeur thermique 4 raccordé à un réseau de chauffage (non représenté).There figure 1 represents a fuel boiler 1 comprising a hearth 2, or a combustion chamber. Hearth 2 contains a heat exchanger 4 connected to a heating network (not shown).

Le foyer 2 contient un brûleur 6. Ce brûleur 6 est équipé d'une rampe 8 adaptée pour diffuser un prémélange gazeux à l'intérieur du foyer 2. Le brûleur 6 est équipé d'une électrode d'allumage 10, ou dispositif d'allumage, adapté pour allumer le prémélange gazeux. Le brûleur 6 est enfin équipé d'une électrode d'ionisation 12 adaptée pour détecter une flamme produite par la combustion du prémélange gazeux. De manière alternative, le brûleur 6 peut être équipé de tout moyen permettant de détecter une flamme produite par la combustion du prémélange gazeux. Ce moyen est par exemple un capteur optique, une sonde d'oxygène ou encore un capteur de température.The hearth 2 contains a burner 6. This burner 6 is equipped with a ramp 8 adapted to diffuse a gaseous premix inside the hearth 2. The burner 6 is equipped with an ignition electrode 10, or ignition device. ignition, suitable for igniting the gaseous premix. The burner 6 is finally equipped with an ionization electrode 12 adapted to detect a flame produced by the combustion of the gaseous premix. Alternatively, the burner 6 can be equipped with any means making it possible to detect a flame produced by the combustion of the gaseous premix. This means is for example an optical sensor, an oxygen sensor or even a temperature sensor.

La chaudière 1 comprend en outre un circuit d'alimentation 30 d'un mélange de comburant et de combustible. Le comburant est de préférence de l'air, soit prélevé dans l'air ambiant autour de la chaudière 1 ou bien provenant d'une conduite d'alimentation en air spécifique. Le combustible peut être l'un parmi du gaz naturel, du propane (GPL), de l'hydrogène (H2) ou bien du fioul.Boiler 1 further comprises a circuit 30 for supplying a mixture of oxidant and fuel. The oxidant is preferably air, either taken from the ambient air around the boiler 1 or else coming from a specific air supply line. The fuel can be one of natural gas, propane (LPG), hydrogen (H 2 ) or fuel oil.

Le circuit d'alimentation 30 comprend un circuit d'amenée de comburant 32, un circuit d'amenée de combustible 34 et un circuit de mélange 36 du comburant et du combustible. Le circuit de mélange 36 est en communication de fluide, à une première extrémité, avec les circuits d'amenée de comburant 32 et de combustible 34, et, à une deuxième extrémité, avec le brûleur 6.The supply circuit 30 comprises an oxidizer supply circuit 32, a fuel supply circuit 34 and a circuit 36 for mixing the oxidizer and the fuel. The mixing circuit 36 is in fluid communication, at a first end, with the oxidizer 32 and fuel 34 supply circuits, and, at a second end, with the burner 6.

Le circuit de mélange 36 comporte un mélangeur 16 et un conduit 14 d'amenée de prémélange gazeux raccordant fluidiquement le brûleur 6 au mélangeur 16. Ce mélangeur 16 est alimenté par une conduite d'amenée d'air 18 du circuit d'amenée de comburant 32 et par une conduite d'amenée de gaz 21 du circuit d'amenée de combustible 34. La conduite d'amenée de gaz 21 peut être fluidiquement raccordée à un réseau de distribution de gaz ou à une bombonne (non représentés).The mixing circuit 36 includes a mixer 16 and a gas premix supply conduit 14 fluidly connecting the burner 6 to the mixer 16. This mixer 16 is supplied by an air supply pipe 18 of the oxidant supply circuit 32 and by a gas supply pipe 21 from the fuel supply circuit 34. The gas supply pipe 21 can be fluidically connected to a gas distribution network or to a cylinder (not shown).

Le circuit d'alimentation 30 comprend un dispositif d'entraînement du mélange au travers du circuit d'alimentation 30, ici le ventilateur 20. Le ventilateur 20 est disposé dans le circuit de mélange 36 dans l'exemple illustré. De manière générale, le ventilateur 20 peut être disposé indifféremment dans le circuit d'amenée de comburant 32 ou le circuit de mélange 36. Le ventilateur 20 permet d'une part d'aspirer de l'air et du combustible dans le conduit 14 et d'autre part d'entrainer le prémélange gazeux du mélangeur 16 vers le brûleur 6. Le ventilateur 20 permet également de générer une dépression suffisante au niveau du mélangeur 16 pour entraîner le combustible et générer le mélange gazeux.The supply circuit 30 comprises a device for driving the mixture through the supply circuit 30, here the fan 20. The fan 20 is placed in the mixing circuit 36 in the example illustrated. So In general, the fan 20 can be placed either in the combustion supply circuit 32 or the mixing circuit 36. The fan 20 makes it possible on the one hand to suck air and fuel into the duct 14 and to on the other hand to drive the gaseous premix from the mixer 16 to the burner 6. The fan 20 also makes it possible to generate a sufficient vacuum at the level of the mixer 16 to drive the fuel and generate the gaseous mixture.

