| JP03168505 | PULSE COMBUSTION APPARATUS |
| JP63217114 | IGNITION DEVICE FOR PULSATION BURNER |
| JP02013702 | BURNER |
LASPEYRES, Marc (Société AUER, rue de la République, Feuquieres En Vimeux, F-80210, FR)
DREVET, Jean-Claude (Société AUER, rue de la République, Feuquieres En Vimeux, F-80210, FR)
LASPEYRES, Marc (Société AUER, rue de la République, Feuquieres En Vimeux, F-80210, FR)
| REVENDICATIONS 1 - Chaudière pulsatoire (1 ) comprenant : - une vanne à clapet (2), - une chambre (3) de pré-mélange pour réaliser un mélange gazeux carburant / comburant, située en amont et au-dessus de la vanne à clapet, cette chambre de pré-mélange comportant une lumière (19) de passage en regard de la vanne à clapet pour laisser passer le mélange, - une chambre (5) de combustion du mélange gazeux en aval de la vanne à clapet, la vanne à clapet comprenant : - un siège (12) de clapet conique monté dans la partie supérieure de la chambre de combustion, - une butée (13) de clapet au contact de la chambre de pré-mélange et comportant la lumière de passage, et - un clapet (14) en forme de couronne plane, oscillant entre une position en appui sur le siège (12) et une position en appui sur la butée (13), la butée (13) de clapet comportant, insérés sur une surface faisant face au clapet, deux joints (21 ,22) concentriques, situés de part et d'autre d'ouvertures (19) formant la lumière ; la chaudière étant caractérisée en ce que : - le siège (12) de clapet comporte deux parties (24, 25) tronconiques coaxiales selon l'axe (15), une pente du cône étant plus importante dans la partie (25) la plus proche d'un axe (15) de symétrie de la vanne (2), - la limite (26) entre ces parties (24, 25) se situe en regard d'une largeur de la couronne (14). 2 - Chaudière selon la revendication 1 , caractérisée en ce que : - la lumière de passage de la butée (13) est formée par une succession d'ouvertures (19) alignées selon un cercle, - la limite (26) entre ces parties (24, 25) est circulaire et se situe en regard de la lumière. 3 - Chaudière selon l'une des revendications 1 à 2, caractérisée en ce que les deux joints (21 ,22) sont situés face à une surface du clapet (14) et situés chacun sur un cercle centré sur un axe (15) de la chaudière, les diamètres desdits cercles correspondant sensiblement, respectivement aux diamètres intérieur et extérieur de la couronne plane formant le clapet (14). 4 - Chaudière selon la revendication 3, caractérisée en ce que - le joint (21 ), dont le diamètre est proche du diamètre intérieur de la couronne, est tangent à un bord de chacune des ouvertures (19) de la lumière, ledit bord étant celui le plus proche de l'axe (15) ; - le joint intérieur (21 ) présente un décrochement (21 a) par rapport au plateau (18) de la butée (13), une hauteur de ce décrochement étant sensiblement égale à une distance entre ledit joint et ledit bord d'une ouverture (19). 5 - Chaudière selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens d'allumage (11 ) pénétrant dans la chambre de combustion (5) au travers du siège (12) du clapet, ces moyens d'allumage (11 ) étant aptes à produire l'inflammation du mélange gazeux dans la chambre (5) de combustion. 6 - Chaudière selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte un conduit d'admission (20) compris entre la chambre (3) de pré-mélange et la chambre (5) de combustion, ledit conduit d'admission (20) étant situé entre la butée (13) et le siège (12). 7 - Chaudière selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins trois joints concentriques insérés sur une surface de la butée (13). 8 - Chaudière selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que le comburant est de l'air et le carburant est un gaz hydrocarbure. |
La présente invention a trait à une vanne à clapet dont le fonctionnement permet l'introduction, par intermittence et de façon contrôlée, d'un mélange gazeux comburant / carburant dans une chambre de combustion d'une chaudière pulsatoire à partir d'une chambre dite de pré-mélange.
