Brevet FR2005824A1 — publié le 19691219

La présente invention concerne un dispositif de sécurité sur des appareils chauffés au gaz,pour 11 allumage et l'extinction d'un brflleur à gaz par l'intermédiaire d'une soupape dont l'obturateur axialement déplaçable est maintenu appliqué contre son siège par la pression d'un ressort et se trouve en liaison avec une armature placée en regard des pôlés de la culasse d'un aimant excitable au moyen d'un thermocouple chauffé par la flamme à surveiller et qui, à l'état excité,maintient 1'obturi- teur en position d'ouverture. Dans les dispositifs de sécurité connus de ce type, le circuit thermoélectrique doit être coupé par un interrupteur pour fermer l'arrivée du gaz au bradeur. Or, corme la tension de ce circuit n'est toutefois que de l'ordre de quelques millivolts,il est nécessaire de maintenir sa résistance ohmique à une valeur extrêmement faible et de n'utiliser pour les connexions que des conducteurs de petite longueur et de forte section, ainsi que des interrupteurs spéciaux à contacts en or qui, de plus, doivent entre étanches pour éviter tout encrassement.Malgré toutes ces précautions, une sécurité de fonctionnement absolue de ces dispositifs connus n1 est pas assurée. L'invention a donc pour objet un dispositif de sécurité du type précité construit de telle façon qu'il n'est plus nécessaire de couper le circuit thermoélectrique pour fermer l'arrivée du gaz au brûleur, l'obturateur pouvant être amené en position de fermeture à n'importe quelle distance en coupant un circuit ayant une tension de service élevée. A cet effet,il est prévu d'intercaler entre l'obturateur et l'armature de l'aimant thermoélectrique une force électromagnétique dont l'intervention peut être interrompue à volonté. Pour celà,on dispose de préférence, entre l'obturateur et l'armature deux corps en acier susceptibles d'être amenés l'un contre l'autre par l'action d'un électro-aiiant qui les entoure et dont l'un est solidaire de l'obturateur,tandis que l'autre est solidaire de l'armature. De toute façon, l'invention sera bien comprise, à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé,représentant,à titre d'exemple non limitatif, deux formes d'exécution de ce dispositif. Fig.1 est une vue en coupe longitudinale d'un dispositif de sécurité selon l'invention, pour un brtleur à gaz ; Fig.2 est une vue en coupe longitudinale d'une variante d'exécution,avec la commande automatique correspondante Fig.3 est une vue en coupe d'un détail de fig.2. Dans les deux formes d'exécution, le corps de soupape 1 présente une tubulure d'entrée 2 et une tubulure de sortie 3 pour le passage du gaz vers le brûleur 2. Un tuyau 4 relie la tubulure de sortie 3 au brûleur 5.Dans un fourreau 2, fait d'une matière non aimantable,coulissent axialement, dans des limites fixées, deux corps métalliques 6 et 14,dont le premier 6 porte à l'une de ses extrémités,un obturateur de soupape 8,tandis que l'autre 14 porte,à l'extrémité opposée,une armature 15 placée dans le champ d'un aimant thermoélectrique 13.L'obturateur 8 est maintenu appliqué contre son siège Il par l'action d'un ressort 9. Dans la forme d'exécution de la fig.1,le fourreau 7 est fixé sur un carter 12,dans lequel est enfermé l'électro-aimant 13,carter qui est lui-même vissé à une extrémité du corps de soupape 1. L'aimant thermoélectrique 13 est constitué par un noyau de fer doux 16 en fer à cheval,entouré d'un enroulement 17 qui est relié par des conducteurs 18 et 19 à un therzocouple 20,placé à proximité de la flamme du brûleur 5. Sur le fourreau 7,sont montées deux bagues en acier 10 et 22, une à chaque extrémité du fourreau i vers le milieu du fourreau 2, ces deux bagues sont séparées par un entrefer 23 de quelques millimètres. Les faces en bout en contact des corps métalliques 6 et 14 se trouvent au niveau de cet entrefer 23. Sur un corps cylindrique 24,qui entoure les bagues 10 et 22 est monté un enroulement 25,qui constitue la bobine d'excitation d'un électro-aimant 21. Les deux bagues 10 et 22 sont reliées par un corps annulaire 26,qui entoure l'enroulement 25. Les corps 6 et 14,les bagues 10 et 22 et le corps annulaire 26 sont faits d'un acier aimantable. Comme le montre la fig.1,la bobine 25 est reliée par des conducteurs 28, 29 et 30,une diode 31 et un interrupteur 32, au.secteur 30 d'alimentation en courant alternatif.Une résistance 33 est montée en parallèle sur le circuit