Le mélangeur 16 peut être un mélangeur à effet venturi. Le mélangeur 16 peut comprendre un corps 22 équipé d'un orifice calibré 24. Une portion d'extrémité 21a du conduit 21 débouche dans le corps 22 en aval de l'orifice calibré 24. La portion d'extrémité 21a est équipée d'un orifice calibré 26.The mixer 16 can be a venturi effect mixer. The mixer 16 may comprise a body 22 equipped with a calibrated orifice 24. An end portion 21a of the conduit 21 opens into the body 22 downstream of the calibrated orifice 24. The end portion 21a is equipped with a calibrated orifice 26.

La chaudière 1 peut également comporter une vanne pneumatique 28 agencée pour réguler le débit de gaz circulant dans la conduite d'amenée de gaz 21. La vanne 28 pneumatique est équipée d'un obturateur 31 logé à l'intérieur du conduit 21. L'obturateur 31 est déplaçable dans une pluralité de positions de manière à moduler la section de passage de la conduite d'amenée de gaz 21. La vanne pneumatique 28 comprend également un servo-régulateur 33 pneumatique adapté pour convertir une pression d'alimentation en un déplacement de l'obturateur 31.Boiler 1 may also include a pneumatic valve 28 arranged to regulate the flow of gas circulating in gas supply line 21. Pneumatic valve 28 is equipped with a shutter 31 housed inside conduit 21. shutter 31 is movable in a plurality of positions so as to modulate the passage section of the gas supply pipe 21. The pneumatic valve 28 also comprises a pneumatic servo-regulator 33 adapted to convert a supply pressure into a displacement shutter 31.

L'obturateur 31 et le servo-régulateur 33 sont configurés de telle sorte que la pression d'alimentation du servo-régulateur 33 permet d'asservir la section de passage du combustible (conduit 21) de manière à assurer un fonctionnement à richesse constante.The shutter 31 and the servo-regulator 33 are configured in such a way that the supply pressure of the servo-regulator 33 makes it possible to control the fuel passage section (duct 21) so as to ensure operation at constant richness.

Le circuit d'alimentation 30 comprend en outre un dispositif de diminution de pression 38 en amont du brûleur 6. Ainsi, le dispositif de diminution de pression 38 est configuré pour induire une diminution de pression dans le circuit d'alimentation 30, i.e. entre le brûleur 6 et des entrées des circuits d'amenée de comburant 32 et de combustible 34. En particulier, le dispositif de diminution de pression 38 est configuré pour induire une diminution de pression 38 apte à amortir l'effet des ondes de pression générées par l'allumage de la flamme. Ainsi, le dispositif de diminution de pression 38 est configuré pour induire en amont du brûleur 6 une diminution prédéterminée de pression. Cette diminution de pression est appliquée depuis le dispositif de diminution de pression 38 jusqu'au ventilateur 20.The supply circuit 30 further comprises a pressure reduction device 38 upstream of the burner 6. Thus, the pressure reduction device 38 is configured to induce a pressure reduction in the supply circuit 30, ie between the burner 6 and inputs to the oxidizer 32 and fuel 34 supply circuits. In particular, the pressure reduction device 38 is configured to induce a pressure reduction 38 capable of damping the effect of the pressure waves generated by the ignition of the flame. Thus, the pressure reduction device 38 is configured to induce upstream of the burner 6 a predetermined pressure reduction. This decrease in Pressure is applied from pressure reducing device 38 to fan 20.

Le dispositif de diminution de pression 38 est de préférence disposé dans le circuit d'amenée de comburant 32. De manière alternative, le dispositif de diminution de pression 38 peut être disposé dans le circuit d'amenée de combustible 34 ou le circuit de mélange 36.The pressure reduction device 38 is preferably arranged in the oxidant supply circuit 32. Alternatively, the pressure reduction device 38 can be arranged in the fuel supply circuit 34 or the mixing circuit 36 .

Le dispositif de diminution de pression 38 est sélectivement activable. En d'autres termes, le dispositif de diminution de pression 38 présente un état activé dans lequel le dispositif de diminution de pression 38 induit une diminution prédéterminée de pression et un état désactivé dans lequel le dispositif de diminution de pression 38 n'induit pas une telle diminution prédéterminée de pression.The pressure reduction device 38 is selectively activatable. In other words, the pressure reducing device 38 has an activated state in which the pressure reducing device 38 induces a predetermined pressure reduction and an off state in which the pressure reducing device 38 does not induce a pressure reduction. such predetermined decrease in pressure.