Dans l'état de la technique, une vanne à clapet d'une chaudière pulsatoire comprend essentiellement quatre parties : un siège, une butée de clapet, des moyens d'allumage et un clapet.
Le siège de la vanne communique sur sa partie supérieure directement avec la chambre de pré-mélange et permet au mélange gazeux, grâce à une lumière composée d'une ou plusieurs ouvertures situées sur cette même partie, d'être introduit dans la chambre de combustion au travers d'un conduit d'admission. La combustion des gaz au sein de la chambre de combustion provoque l'éjection des gaz brûlés vers la chambre de détente. L'éjection de ces gaz brûlés engendre alors l'aspiration d'une nouvelle quantité de mélange dans la chambre de combustion au travers de la vanne à clapet. La butée de clapet reçoit le siège de la vanne, l'ensemble est monté directement sur le dessus d'une chambre de combustion.
Les moyens d'allumage sont fixés de part et d'autre de l'ensemble siège et butée de clapet et comprennent notamment une bougie de premier allumage insérée dans une collerette. La bougie enflamme, au démarrage, les gaz dans la chambre de combustion.
Le clapet se présente, quant à lui, sous la forme d'une couronne plane posée sur la butée de clapet lorsque la chaudière est à l'arrêt et se soulevant alternativement entre cette position d'arrêt et la partie inférieure du siège sous l'effet de l'onde de pression en retour de la chambre de combustion.
Bien que le principe de fonctionnement de cette vanne à clapet et le comportement du clapet lui-même soient bien connus, la maîtrise pose encore, dans la pratique, de nombreux problèmes techniques.
Un des problèmes est de pouvoir contrôler correctement, lors du fonctionnement de la chaudière, la pulsation du clapet entre la butée et le siège et notamment sa dynamique et sa fréquence de battement, se situant actuellement aux environs de 115 pulsations par minute.
En effet, dans le phénomène de mouvement de haut en bas du clapet, il est nécessaire que : - le mouvement se fasse avec un maximum de célérité et de régularité, afin d'éviter que le retour de combustion ne franchisse la vanne à clapet et gagne la chambre de pré-mélange, avant que le clapet n'assure une étanchéité parfaite en se fermant sur les ouvertures du siège ;
- le mouvement se fasse le plus souplement possible, afin d'éviter que les contacts alternatifs entre le clapet et la butée d'un côté, et le clapet et le siège de l'autre, n'endommagent et ne déforment l'ensemble des structures de la vanne à clapet et particulièrement le clapet ;
- l'écoulement du fluide gazeux puis la propagation de l'onde retour se fassent le plus librement et rapidement possible au sein du conduit d'admission de la vanne à clapet.
En pratique et en l'état actuel de la technique, des problèmes se posent quant au respect et à l'optimisation de ces critères, la chaudière pulsatoire et sa vanne à clapet associée ne donnant pas, en l'état, entière satisfaction. L'invention a pour objet de résoudre l'ensemble de ces problèmes en apportant une dynamique dans le battement alternatif du clapet. Cette dynamique concerne à la fois le moment de la montée du clapet en direction de la lumière, composée d'ouvertures de la butée de clapet, et le moment de la descente du clapet vers le siège, lors de l'admission du mélange gazeux.
La butée se présente sous la forme d'un plateau circulaire muni d'une ou de plusieurs ouvertures. Préférentiellement, ces ouvertures sont alignées selon un cercle, situé à mi-diamètre environ du plateau. La butée comporte également une partie centrale se courbant vers le siège et s'achevant par une partie cylindrique, selon un axe vertical.
Le plateau est monté sur le siège de clapet. Une face supérieure est orientée vers la chambre de pré-mélange et une face inférieure est orientée vers le siège, en contact avec le conduit d'admission.
Selon l'invention, sur la face inférieure du plateau de la butée faisant face au clapet, sont insérés deux joints souples concentriques, situés de part et d'autre de l'ensemble des ouvertures composant la lumière.
