BRÛLEUR GAZ à AIR PULSÉ
AVANT-PROPOS :
La conception d'un brûleur gaz à air pulsé étant sur certains points similaire au brûleur fioul, nous traiterons dans ce cours uniquement des différences entre les deux brûleurs.
Comment reconnaître un brûleur gaz à air pulsé
Comme le brûleur fioul, ce brûleur se fixe sur la porte foyère de la chaudière.
Il est d'ailleurs souvent utilisé lorsqu'on veut passer du fioul au gaz sans changer de chaudière.
On peut cependant le différencier, au premier coup d'oeil, par la présence de la rampe gaz accolée au brûleur, et par l'absence de flexibles fioul.
BRÛLEUR GAZ AIR PULSÉ WEISHAUPT WG5
Source WEISHAUPT
Brûleur FIOUL WEISHAUPT WL5
Source WEISHAUPT
La rampe gaz est composée du bloc gaz, d'un pressostat gaz et d'une vanne de barrage.
Bloc gaz
DUNGS
Pressostat mini gaz GW 50 A5
DUNGS
Le circuit d'allumage est identique à celui d'un brûleur fioul.
Le circuit air également, à un petit détail près. Sous le carter du brûleur gaz, l'absence de pompe fioul laisse place au pressostat mini air qui permet justement de contrôler le fonctionnement du ventilateur.
Effectivement, le gaz est plus explosif que le fioul. De plus, il est déjà sous pression à l'entrée de l'électrovanne, même chaudière hors tension. En cas de fuite de l'électrovanne gaz, le foyer de la chaudière peut se remplir de gaz et devenir une véritable bombe lors de l'allumage.
On ne peut donc pas se permettre d'injecter du gaz et tenter de l'enflammer sans s'assurer que le ventilateur fonctionne. Celui-ci doit d'abord pré-ventiler la chambre de combustion de la chaudière pour en chasser tout résidu éventuel de gaz, AVANT l'ouverture de l'électrovanne et surtout AVANT l'apparition de l'arc électrique d'allumage.
Cette précaution n'est pas indispensable sur les brûleurs fioul, car l'électrovanne fioul n'est pas sous pression tant que la pompe fioul ne tourne pas.
BRÛLEUR GAZ à AIR PULSÉ WG5
d'après Source WEISHAUPT
Pressostat mini air GW 50 A5
DUNGS
Pressostat mini air GW 50 A5
DUNGS
Sur la tête de combustion, le gicleur est remplacé par plusieurs injecteurs.
N'étant par définition pas à l'état liquide, le gaz n'a pas besoin de gicleur pour être pulvérisé en fines gouttelettes pour se mélanger facilement à l'air comburant.
De plus, il y a une seule électrode d'allumage dans la tête de combustion du brûleur gaz. La 2nde tige métallique ressemblant à une autre électrode est en réalité une " sonde d'ionisation ", destinée à détecter la présence de la flamme. Il n'y a donc pas de cellule photorésistante.
TÊTE DE COMBUSTION -
BRÛLEUR GAZ AIR PULSÉ WG5
avec plusieurs injecteurs
Source WEISHAUPT
TÊTE DE COMBUSTION -
BRÛLEUR FIOUL WL5
avec gicleur
Source WEISHAUPT
Comment différencier la sonde d'ionisation et l'électrode d'allumage ?
Pour rappel, il faut au minimum 1 000 V par millimètre d'espacement pour qu'un arc électrique puisse se créer.
Pour cette raison, l'extrémité de l'électrode doit être très proche de la masse du brûleur, à quelques millimètres seulement.
L'électrode d'allumage est donc celle qui a l'extrémité la plus proche d'une autre partie métallique de la tête de combustion.
La sonde d'ionisation est plus éloignée
BLOC GAZ
Il a plusieurs fonctions. Il comprend :
un filtre fin [ 1 ]
un pressostat « mini gaz » [ P1 ]
une électrovanne de sécurité gaz [ V1 ]
l’électrovanne de contrôle gaz [ V2 ]
un servo-régulateur de pression [ 12 ]
un réducteur de débit de démarrage [ 10 ]
un amortisseur
un réducteur de débit principal [ 9 ]
Schéma de principe
Bloc gaz DUNGS
MBC - 65 - DLE - S20
Le filtre [ 1 ] permet de capter les impuretés du gaz dès l'entrée dans le bloc gaz.
L’électrovanne de sécurité gaz [ V1 ] agit lors de l’apparition d’une anomalie.
Elle permet de couper l’alimentation en gaz du brûleur .
L’électrovanne de contrôle [ V2 ] agit en fonctionnement normal, selon les besoins de chauffage. Elle permet de couper et de rétablir l’alimentation en gaz du brûleur.
Le servo-régulateur stabilise la pression nécessaire à puissance nominale, en sortie de bloc gaz.