L'activation du dispositif de diminution de pression 38 est de préférence programmable de manière à pouvoir déterminer un moment auquel activer le dispositif de diminution de pression 38. Il est par exemple très avantageux de pouvoir activer le dispositif de diminution de pression avant ou pendant l'allumage de la flamme pour stabiliser cette phase d'allumage.The activation of the pressure reduction device 38 is preferably programmable so as to be able to determine a moment at which to activate the pressure reduction device 38. It is for example very advantageous to be able to activate the pressure reduction device before or during the ignition of the flame to stabilize this ignition phase.

On peut voir sur la figure 2 une représentation graphique d'un mode de réalisation d'une phase d'allumage de la flamme et de l'activation du dispositif de diminution de pression 38.You can see on the picture 2 a graphical representation of one embodiment of a flame ignition phase and the activation of the pressure reduction device 38.

Le graphique de la figure 2 comprend trois courbes évoluant en fonction du temps : une première courbe 100 de la puissance de la chaudière, une deuxième courbe 102 de la vitesse du ventilateur et une troisième courbe 104 du débit de combustible, ici du gaz. L'axe des ordonnées correspond à un pourcentage allant de 0 à 100% de la capacité maximale de la puissance de la chaudière, de la vitesse du ventilateur ou du débit de combustible, respectivement.The graph of the picture 2 comprises three curves evolving as a function of time: a first curve 100 of the power of the boiler, a second curve 102 of the speed of the fan and a third curve 104 of the flow of fuel, here gas. The y-axis corresponds to a percentage ranging from 0 to 100% of the maximum capacity of boiler power, fan speed or fuel flow, respectively.

Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 2, le processus de démarrage de la chaudière comprend cinq phases : une phase d'arrêt 110, une phase de pré-ventilation 120, une phase d'allumage 130 de la flamme, une phase de stabilisation 140 et une phase de modulation 150 ou de fonctionnement. La phase de stabilisation 140 est optionnelle.In the embodiment shown in the picture 2 , the boiler start-up process comprises five phases: a shutdown phase 110, a pre-ventilation phase 120, an ignition phase 130 of the flame, a stabilization phase 140 and a modulation phase 150 or functioning. The stabilization phase 140 is optional.

Lors de la phase d'arrêt 110, les première 100, deuxième 102 et troisième 104 courbes sont à 0%. La chaudière est ainsi à l'arrêt ou en stand-by.During the stopping phase 110, the first 100, second 102 and third 104 curves are at 0%. The boiler is thus stopped or on stand-by.

La vitesse du ventilateur est augmentée lors de la phase de pré-ventilation 120 jusqu'à une valeur prédéterminée de pré-ventilation. Le débit de combustible reste à 0%.The fan speed is increased during the pre-ventilation phase 120 up to a predetermined pre-ventilation value. The fuel flow remains at 0%.

Lorsque la vitesse du ventilateur atteint la valeur prédéterminée de pré-ventilation, la phase d'allumage de la flamme peut être initiée. Pour cela, le dispositif d'allumage est activé et le débit de gaz est augmenté. Ainsi, l'apport d'énergie provenant de l'activation du dispositif d'allumage en présence du mélange gazeux génère une flamme. Lorsque la flamme apparaît, la puissance de la chaudière augmente. La phase d'allumage 130 se termine lorsque la flamme est détectée, par exemple par l'électrode d'ionisation 12. Cet apport d'énergie provenant du dispositif d'allumage est par exemple un arc électrique.When the fan speed reaches the predetermined pre-ventilation value, the flame ignition phase can be initiated. For this, the ignition device is turned on and the gas flow is increased. Thus, the supply of energy from the activation of the ignition device in the presence of the gas mixture generates a flame. When the flame appears, the power of the boiler increases. The ignition phase 130 ends when the flame is detected, for example by the ionization electrode 12. This supply of energy coming from the ignition device is for example an electric arc.

Une fois la flamme détectée, une phase de stabilisation 140 peut être réalisée dans laquelle la vitesse du ventilateur est diminuée pour réduire la puissance de la chaudière jusqu'à une valeur prédéterminée de stabilisation. Cette stabilisation permet de stabiliser la flamme avant la phase de modulation 150 de la chaudière ou la puissance de la chaudière est modulée en fonction des paramètres de consigne ou du besoin de chauffage de l'utilisateur. Cette phase de stabilisation 140 est optionnelle de sorte que la phase de modulation 150 peut être mise en œuvre dès la détection de la flamme.Once the flame has been detected, a stabilization phase 140 can be carried out in which the speed of the fan is reduced to reduce the power of the boiler down to a predetermined stabilization value. This stabilization makes it possible to stabilize the flame before the modulation phase 150 of the boiler or the power of the boiler is modulated according to the setpoint parameters or the user's need for heating. This stabilization phase 140 is optional so that the modulation phase 150 can be implemented as soon as the flame is detected.