Préférentiellement, ces ouvertures sont alignées selon un cercle autour d'un axe central de la vanne. De façon plus générale, ledit axe est également un axe du corps de chauffe de la chaudière, comprenant la vanne, les différentes chambres de pré-mélange, de combustion et de détente.
Selon une forme préférentielle de l'invention, les joints sont en partie insérés dans l'épaisseur du plateau. Une autre partie desdits joints est en relief par rapport à la face inférieure du plateau, en regard du siège de clapet. Selon une forme préférentielle de l'invention, les deux joints sont situés face à une surface du clapet et situés chacun sur un cercle centré sur l'axe de la vanne, les diamètres desdits cercles correspondant sensiblement, respectivement aux diamètres intérieur et extérieur de la couronne plane formant le clapet. Ainsi, les deux joints, une fois au contact du clapet, sont respectivement proches des bords intérieur et extérieur de la couronne plane constituant le clapet.
Lors du retour du clapet sous l'effet de l'onde de pression de la combustion des gaz, le clapet est projeté sur les ouvertures de la butée tout en prenant appui sur les deux joints autour de ces mêmes ouvertures. La couronne plane souple, soumise à une différence de pression, adopte alors selon une direction radiale et dans sa largeur, la forme d'un arc.
L'énergie de cette flexion est ensuite utilisée en retour pour donner, par effet ressort de contre-réaction, une impulsion au clapet. Cette impulsion permet de libérer les ouvertures permettant l'introduction du mélange gazeux au travers du conduit d'admission, avant un nouveau cycle d'inflammation du mélange gazeux.
Selon une forme préférentielle de l'invention, l'un des joints, dont le diamètre est proche du diamètre intérieur de la couronne, est tangent à un bord de chacune des ouvertures de la lumière, ledit bord étant celui le plus proche de l'axe central de la vanne.
Par « tangent », il doit être entendu qu'une distance comprise entre ledit joint et ledit bord d'une ouverture est inférieure à environ la moitié d'une épaisseur dudit joint. Dans le cas d'un joint torique, ladite épaisseur correspond au diamètre d'une section du joint, selon un plan passant par l'axe central de la vanne.
De plus, ledit joint, dont le diamètre est proche du diamètre intérieur de la couronne, présente un décrochement par rapport au plateau de la butée. Ce décrochement correspond à la partie du joint qui n'est pas insérée dans le plateau. Selon une forme préférentielle de l'invention, une hauteur de ce décrochement est sensiblement égale à une distance entre ledit joint et un bord d'une ouverture de la lumière, ledit bord étant celui le plus proche de l'axe central de la vanne.
Lorsque le mélange gazeux s'introduit par les ouvertures vers le conduit d'admission, le profil d'arête saillante, formé par le bord intérieur d'une ouverture dans l'épaisseur du plateau, est arrondi grâce au relief apporté par le joint tangent à cette arête.
Le joint joue alors un rôle de déflecteur vis à vis de la surface de la butée, ce qui permet aux filets de gaz de s'écouler de façon fluide, en évitant toutes formes de turbulences tels que des tourbillons, nuisant à un bon écoulement.
De plus, et indépendamment de la dynamique apportée par la présence de ces deux joints, le contact entre le clapet et la butée ne se fait plus métal sur métal mais métal sur joint souple, ce qui diminue le niveau sonore engendré par le battement du clapet.
Cette dernière particularité, supprime également un problème posé par la déformation de la couronne plane composant le clapet.