d'alimentation de la bobine 25. Dans un alésage 5 d'une partie saillant extérieurement du corps de soupape 1, coulisse une tige de manoeuvre 34 sur laquelle est monté un joint d'étanchéité 36. L'extrémité de cette tige qui se trouve à l'intérieur du corps de soupape 1 est en regard du centre de l'obturateur 8. Le dispositif de sécurité qui vient d'être décrit fonctionne de la manière suivante Pour allumer le brûleur 5son ferme l'interrupteur 32, puis on enfonce la tige de manoeuvre 34 assez profondément pour que l'obturateur 8 soit détaché de son siège 11 et que l'armature 15 soit appliquée,par l'intermédiaire des corps en acier 6 et 14,contre les pôles 38 de l'aimant thermoélectrique 13* Le gaz peut donc arriver au brûleur 5. Lorsque celui-ci est alumé,sa flamme chauffe le thermocouple 20.Après quelques secondes de chauffage,le thermocouple 20 peut débiter un courant suffisant pour maintenir l'armature 15 devant les piles 38,contre l'action du ressort 9. La force exercée sur la tige de manoeuvre 34 devient donc superflue,car les corps en acier 6 et 14 restent solidarisés par la force magnétique de l'élec- tro-aimant 21. L'enfoncement de la tige de manoeuvre 34 nêcessaire'à l'allumage du brûleur 5 peut être réalisé eanuellement,par la force d'un moteur,d'un aimant,par un bilame ou toute autre force appropriée. En fermant l'interrupteur 32, on produit dans la bobine un un flux magnétique qui, partant de la bague 10,traverse radialement le fourreau 7 en direction du corps en acier 6, passe par les faces en bout 39 pour pénétrer dans le corps 14, puis traverse de nouveau radialement le fourreau 2 et la bague 22.L'intervalle 23 entre les faces en bout 40 et 41 des bagues 10 et 22 évite un court-circuit du flux magnétique.Etant donné que les faces en bout 39 des corps en acier 6 et 14. se trouvent au niveau de 1'entrefer 23 entre les bagues 10 et 22,la totalité du flux magnétique traverse obligatoirement les faces en bout 39. On obtient ainsi une force d'attraction maximale entre les corps 6 et 14. Pour éteindre le brûleur 2,il suffit d'ouvrir l'intarrup- teur 32, ce qui a pour effet de couper le courant-alimentant l'émectro-aimant 21. Le flux magnétique, qui maintenait les corps 6 et 14 accolés par leurs faces en bout 39,cesse de passer de sorte que-l'obturateur 8 est ramené contre son siège Il par le ressort 9 et coupe l'arrivée du gaz au brûleur 5. L'aimant thermoélectrique 13 est encore alimenté et l'armature 15 reste attirée contre les piles 38. Les corps 6 et 14 sont séparés l'un de l'autre,laissant un intervalle entre leurs faces en bout 39. Dans cette position, la flamme du brûleur s'éteint et le thermo- couple 20 peut refroidir. L'attraction de l'aimant thernoélectrique 13 cesse alors et l'armature 15 se détache des pôles 38. Si le fonctionnement du brûleur 5 est perturbé par un incident quelconque, par exemple, si la flamme s'éteint par suite d'un coup de vent ou d'un courant d'air, tandis que le gaz continue à arriver au brûleur 5, le thermocouple 20 se refroidit et le courant thermoélectrique cesse de passer. L'aiaant 13 cesse aiors d'attirer l'armature 15 et le ressort 2 peut ramener l'obturateur 8 contre son siège 11,entraînant en même temps les corps 6 et 14,maintenus accolés par le flux magnétique de l'aimant 21. L'arrivée du gaz au brûleur 5 est dont interrompue. L'électro-aimant 21 ne diminue en rien l'efficacité du dispositif de sécurité,car il n'éxerce aucune force axiale sur les corps 6 et 14 accolés par leurs faces en bout ; il n'empêche aucunement leur déplacement axial,car les deux corps dépassent de part et autre du champ magnétique qu il crée. L'électro-aimant 21 peut être alimenté soit en courant alternatif,soit en courant continu. Pour éviter un ronflement de l'aimant, il est préférable de l'alimenter en courant continu. Dans la forme d'exécution représentée aux figures 2 et 3, un axe 50 fait d'une matière non aimantable,est fixé de façon rigide au centre du corps en acier 6 solidaire de l'obturateur 8, axe qui pénètre sans serrage dans un alésage 51 du corps 14 solidaire de l'armature 15.Entre les deux faces en bout en regard des corps 6 et 14 est interposé un ressort de compression 52,dont une extrémité vient se loger dans une partie élargie 53 de l'alésage Cil. La liaison entre l'armature 15 et le corps 14 est parti culièrement mise en évidence dans la fig.3. L'armature 15 est solidaire d'un axe 54. Cet