Le dispositif de diminution de pression 38 est activé au moment du lancement de la phase d'allumage 130 ou avant. En particulier, le dispositif de diminution de pression 38 peut être activé pendant ou avant la phase de pré-ventilation 120. Ceci permet de garantir la bonne mise en position du dispositif de diminution de pression 38 avant l'allumage de la flamme. Le bénéfice du dispositif de diminution de pression est ainsi amélioré. Pour garantir davantage la bonne mise en position du dispositif de diminution de pression 38, ce dernier peut être activé également en amont de la phase de pré-ventilation 120.The pressure reduction device 38 is activated at the time of the launch of the ignition phase 130 or before. In particular, the pressure reduction device 38 can be activated during or before the pre-ventilation phase 120. This makes it possible to guarantee the correct positioning of the pressure reduction device 38 before the ignition of the flame. The benefit of the pressure reduction device is thus improved. To further guarantee the correct positioning of the pressure reduction device 38, the latter can also be activated upstream of the pre-ventilation phase 120.

Le dispositif de diminution de pression 38 est désactivé au moment de la détection de la flamme ou après cette détection pour permettre une stabilisation de la flamme avant désactivation. Cette stabilité est d'autant plus accrue que la puissance de la chaudière est faible. Dès lors, il est avantageux de désactiver le dispositif de diminution de pression 38 pendant ou à l'issue de la phase de stabilisation 140 lorsque la puissance chaudière est réduite.The pressure reduction device 38 is deactivated at the moment of detection of the flame or after this detection to allow stabilization of the flame before deactivation. This stability is all the more increased as the boiler output is low. Therefore, it is advantageous to deactivate the pressure reduction device 38 during or at the end of the stabilization phase 140 when the boiler power is reduced.

Le dispositif de diminution de pression 38 comprend de préférence un organe de perte de charge apte à générer une perte de charge dans la conduite le recevant, ici la conduite d'amenée d'air 18. L'organe de perte de charge est configuré pour induire une perte de charge lorsque ledit dispositif de diminution de pression 38 est activé. Cet organe de perte de charge peut être de la forme d'un orifice calibré, d'un obstacle ou bien d'une géométrie induisant une perte de charge (e.g. un coude).The pressure reduction device 38 preferably comprises a pressure drop device capable of generating a pressure drop in the pipe receiving it, here the air supply pipe 18. The pressure drop device is configured to induce a pressure drop when said pressure reduction device 38 is activated. This pressure drop member can be in the form of a calibrated orifice, an obstacle or else a geometry inducing a pressure drop (e.g. an elbow).

L'organe de perte de charge peut également comprendre un dispositif de réglage de la perte de charge. Il est ainsi possible de faire varier la valeur de la diminution de pression en amont du brûleur 6. Ce réglage peut par exemple être réalisé en prévoyant une variation de la géométrie de l'organe de perte de charge, comme une variation d'angle pour un coude ou bien une variation de la section d'un orifice.The pressure drop member may also include a pressure drop adjustment device. It is thus possible to vary the value of the pressure drop upstream of the burner 6. This adjustment can for example be achieved by providing a variation in the geometry of the pressure drop member, such as an angle variation for an elbow or a variation of the section of an orifice.

Le principe de fonctionnement de l'organe de perte de charge est décrit en référence aux figures 3 et 4. Des exemples de réalisation d'un tel organe de perte de charge utilisant le même principe de fonctionnement sont ensuite décrits en référence aux figures 5 et 6.The operating principle of the pressure drop device is described with reference to the figures 3 and 4 . Examples of embodiments of such a pressure drop device using the same operating principle are then described with reference to the figures 5 and 6 .

La figure 3 représente le dispositif de diminution de pression 38 dans son état activé et la figure 4 représente ce même dispositif de diminution de pression 38 dans son état désactivé.There picture 3 shows the pressure reducing device 38 in its activated state and the figure 4 shows this same pressure reducing device 38 in its deactivated state.

Le dispositif de diminution de pression 38 définit une première zone de circulation 40 de fluide et une deuxième zone de circulation 42 de fluide. L'organe de perte de charge 44 est disposé dans la deuxième zone de circulation 42. L'organe de perte de charge 44 est ici représenté sous la forme d'un orifice calibré.The pressure reduction device 38 defines a first fluid circulation zone 40 and a second fluid circulation zone 42 . The head loss member 44 is placed in the second circulation zone 42. The head loss member 44 is shown here in the form of a calibrated orifice.