En effet, dans l'état de la technique, la couronne se déforme en ondulant lors du battement et de la vibration du clapet. Elle ne présente plus alors une surface totalement plane en regard de la butée et de ses ouverture, ce qui nuit à la parfaite étanchéité nécessaire au confinement du mélange gazeux dans la chambre de pré-mélange. La présence des joints supprime ce phénomène parasite, puisqu'elle permet de compenser une éventuelle déformation de la couronne. Un autre objet de l'invention concerne une modification du siège recevant le clapet. En effet, dans l'état de la technique, le siège de clapet comporte une partie sous la forme d'un cylindre, monté dans la partie supérieure de la chambre de combustion. Ce cylindre s'évase pour s'ouvrir sur une autre partie, ayant sensiblement la forme d'un tronc de cône. Une surface supérieure de ce tronc de cône reçoit le clapet et permet en périphérie de recevoir et de fixer la butée.
L'invention prévoit, afin d'optimiser la dynamique du battement du clapet sur le siège, une forme particulière de la partie sous forme de tronc de cône. En effet, selon une forme préférentielle de l'invention, le siège de clapet conique comporte deux parties tronconiques coaxiales selon l'axe de la vanne. La pente du cône est différente dans chacune des deux parties. Une limite entre ces parties se situe en regard d'une largeur de la couronne formant le clapet.
De manière préférentielle, une première partie du siège de clapet, la plus éloignée de l'axe de la vanne, a la forme d'un tronc de cône, la pente dudit cône étant faible. Une deuxième partie du siège de clapet, plus proche de l'axe de la vanne, a partiellement la forme d'un tronc de cône de pente supérieure à celle de la première partie, ledit tronc de cône se courbant progressivement vers le bas, jusqu'à atteindre une partie cylindrique montée à l'intérieur de la chambre de combustion.
De manière préférentielle, une limite entre ces parties du siège de clapet, par exemple une arête, se situe en regard d'une largeur de la couronne formant le clapet. De manière plus préférentielle, ladite limite entre les deux parties du siège est circulaire et se situe en regard de la lumière de la butée, ladite lumière étant formée d'ouvertures alignées sur un cercle.
La dynamique apportée par cette forme préférentielle de l'invention, lors de la remontée du clapet, tient au fait que la couronne plane formant le clapet ne repose pas en totalité sur la partie conique de faible pente du siège de clapet. Au contraire, une partie de la couronne surplombe la partie recourbée du siège de clapet, par laquelle s'engouffrent les gaz lors de l'admission, mais aussi par laquelle s'engouffre l'onde de pression en retour après l'inflammation des gaz. La couronne est alors littéralement soulevée par son bord surplombant l'arête entre la section droite du cône et la section courbée du cornet dès le début du retour de combustion. Cet effet s'additionne avec un autre effet de ressort de la couronne.
En effet, lorsque les gaz sont aspirés, la partie de la couronne souple et déformable en surplomb, fléchit tout en prenant appui sur l'extrémité intérieure de la partie conique de faible pente du siège de clapet.
Ainsi, lors de la montée du clapet, cette partie fait ressort par effet levier sur l'arête séparant les deux parties du siège de clapet. Ceci permet d'initier et d'amplifier d'autant le mouvement de remontée du clapet.
Enfin, l'invention optimise l'écoulement du mélange gazeux.
A cet effet, la section du volume selon une normale aux surfaces comprises entre le siège de clapet et la butée et entre lesquelles surfaces s'engouffre le mélange gazeux depuis la chambre de pré-mélange vers la chambre de combustion, est constante. Ainsi, dans un sens comme dans l'autre l'écoulement du gaz est optimum.
L'invention a donc pour objet une chaudière pulsatoire comprenant :
- une vanne à clapet, - une chambre de pré-mélange pour réaliser un mélange gazeux carburant / comburant, située en amont et au-dessus de la vanne à clapet, cette chambre de pré-mélange comportant une lumière de passage en regard de la vanne à clapet pour laisser passer le mélange,
- une chambre de combustion du mélange gazeux en aval de la vanne à clapet, la vanne à clapet comprenant :
- un siège de clapet conique monté dans la partie supérieure de la chambre de combustion,
- une butée de clapet au contact de la chambre de pré-mélange et comportant la lumière de passage, et
- un clapet en forme de couronne plane, oscillant entre une position en appui sur le siège et une position en appui sur la butée, la butée de clapet comportant, insérés sur une surface faisant face au clapet, deux joints concentriques, situés de part et d'autre d'ouvertures formant la lumière ; la chaudière étant caractérisée en ce que :
- le siège de clapet comporte deux parties tronconiques coaxiales, une pente du cône étant différente dans chacune des deux parties,
- la limite entre ces parties se situe en regard d'une largeur de la couronne formant le clapet.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Celles-ci ne sont présentées qu'à titre indicatif et nullement limitatif de l'invention.