Vue de coupe
Bloc gaz DUNGS MBC - 65 - DLE - S20
Le réducteur de débit de démarrage " 10 " permet de limiter la puissance de la flamme au moment de l'allumage. Il se règle avec la vis " 15 "
L'amortisseur permet le démarrage lent du brûleur avec une pression réduite les premières secondes. Il agit sur le temps de passage entre le débit d'allumage et le débit nominal.
Le réducteur de débit nominal " 9 " permet de régler la puissance nominale de la flamme.
Il se règle avec la vis " 13 ". Plusieurs TOP GAZ successifs permettent d'effectuer correctement ce réglage.
Comparable à un interrupteur, le pressostat « mini gaz » coupe directement l’alimentation du brûleur OU donne l'ordre à la boîte de contrôle de le faire, lorsque la pression gaz sur le réseau n’est pas suffisante.
Fonctionnement du BLOC GAZ lors de l'allumage du brûleur
AVANT-PROPOS : Sur les figures ci-dessous, afin de faciliter la compréhension, le bloc gaz est représenté sans l'électrovanne de sécurité EV1.
Afin de démêler un peu les canaux rejoignant le servo-régulateur, ce dernier a été volontairement déplacé.
Avant l'ouverture des électrovannes de sécurité et de contrôle, il n'y a aucune pression de gaz dans les chambres C, D, F et G, ni dans les canaux E et H.
Le ressort du régulateur " 4 " maintient le clapet fermé.
Le ressort du servo-régulateur " 12 " plaque la membrane qui ferme le passage entre les canaux E et H.
L'ouverture lente du clapet " 4 " permet l'augmentation progressive du débit gaz fourni à la flamme.
Le clapet trouve enfin sa position d'équilibre.
Le brûleur a alors atteint sa puissance nominale.
La phase de démarrage est terminée
A l'ouverture des électrovannes, le gaz entre dans la chambre C, puis dans la chambre D.
Lors de son passage entre les chambres C et D, le réducteur de débit de démarrage " 10 " fait chuter la pression.
Seul le débit de gaz nécessaire au démarrage sort du bloc gaz en direction de la tête de combustion.
La pression du gaz est plus faible dans la chambre D que dans la chambre G.
La chambre G commence à se remplir et à ouvrir le clapet de régulateur " 4 " .
Fonctionnement du Servo-régulateur
Sur les images précédentes, le servo-régulateur était représenté inactif.
Mais il doit être réglé de façon à avoir une marge de mouvement dans les deux sens.
Il doit pouvoir agir autant en cas de chute de pression que de surpression de l'alimentation à l'entrée du bloc gaz.
EN CAS DE CHUTE DE PRESSION, le ressort du servo-régulateur " 12 " repousse la membrane et chasse une partie du gaz dans la chambre F.
Le gaz passe moins facilement dans le canal H.
La pression diminue sensiblement dans la chambre D. La chambre G se remplit alors davantage, ouvrant légèrement le clapet du régulateur " 4 ".
La pression remonte alors dans la chambre D, jusqu'à retrouver sa valeur initiale.
Le clapet a alors trouvé sa nouvelle position d'équilibre.
La pression en D est stabilisée.
EN CAS DE SURPRESSION, le gaz parvient à comprimer le ressort du servo-régulateur " 12 " et à entrer dans la chambre F.
Ce même gaz peut alors traverser le canal H.
La pression augmente sensiblement dans la chambre D, comprimant davantage la membrane du régulateur " 4 ".
Alors la chambre G se vide en partie.
Le ressort du régulateur " 4 " referme légèrement le clapet jusqu'à ce que la pression dans la chambre D retrouve sa valeur initiale.
Le clapet trouve sa nouvelle position d'équilibre.
La pression en D est stabilisée
Réglages du BLOC GAZ
D'usine, le bloc gaz est fourni avec le réducteur du débit d'allumage complètement fermé.
Ce réglage se modifie par action sur la vis " 15 ".
Le réglage du réducteur du débit principal se modifie par action sur la vis " 13 ".
Le réglage du servo-régulateur se modifie par action sur la vis " 14 ".
Sur le bloc gaz DUNGS MBC - 65 - DLE, ces trois vis sont en réalité côte à côte. Il faut soulever un couvercle plastique noir pour les découvrir.
En principe, une clé allen adaptée aux vis de réglage se trouve dans ce couvercle
Source WEISHAUPT
Légende des réglages,
de GAUCHE à DROITE :
1 : Débit nominal, vis " 13 "
2 : Pression de réglage, vis " 14 "
3 : Débit d'allumage, vis " 15 "
Pressostat MINI GAZ
Le pressostat "mini gaz " contrôle que la pression du gaz est suffisante à l'entrée du bloc gaz pour permettre une bonne combustion.
Les bornes " COM " et " NO " du contact du pressostat sont reliées par 2 fils électriques à la boîte de contrôle du brûleur. Il faut que ce contact soit fermé par une pression de gaz suffisante pour que la boîte de contrôle autorise le démarrage du brûleur.