Le dispositif de diminution de pression 38 comprend également un organe directionnel 46 configuré pour diriger le fluide alimentant le dispositif de diminution de pression 38 vers la deuxième zone de circulation 42. L'organe directionnel 46 peut être l'un parmi une électrovanne, un registre, un clapet pivotant, une vanne motorisée, un clapet coulissant et un obturateur. En particulier, l'organe directionnel 46 est configuré pour diriger le fluide vers la deuxième zone de circulation 42 lorsque ledit dispositif de diminution de pression 38 est activé. Cette redirection peut par exemple être réalisée en obstruant la première zone de circulation 40. Ainsi, le fluide est contraint de circuler au travers de l'organe de perte de charge 44 disposé dans la deuxième zone de circulation 42 de manière subir une perte de charge. Lorsque le dispositif de diminution de pression 38 est désactivé, l'organe directionnel 46 autorise le fluide à circuler au travers de la première zone de circulation 40 sans subir de perte de charge induite par l'organe de perte de charge 44. En parallèle, une faible portion du fluide peut être amenée à circuler au travers de l'organe de perte de charge 44.The pressure reduction device 38 also includes a directional member 46 configured to direct the fluid supplying the pressure reduction device 38 towards the second circulation zone 42. The directional member 46 can be one of a solenoid valve, a damper , a clapper swivel, a motorized valve, a slide valve and a shutter. In particular, the directional member 46 is configured to direct the fluid towards the second circulation zone 42 when said pressure reduction device 38 is activated. This redirection can for example be carried out by obstructing the first circulation zone 40. Thus, the fluid is forced to circulate through the pressure drop member 44 arranged in the second circulation zone 42 so as to undergo a pressure drop. . When the pressure reduction device 38 is deactivated, the directional member 46 allows the fluid to circulate through the first circulation zone 40 without undergoing pressure drop induced by the pressure drop member 44. In parallel, a small portion of the fluid can be caused to circulate through the pressure drop member 44.

Le brûleur 6 est ainsi alimenté par un fluide à une première valeur de pression lorsque ledit dispositif de diminution de pression 38 est désactivé et par un fluide à une deuxième valeur de pression inférieure à la première valeur de pression lorsque ledit dispositif de diminution de pression est activé. La pression du fluide sortant du dispositif de diminution de pression 38 est ainsi diminuée dans son état activé en comparaison à son état désactivé.Burner 6 is thus supplied with a fluid at a first pressure value when said pressure reduction device 38 is deactivated and with a fluid at a second pressure value lower than the first pressure value when said pressure reduction device is activated. The pressure of the fluid exiting the pressure reducing device 38 is thus reduced in its activated state compared to its deactivated state.

Dans un premier mode de réalisation selon les figures 3 et 4, le dispositif de diminution de pression 38 comprend une première conduite de circulation formant la première zone de circulation 40. Le dispositif de diminution de pression 38 comprend également une deuxième conduite de circulation formant la deuxième zone de circulation 42. Les première et deuxième conduites de circulation sont ici distinctes l'une de l'autre. En d'autres termes, l'une parmi les première et deuxième conduites de circulation n'inclut par l'autre. On entend par « conduite » une portion de tube dont la longueur est égale ou supérieure à une dimension transversale maximale de la section de passage de fluide du tube, par exemple au diamètre lorsque le tube est de section circulaire.In a first embodiment according to the figures 3 and 4 , the pressure reduction device 38 comprises a first circulation pipe forming the first circulation zone 40. The pressure reduction device 38 also comprises a second circulation pipe forming the second circulation zone 42. The first and second circulation pipes circulation are here distinct from each other. In other words, one of the first and second circulation lines does not include the other. The term “pipe” is understood to mean a portion of tube whose length is equal to or greater than a maximum transverse dimension of the fluid passage section of the tube, for example the diameter when the tube is of circular section.

Selon un deuxième mode de réalisation utilisant le même principe de fonctionnement que le premier mode de réalisation, le dispositif de diminution de pression 38 peut comprendre une seule conduite de circulation formant les première 40 et deuxième 42 zones de circulation. Des exemples d'un tel mode de réalisation utilisant une seule conduite de circulation sont par exemple illustrés aux figures 5 et 6.According to a second embodiment using the same operating principle as the first embodiment, the pressure reduction device 38 may comprise a single circulation pipe forming the first 40 and second 42 circulation zones. Examples of such an embodiment using a single circulation pipe are for example illustrated in figures 5 and 6 .