Les figures montrent : - Figure 1 : Une vue schématique générale de la partie supérieure du corps de chauffe d'une chaudière selon un mode de réalisation de l'invention.
- Figure 2 : Une vue en coupe d'une partie de la vanne à clapet de la chaudière représentée à la figure 1 , avec le clapet en position à mi-chemin entre sa position basse et sa position haute.
- Figure 3 : Une vue en coupe d'une partie de la vanne à clapet de la chaudière représentée à la figure 1 , avec le clapet en position haute.
- Figure 4 et 5 : Deux vues en coupe d'une partie de la vanne à clapet de la chaudière représentée à la figure 1 , avec le clapet en position basse. Dans la description qui suit, les indications directionnelles telles que horizontal, vertical, au-dessus, au-dessous... sont à entendre dans la position de fonctionnement d'une chaudière selon l'invention.
Sur la figure 1 est représentée une chaudière pulsatoire 1 munie de sa vanne à clapet 2. Sur cette figure, seul apparaît le corps de chauffe principal de la chaudière 1. Le pot d'admission ainsi que le pot de détente n'y figurent pas.
La chaudière 1 comporte en amont et au-dessus de la vanne à clapet 2 une chambre dite de pré-mélange 3 permettant de recevoir, via une entrée d'admission 4, un mélange gazeux comburant / carburant. Par exemple, le comburant de ce mélange est de l'air et le carburant de ce mélange est un gaz hydrocarbure.
La vanne à clapet 2 est montée en amont d'une structure comportant une chambre de combustion 5. Cette chambre de combustion 5 est elle- même divisée en une chambre d'inflammation 6 et une chambre d'expansion 7.
La chambre d'inflammation 6 comporte elle-même une structure 8 à l'intérieur de la chambre de combustion 5, séparée de la chambre d'expansion 7 par une structure métallique 9 destinée à la rigidifier sous la forme de nids d'abeille. La structure du corps de chauffe comporte également, en aval de la chambre d'expansion 7, un échangeur dit chambre de détente 10, composé de différents conduits d'évacuation en hélice par rapport à un axe central 15 de circonvolution du corps de chauffe.
La vanne à clapet 2 comporte par ailleurs des moyens d'allumage 11 , destinés à produire les premières inflammations du mélange gazeux. La vanne à clapet 2 comprend un siège de clapet 12 sur lequel est montée une butée de clapet 13 et où s'intercale le clapet 14, l'ensemble étant sensiblement symétrique de révolution autour de l'axe 15 vertical.
Le siège de clapet 12 se présente sous la forme d'un cylindre 16 de circonvolution, s'évasant pour aboutir sur une forme de tronc de cône 17.
Posée sur ce tronc de cône 17, la butée de clapet 13 comporte un plateau circulaire 18. Ce plateau 18 est muni d'une succession d'ouvertures 19 alignées selon un cercle ayant pour axe central l'axe 15. Ces ouvertures 19, qui constituent la lumière de la butée 13, permettent aux gaz de la chambre de pré-mélange 3 de s'introduire au sein du conduit d'admission 20.
Ce conduit d'admission 20 est formé par le volume compris d'une part, entre les surfaces respectives du siège de la vanne 12 et de la butée de clapet 13 se trouvant face à face et, d'autre part, situé autour de la surface du dispositif d'allumage axial 11 du mélange gazeux. Ce conduit d'admission 20 débouche directement dans la chambre d'inflammation 6 de la chambre de combustion 5.