Ci-dessous, sur l'image de gauche, en l'absence de gaz, le pressostat est au repos. Son contact électrique NO est Normalement Ouvert.
Sur l'image de droite, le gaz rentre dans le pressostat gaz. Sa pression pousse la membrane vers le haut et actionne le contact électrique NO qui se ferme.
Pressostat mini gaz au repos
Absence pression gaz
Contact NO ouvert
Pressostat mini gaz enclenché
Pression gaz suffisante
Contact NO fermé
Le seuil de déclenchement du pressostat est réglable grâce à la molette graduée.
Sur le pressostat ci-contre, il faut dévisser la vis cruciforme et retirer le couvercle en plexiglas pour manipuler la molette.
Ici, le seuil de déclenchement est réglé à 5 mbars.
Sur quelles bornes tester le pressostat " mini gaz "
Pressostat MINI AIR
Le pressostat « mini air » permet de contrôler que la pression d’air est suffisante pour permettre une bonne combustion, et par la même occasion que la turbine de ventilateur tourne.
Pour respecter la norme, ce pressostat doit déclencher avant que le CO ne dépasse 1 % ( 10 000 ppm ) dans les fumées de combustion.
La différence de pression entre l’entrée et la sortie du ventilateur déplace une membrane qui actionne un contact électrique.
Les bornes COM et NO de ce contact sont raccordés à la boîte de contrôle du brûleur.
La boîte de contrôle soumet une de ces 2 bornes à une tension électrique. Lorsque le contact se ferme, cette tension est détectée sur la seconde borne. Ainsi, la boîte de contrôle sait que la pression d'air est suffisante.
Lorsque ce contact n’est pas actionné après le démarrage du brûleur, celui-ci est mis en sécurité.
Pour contrôler le bon réglage de ce pressostat, il faut :
1) introduire la sonde d'un analyseur de combustion dans le conduit de raccordement
2) boucher peu à peu l'entrée d'air du brûleur en surveillant l'analyseur de combustion
Le brûleur doit se mettre en sécurité AVANT que le taux de CO ne dépasse les 10 000 ppm dans les fumées
REMARQUE : Lorsque ce pressostat provoque des mises en sécurités intempestives, AVANT de remettre en cause son réglage, il faut d'abord nettoyer la turbine de ventilateur et vérifier qu'aucun obstacle ne freine la rotation de la turbine dans la volute.
Certains chauffagistes ont parfois retrouvés des souris mortes, piégées dans la volute du ventilateur.
Cycle de démarrage & fonctionnement de la boîte de contrôle
AVANT-PROPOS : Il peut y avoir quelques variantes de fonctionnement selon les modèles et marques de brûleur gaz. Ci-dessous, nous traiterons uniquement le fonctionnement du brûleur gaz à air pulsé WG5, fourni gracieusement au lycée par la société WEISHAUPT.
Lorsque les boîtes de contrôle sont électroniques, elles sont généralement capables de donner des informations à l'utilisateur sur le cycle dans lequel se trouve le brûleur, et également sur l'origine éventuelle d'une mise en sécurité du brûleur.
Pour cela, certains fabricants préfèrent parler de " manager de combustion ".
Sur le manager de combustion du brûleur Weishaupt WG5, plus besoin de se préoccuper du câblage des différents organes. Ils se raccordent tous par une fiche électrique équipée de détrompeur. Ainsi, les erreurs de raccordement ne sont plus possibles.
Remarque : Weishaupt utilise, une boîte de contrôle commune au brûleur gaz WG5 et au brûleur fioul WL5 de puissance équivalente.
Manager de combustion W-FM 05 pour brûleur WG5
WEISHAUPT
Servomoteur WG5 / WL5 pour volet d'air
( Source WEISHAUPT )
Ce servomoteur se raccorde sur la fiche femelle repérée " 2 " sur le manager de combustion, en 5ème position en partant de la gauche.
De la même façon, les électrovannes gaz se raccordent sur la fiche repérée " 5 ",
le transformateur d'allumage sur la fiche repérée " 4 ",
le moteur de ventilateur sur la fiche repérée " 3 ",
le pressostat mini-gaz sur la fiche repérée " 12 ",
le pressostat mini-air sur la fiche repérée " 11 ",
et la sonde d'ionisation sur la fiche repérée " 13 ".
Remarque : La fiche " 6 " n'est pas utilisée lorsque le brûleur WG5 fonctionne au gaz naturel.
Elle sert à commander l'ouverture automatique d'une vanne gaz extérieure au logement, lorsque le brûleur fonctionne au gaz PROPANE.
N. B. : Lorsque le brûleur fonctionne au gaz naturel, sans électrovanne gaz extérieure, le pressostat mini-gaz détecte en permanence la présence de gaz.
Pour comprendre le cycle de démarrage de notre brûleur, il suffit de se reporter aux chronogrammes ci-dessous, extraits de sa notice technique.