Dans ce deuxième mode de réalisation, l'organe directionnel 46 comprend une paroi d'obturation 48 d'une section de passage 50 de la conduite de circulation 52. La section de passage 50 forme la première zone de circulation 40. La paroi d'obturation 48 est déplaçable entre une position d'ouverture permettant au fluide de circuler au travers de la section de passage 50 et une position de fermeture dans laquelle la section de passage 50 est au moins partiellement fermée. Dans cette position de fermeture le fluide peut circuler au travers d'un orifice 54 formant la deuxième zone de circulation 42.In this second embodiment, the directional member 46 comprises a closing wall 48 of a passage section 50 of the circulation pipe 52. The passage section 50 forms the first circulation zone 40. The wall of closure 48 is movable between an open position allowing the fluid to flow through the passage section 50 and a closed position in which the passage section 50 is at least partially closed. In this closed position the fluid can circulate through an orifice 54 forming the second circulation zone 42.

La paroi d'obturation 48 s'étend de préférence transversalement à l'axe d'extension de la conduite de circulation 52 lorsqu'elle est en position de fermeture.The closing wall 48 preferably extends transversely to the axis of extension of the circulation pipe 52 when it is in the closed position.

Cet orifice 54 forme également l'organe de perte de charge 44. Cet orifice 54 peut être formé sur la paroi d'obturation 48, comme dans l'exemple de la figure 5, ou bien sur une autre paroi à l'intérieur de la conduite de circulation 52, comme dans l'exemple de la figure 6. Cette paroi formant l'orifice 54 peut être une paroi transversale à l'axe d'extension de la conduite de circulation 52.This orifice 54 also forms the pressure drop member 44. This orifice 54 can be formed on the closing wall 48, as in the example of the figure 5 , or on another wall inside the circulation pipe 52, as in the example of the figure 6 . This wall forming the orifice 54 can be a wall transverse to the axis of extension of the circulation pipe 52.

L'orifice 54 peut être un orifice calibré, une découpe dans une paroi ou bien un espace formé entre la paroi d'obturation 48 et une paroi interne de la conduite de circulation 52. L'orifice 54 est de préférence de section circulaire. De manière alternative, l'orifice 54 est de toute forme permettant d'induire la perte de charge prédéterminée.The orifice 54 can be a calibrated orifice, a cutout in a wall or else a space formed between the closing wall 48 and an internal wall of the circulation pipe 52. The orifice 54 is preferably of circular section. Alternatively, the orifice 54 is of any shape making it possible to induce the predetermined pressure drop.

Le dispositif de diminution de pression 38 comprend de préférence un organe de maintien 56 activable pour maintenir la paroi d'obturation 48 dans la position de fermeture et/ou la position d'ouverture. Cet organe de maintien 56 comprend par exemple au moins un électroaimant 58 coopérant avec un élément ferromagnétique 60. La paroi d'obturation 48 peut être configurée pour se maintenir dans la position d'ouverture sous l'action du fluide circulant au travers de la section de passage. Dans ce dernier cas, l'organe de maintien 56 peut uniquement maintenir la position de fermeture.The pressure reduction device 38 preferably comprises a holding member 56 that can be activated to hold the closure wall 48 in the closed position and/or the open position. This holding member 56 comprises for example at least one electromagnet 58 cooperating with a ferromagnetic element 60. The closure wall 48 can be configured to be held in the open position under the action of the fluid flowing through the section passing. In the latter case, the holding member 56 can only maintain the closed position.

Pour obtenir un fonctionnement plus stable de la paroi d'obturation 48, l'organe de maintien 56 est de préférence configuré pour maintenir chacune des positions de fermeture et d'ouverture. Pour cela, l'organe de maintien 56 peut comprendre au moins deux électro-aimants. Il est possible de placer un électroaimant 58 au niveau de la paroi transversale à l'axe d'extension de la conduite de circulation 52 et un électroaimant 48 sur une paroi interne de cette conduite de circulation 52 faisant face à la paroi d'obturation 48 lorsqu'elle est dans la position d'ouverture. La paroi d'obturation 48 porte de préférence l'élément ferromagnétique 60 destiné à coopérer avec le ou les électroaimants 58.To obtain a more stable operation of the closure wall 48, the holding member 56 is preferably configured to maintain each of the closed and open positions. For this, the holding member 56 can include at least two electromagnets. It is possible to place an electromagnet 58 at the level of the wall transverse to the axis of extension of the circulation pipe 52 and an electromagnet 48 on an internal wall of this circulation pipe 52 facing the closing wall 48 when in the open position. The closing wall 48 preferably carries the ferromagnetic element 60 intended to cooperate with the electromagnet(s) 58.