Le clapet 14 se présente, quant à lui, sous la forme d'une couronne plane de circonvolution autour de l'axe 15. Ladite couronne présente un diamètre intérieur di et un diamètre extérieur 02 tel que 02 - di représente la largeur de la couronne.
Des moyens tels que vis et boulons permettent de rendre solidaire le siège 12 de clapet et la butée 13, sur la périphérie commune au tronc de cône 17 du siège 12 et au plateau 18 de la butée 13.
La partie centrale du plateau 18 de la butée 13 s'incurve en direction du centre du siège 12 avec, au centre, des moyens 11 d'allumage.
La face supérieure du plateau 18, principalement la partie comportant les ouvertures 19, est en contact direct avec la chambre 3 de pré-mélange.
La figure 2 montre ne vue en coupe d'une partie de la vanne à clapet de la chaudière représentée à la figure 1 , avec le clapet en position à mi chemin entre sa position basse et sa position haute.
Sur une face intérieure du plateau 18 de la butée 13, face au siège
12 et au clapet 14, se trouvent insérés, en partie dans l'épaisseur (e) de ce plateau deux joints 21 et 22 concentriques. Ces deux joints 21 et 22 concentriques se trouvent sensiblement en regard des bords des circonférences intérieure et extérieure de la couronne formant le clapet 14. Les deux joints 21 et 22 sont au contact du clapet 14 lorsque ce dernier remonte en direction de la butée 13.
Les joints 21 et 22 présentent respectivement une partie 21 a et 22a en relief vis à vis de la surface du plateau 18 de la butée 13, en regard du siège 12. Ces reliefs correspondent à la partie des joints qui n'est pas insérée dans l'épaisseur (e) du plateau 18.
Selon un axe radial du plateau 18, la largeur (I) d'une des ouvertures
19 représente approximativement la moitié de la distance radiale séparant les deux joints 21 et 22 concentriques. De plus, le joint 21 , le plus proche de l'axe 15, est sensiblement tangent à un bord intérieur de chacune des ouvertures 19. Ledit bord intérieur est le bord le plus proche de l'axe 15. Le terme « tangent » signifie ici qu'une distance comprise entre le joint 21 et le bord intérieur d'une ouverture 19 est inférieure à environ la moitié d'une épaisseur du joint 21. La distance séparant le joint 21 de l'axe 15 correspond sensiblement à di, le diamètre intérieur de la couronne plane formant le clapet 14.
Sur la figure 2, le clapet 14 se trouve dans une position intermédiaire de placement entre le siège 12 et la butée 13. Cette position correspond indifféremment à une descente du clapet 14 lors de l'admission des gaz à la chambre d'admission 20 ou à une montée du clapet 14 après une onde de pression engendrée par la déflagration des gaz dans la chambre d'inflammation 6.
Lorsque le siège 12 et la butée 13 de la vanne 2 sont assemblés et que le clapet 14 est posé librement sur le relief du siège 12, l'intervalle libre à la périphérie du clapet 14 entre le dessus du clapet 14 et le relief 22a du joint 22 est faible. Le relief 22a correspond à la partie du joint 22 qui n'est pas insérée dans le plateau 18.
Cet intervalle, correspondant au débattement du clapet à sa périphérie, présente une hauteur d'environ 0,5 à 1 ,5 mm. Le joint 22 le plus éloigné de l'axe 15 est situé sensiblement en regard d'une cannelure 23, qui forme la périphérie de la zone du siège 12 comprise dans le conduit d'admission 20.
Selon une variante préférée de l'invention, le débattement du clapet à sa périphérie a une hauteur de 0,85 mm avec une hauteur du relief 22a du joint 22 de 0,3 mm. La hauteur totale de l'intervalle entre le siège 12 à sa périphérie et la surface opposée du plateau 18 est ainsi de 1 ,15 mm.
Cette surface, sur laquelle vient appuyer en partie le clapet 14 comporte une première partie 24 du siège 12 vue en coupe. Cette partie 24 a la forme d'un tronc de cône. Ledit tronc de cône présente une pente d'environ 3 % par rapport à l'horizontale. Ladite pente descend en direction de l'axe 15 central.
La partie 24 est prolongée par une partie 25 du siège 12. Cette partie
25 a également la forme d'un tronc de cône. Selon le plan de coupe de la figure 2, la partie 25 présente donc un profil rectiligne. La pente de ce profil par rapport à l'horizontale est plus forte que la pente de la partie 24.
Du côté opposé à la partie 24, la partie 25 est prolongée par une partie 30 au profil sensiblement parabolique. Le profil de la partie 30 est similaire à celui que l'on pourrait obtenir en partant du bord supérieur intérieur d'un cornet et en suivant son bord intérieur, puis ce profil devient constant pour aboutir à une partie cylindrique du siège 12.
Ainsi la partie 24 sous forme d'un tronc de cône est comprise entre la cannelure 23 et une arête 26 circulaire, centrée sur l'axe 15. Cette arête 26 forme la limite entre la partie 24 et la partie 25, de pente supérieure. L'arête
26 se trouve approximativement à l'aplomb du centre des ouvertures 19 de la butée 13 en regard de la largeur de la couronne.
La pente de la partie 25 à proximité de l'arête 26 étant supérieure à la pente de la partie 24, l'arête 26 est saillante.
La figure 3 montre une vue similaire à celle de la figure 2, avec le clapet en position haute. La position du clapet 14 sur la figure 3 correspond à un clapet 14 plaqué tout contre la surface inférieure du plateau 18 de la butée 13, par la poussée de l'onde de pression due à la combustion du mélange gazeux.
Dans cette position haute, le clapet 14 obture complètement les ouvertures 19. Ainsi, aucune auto-inflammation des gaz arrivant dans la chambre de pré-mélange 3 ne peut se faire au contact de la chaleur de l'onde de pression de combustion.
Aussi, la présence des deux joints 21 et 22 souples, déformables et en contact direct avec les circonférences intérieure et extérieure de la couronne, rendent encore meilleure cette étanchéité. Selon une variante de l'invention, à chacun de ces joints 21 et 22 sont juxtaposés côte à côte, un ou plusieurs joints supplémentaires. Une chaudière selon cette forme de l'invention comporte donc au moins trois joints.
Le matériau en acier composant la couronne plane du clapet 14 est souple et déformable. Ainsi, la couronne prend selon une direction radiale la forme d'un arc en prenant appui en chacune de ses circonférences intérieure et extérieure sur les reliefs extérieurs 21a et 22a respectifs des deux joints 21 et 22, tout en obturant les ouvertures 19.
Sous l'effet de l'admission d'un nouveau volume air / gaz au sein de la chambre 3 de pré-mélange au travers des ouvertures 19, la pression sous le clapet 14, dans la chambre d'admission 20, devient inférieure à celle appliquée sur le dessus du clapet 14. A ce moment, le clapet 14, par une simple action ressort opère une contre réaction (R1 ) pour se détendre tel un arc et entamer ainsi une action dynamique en direction du siège 12.
Coordonnée à l'action de poussée du clapet 14 vers le siège 12, une évacuation du flux gazeux après l'inflammation en direction de la chambre 7 d'expansion puis de la chambre 10 de détente (échangeur) provoque un phénomène de vide en haut du conduit d'admission 20 et engendre ainsi une aspiration du clapet 14 en direction du siège 12.
Ces deux actions peuvent se cumuler avec la souplesse élastique du type de matériau employé pour la conception des joints 21 et 22. Ce matériau est par exemple et préférentiellement la silicone.
Sur la figure 4, le clapet 14 repose en majeure partie sur la partie en tronc de cône 24 du siège 12, comprise entre la cannelure 23 et l'arête 26.