Claims (14)

Chaudière (1) à combustible comportant : - un circuit d'alimentation (30) d'un mélange de comburant et de combustible, ledit circuit d'alimentation d'un mélange comprenant un dispositif d'entraînement (20) du mélange au travers du circuit d'alimentation du mélange, le circuit d'alimentation (30) d'un mélange comprenant un circuit d'amenée de comburant (32), un circuit d'amenée de combustible (34) et un circuit de mélange (36) du comburant et du combustible ; - un brûleur (6) en communication de fluide avec le circuit d'alimentation (30) d'un mélange, le brûleur (6) comprenant un dispositif d'allumage (10) configuré pour allumer le mélange de comburant et de combustible, le circuit de mélange (36) du comburant et du combustible étant en communication de fluide, à une première extrémité, avec les circuits d'amenée de comburant (32) et de combustible (34), et, à une deuxième extrémité, avec le brûleur (6) ; - une chambre de combustion (2) recevant le brûleur (6),
caractérisée en ce que le circuit d'alimentation (30) d'un mélange comprend un dispositif de diminution de pression (38) en amont du brûleur, ledit dispositif de diminution de pression étant sélectivement activable et disposé dans le circuit d'amenée de comburant (32). Fuel boiler (1) comprising: - a supply circuit (30) for a mixture of oxidizer and fuel, said mixture supply circuit comprising a drive device (20) for the mixture through the mixture supply circuit, the supply circuit (30) of a mixture comprising an oxidant supply circuit (32), a fuel supply circuit (34) and a mixing circuit (36) of the oxidant and the fuel; - a burner (6) in fluid communication with the supply circuit (30) of a mixture, the burner (6) comprising an ignition device (10) configured to ignite the mixture of oxidant and fuel, the oxidant and fuel mixing circuit (36) being in fluid communication, at a first end, with the oxidant (32) and fuel (34) supply circuits, and, at a second end, with the burner (6); - a combustion chamber (2) receiving the burner (6),
characterized in that the supply circuit (30) of a mixture comprises a pressure reduction device (38) upstream of the burner, the said pressure reduction device being selectively activatable and arranged in the oxidizer supply circuit (32). Chaudière (1) à combustible selon la revendication 1, dans laquelle le dispositif de diminution de pression (38) comprend un organe de perte de charge (44, 54) apte à générer une perte de charge d'un fluide traversant ledit organe de perte de charge (44, 54) lorsque ledit dispositif de diminution de pression (38) est activé.Fuel boiler (1) according to claim 1, in which the pressure reduction device (38) comprises a pressure drop member (44, 54) able to generate a pressure drop of a fluid passing through said loss member load (44, 54) when said pressure reducing device (38) is activated. Chaudière (1) à combustible selon la revendication 2, dans laquelle le dispositif de diminution de pression (38) définit une première zone de circulation (40) de fluide et une deuxième zone de circulation (42) de fluide, ledit organe de perte de charge (44, 54) étant disposé dans la deuxième zone de circulation (42) de sorte que le brûleur (6) est alimenté : - par un fluide à une première valeur de pression lorsque ledit dispositif de diminution de pression (38) est désactivé, - par un fluide à une deuxième valeur de pression inférieure à la première valeur de pression lorsque ledit dispositif de diminution de pression (38) est activé. A fuel boiler (1) according to claim 2, wherein the pressure reducing device (38) defines a first fluid circulation zone (40) and a second fluid circulation zone (42), said pressure loss member load (44, 54) being arranged in the second circulation zone (42) so that the burner (6) is supplied: - by a fluid at a first pressure value when said pressure reduction device (38) is deactivated, - by a fluid at a second pressure value lower than the first pressure value when said pressure reducing device (38) is activated. Chaudière (1) à combustible selon la revendication 3, dans laquelle ledit dispositif de diminution de pression (38) comprend un organe directionnel (46) configuré pour diriger le fluide alimentant le dispositif de diminution de pression (38) vers la deuxième zone de circulation (42) pour alimenter le brûleur (6) avec un fluide à la deuxième pression lorsque ledit dispositif de diminution de pression (38) est activé.A fuel-fired boiler (1) according to claim 3, wherein said pressure reducing device (38) comprises a directional member (46) configured to direct the fluid supplied to the pressure reducing device (38) towards the second circulation zone (42) to supply the burner (6) with a fluid at the second pressure when said pressure reducing device (38) is activated. Chaudière (1) à combustible selon la revendication 4, dans laquelle le dispositif de diminution de pression (38) comprend une première conduite de circulation formant ladite première zone de circulation (40) et une deuxième conduite de circulation formant ladite deuxième zone de circulation (42), les première et deuxième conduites de circulation étant distinctes l'une de l'autre.A fuel boiler (1) according to claim 4, wherein the pressure reducing device (38) comprises a first circulation line forming said first circulation area (40) and a second circulation line forming said second circulation area ( 42), the first