C'est à partir de cette arête 26 qu'une partie de la couronne plane formant le clapet 14, correspondant préférentiellement au tiers de la largeur de ladite couronne, surplombe la partie 25 du siège 12.
La pente de 3 %, donnée à la partie 24 du siège 12 selon une variante préférée de l'invention, dépend d'un ensemble établi selon les dimensions du clapet 14 ainsi que selon la souplesse de la couronne permettant à sa surface d'épouser correctement tout ou partie de cette section 24.
Un espace 27 est compris entre la partie 25 du siège 12 et le dessous de la surface du clapet surplombant cette partie 25. L'onde de pression des gaz de combustion peut s'engouffrer dans cet espace 27, ce qui lui permet de soulever instantanément le clapet 14 en direction des ouvertures 19 pour empêcher une éventuelle auto-inflammation des gaz arrivant dans la chambre de pré-mélange 3.
Un écart 28, pris selon les normales des surfaces de la paroi intérieure 25 du siège 12 et de la paroi intérieure de la butée 13, permet de délimiter selon le schéma de la figure 4 une section en coupe correspondante à une surface de circonvolution autour de l'axe 15 de la vanne 2.
Selon une variante préférée de l'invention, la surface de cette section
28 reste constante dès l'entrée des gaz par les ouvertures 19 jusqu'à leur passage dans la partie cylindrique de la butée 13. Ainsi l'écoulement des gaz dans un sens ou dans un autre se fait selon un écoulement laminaire parfait.
Sur la figure 5, le clapet 14 se trouve en appui maximum sur la partie 24 en tronc de cône, avec un flux (F) maximal entrant de mélange gazeux, à partir des ouvertures 19.
Le gaz s'engouffre alors à la fois le long du joint 21 situé le long du bord intérieur le plus proche de l'axe 15, mais aussi le long de l'extrémité du clapet 14 située en surplomb de l'arête 26.
Du fait de la souplesse de la couronne plane et de la pression du mélange gazeux entrant, cette extrémité du bord de la couronne, correspondant à son diamètre intérieur se courbe au niveau de l'arête 26.
On se trouve alors en présence de deux effets.
Un premier effet est produit par le relief 21 a du joint 21 , le long de la surface inférieure du plateau 18. Le flux gazeux peut épouser la forme du relief 21 a de façon fluide et sans rencontrer de forme saillante, telle l'arête
29 du bord de fuite, le plus proche de l'axe 15, de chacune des ouvertures 19. Afin que cet effet soit optimisé, la hauteur h du décrochement par rapport au plateau 18 de la butée 13, représentant aussi la hauteur du relief 21 a du joint 21 vis à vis du plan inférieur du plateau 18, est sensiblement égale à une distance d3 séparant le bord extérieur du joint 21 du bord intérieur d'une ouverture 19 représenté par l'arête 29.
Le flux (F) de mélange gazeux à cet endroit est dirigé selon une trajectoire naturelle sans effets tourbillonnaires au niveau de l'arête 29 et assure un bon écoulement du mélange gazeux. Le second effet produit par l'invention provient de la flexion de la couronne plane formant le clapet 14 au niveau de l'arête 26.
En effet, lorsque l'inflammation des gaz s'opère dans la chambre d'inflammation 6 et que l'onde de pression de retour des gaz de combustion se dirige à nouveau en direction de la butée 13 et des ouvertures 19, la couronne plane composant le clapet 14 subit alors un effet ressort de contre réaction (R2), en appui sur l'arête 26 et en direction de la butée 13 et initie ainsi plus rapidement la dynamique de retour du clapet 14.
Cette anticipation du mouvement retour du clapet 14 permet de libérer d'autant l'espace 27 situé entre le dessus du siège 12 et le dessous du clapet 14 et dans lequel s'engouffrent les gaz de l'onde de pression retour, tout en amplifiant la vitesse de retour du clapet 14. La fréquence de pulsation du clapet 14 peut ainsi augmenter et, de ce fait, la puissance de la chaudière.