and second circulation lines being separate from each other. Chaudière (1) à combustible selon la revendication 4, dans laquelle le dispositif de diminution de pression (38) comprend une conduite de circulation (52) formant les première et deuxième zones de circulation.A fuel boiler (1) according to claim 4, wherein the pressure reducing device (38) comprises a circulation line (52) forming the first and second circulation zones. Chaudière (1) à combustible selon la revendication 6, dans laquelle l'organe directionnel (46) comprend une paroi d'obturation (48) d'une section de passage (50) de la conduite de circulation (52), ladite paroi d'obturation (48) étant déplaçable entre : - une position d'ouverture permettant au fluide de circuler au travers de la section de passage (50), ladite section de passage (50) formant la première zone de circulation (40), et - une position de fermeture dans laquelle la section de passage (50) est au moins partiellement fermée permettant au fluide de circuler au travers d'un orifice (54) formant la deuxième zone de circulation (42). Fuel boiler (1) according to Claim 6, in which the directional member (46) comprises a closing wall (48) of a passage section (50) of the circulation pipe (52), said wall of shutter (48) being movable between: - an open position allowing the fluid to circulate through the passage section (50), said passage section (50) forming the first circulation zone (40), and - a closed position in which the passage section (50) is at least partially closed allowing the fluid to circulate through an orifice (54) forming the second circulation zone (42). Chaudière (1) à combustible selon la revendication 7, dans laquelle ledit orifice (54) formant la deuxième zone de circulation (42) est au travers de la paroi d'obturation (48).Fuel boiler (1) according to Claim 7, in which the said orifice (54) forming the second circulation zone (42) is through the closing wall (48). Chaudière (1) à combustible selon la revendication 7 ou 8, dans laquelle l'organe de perte de charge (44, 54) comprend un organe de maintien (56) activable pour maintenir la paroi d'obturation (48) dans la position de fermeture et/ou la position d'ouverture.Fuel-fired boiler (1) according to claim 7 or 8, in which the pressure drop member (44, 54) comprises a holding (56) which can be activated to hold the closure wall (48) in the closed position and/or the open position. Chaudière (1) à combustible selon l'une quelconque des revendications 4 à 9, dans laquelle l'organe directionnel (46) est l'un parmi une électrovanne, un registre, un clapet pivotant, une vanne motorisée, un clapet coulissant et un obturateur.A fuel boiler (1) according to any one of claims 4 to 9, wherein the directional member (46) is one of a solenoid valve, a damper, a swing valve, a motorized valve, a slide valve and a shutter. Procédé d'allumage d'une chaudière (1) à combustible selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant les étapes suivantes : - générer une circulation d'un mélange de combustible et de comburant à l'intérieur du circuit d'alimentation (30) de mélange à l'aide du dispositif d'entrainement, - activer le dispositif de diminution de pression (38) de manière à générer une diminution de la pression du mélange en amont du brûleur (6), - allumer le mélange de comburant et de combustible à l'aide du dispositif d'allumage (10). Method of lighting a fuel boiler (1) according to any one of the preceding claims, comprising the following steps: - generating a circulation of a mixture of fuel and oxidizer inside the mixture supply circuit (30) using the drive device, - activating the pressure reduction device (38) so as to generate a reduction in the pressure of the mixture upstream of the burner (6), - ignite the mixture of oxidizer and fuel using the ignition device (10). Procédé d'allumage selon la revendication 11, dans lequel le dispositif de diminution de pression (38) est activé avant et/ou pendant l'allumage du mélange de comburant et de combustible.Ignition method according to claim 11, wherein the pressure reducing device (38) is activated before and/or during the ignition of the mixture of oxidizer and fuel. Procédé d'allumage selon la revendication 11 ou 12, comprenant en outre la désactivation du dispositif de diminution de pression (38) après l'allumage du mélange de comburant et de combustible.A method of ignition according to claim 11 or 12, further comprising deactivating the pressure reducing device (38) after ignition of the mixture of oxidizer and fuel. Procédé d'allumage selon l'une des revendications 11 à 13 en combinaison avec une chaudière selon la revendication 7, dans lequel l'étape d'activation du dispositif de diminution de pression (38) comprend le déplacement de la paroi d'obturation (48) dans la position de fermeture de manière à diriger le fluide circulant au travers du dispositif de diminution de pression (38) au travers de l'orifice (54) formant la deuxième zone de circulation (42).Ignition method according to one of claims 11 to 13 in combination with a boiler according to claim 7, in which the step of activating the pressure reduction device (38) comprises moving the closing wall ( 48) in the closed position so as to direct the fluid circulating through the pressure reduction device (38) through the orifice (54) forming the second circulation zone (42).
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