axe est guidé dans un alésage central 55 du corps 14,avec un jeu radial et axial,ce qui lui permet un faible déplacement axial entre une rondelle élastique tronconique 56 et une rondelle normale 57.Cette dernière peut coulisser sur une partie de plus petit diamètre 54a de l'axe 54.Entre la rondelle 57 et un disque 59,solidaire de l'extrémité libre de l'axe 54,est monté un ressort hélicoïdal 58 qui maintient la rondelle 57 appuyée contre la face annulaire qui marque la transition entre les deux parties de l'axe 54.Cet agencement assure un appui parfait de l'armature 15 contre les piles de l'aimant 13. Dans la forme d'exécution des fig.2 et 3, l'aimant 13 est muni d'un second enroulement 60,qui possède un grand nombre de spires et qui est relié par des conducteurs 61 et 62 à un relais 63 et au pôle "plus" d'une source de courant continu. Dans cette forme d'exécution,l'enroulement 25 est relié, par un conducteur 64 au pôle "plus't et par un conducteur 65 une première résistance 66 et un conducteur 67,au pdle "moins" d'une source de courant continu. Un interrupteur de fermeture 68 du relais 63 est monté en parallèle avec la résistance 66,par les conducteurs 69 et 70.Un autre interrupteur de fermeture 71 du relais 63 sert à la mise en circuit d'un système d'allumage (non visible).Le relais 62 est relié par un conducteur 72, un interrupteur de fermeture 73 d'un relais 2S,à un condensateur 75,qui est relié au pôle "plus" de la source de courant continu.Le relais 2! est relié,par une de ses sorties,au pôle "plus" de la source de courant continu et, par son autre sortie d'une part, par l'intermédiaire d'une résistance de protection 76,au pôle "moins" de la source de courant continu et,d'autre part,par l'interrupteur d'ouverture 22 au condensateur 22. Cette forme d'exécution du dispositif de sécurité fonctionne de la manière suivante -: Pour allumer le brûleur 2, on applique-une tension continue au moyen d'un interrupteur,d'une minuterie, d'un thermostat,ou autre organe similaire. Le courant qui passe alors dans la bobine 25 de l'électro-aimant 21 est si affaibli par la résistance 66 que la force magnétique ne suffit pas pour déplacer les corps 6 et 14 contre l'action du ressort de-soupape 2 et du ressort de compression 52.Par l'intermédiaire de la résistance de protection 76, le condensateur 75 est chargé, ce qui met en action le relais 74.Par l'intermédiaire de l'interrupteur d'ouverture 77 et de l'interrupteur de fermeture 73 le condensateur est monté en série avec le relais 63 et l'enroulement 60 de l'aimant thermomagnétique 13,de sorte que du courant passe à -travers l-' enroulement .60 et le relais 63.Dans l'aimant 13 ce courant crée une force magnétique qui maintient l'armature 15 appliquée contre les piles 38.En même temps, la résistance 66 est shuntée par le relais 63,qui est en action, et par son interrupteur de fermeture 68.Grâce à la plus forte intensité de courant qui en résulte dans la bobine ,le flux magnétique de l'électro-aimant 21 devient si grand que le corps 6 est attiré vers le corps 14 contre l'action des ressorts 52 et 9,ce qui a pour effet d'écarter l'obturateur 8 de son siège 9. Le gaz peut alors arriver au brûleur 5 et il est allumé par le dispositif d'allumage mis en circuit par l'interrupteur de fermeture-71 du relais 63. Lethermocouple 20, après avoir été suffisamment chauffé, débite du courant pour l'enroulement 17 de l'aimant 13. Le flux magnétique qui en résulte est suffisant pour maintenir l'armature 15 contre les piles 38,de sorte que le courant alimentant le second enroulement 60 peut être coupé.Cette interruption du courant est assurée par le condensateur 22 qui s'est déchargé. La décharge du condensateur a également pour effet que le relais 63 cesse d'être alimenté et retourne à- sa position de repos.Le dispositif d'allumage est alors mis hors circuit par l'interrupteur de fermeture 71.Comme l'interrupteur de fermeture 68 s'ouvre aussi, la résistance 66 n'est plus shuntée et le courant qui alimente la bobine 25 a la même faible intensité qu'au début.Comme les corps 6 et 14 ne sont plus séparés par un entrefersla résistance magnétique de l'aimant est si faible que la force magnétique suffit encore pour maintenir accolés les corps 6 et 14 contre l'action du ressort 9,et le brûleur 5 reste allumé. Le brûleur est mis hors service normalement en coupant la tension continue. Le relais 74 revient en position dé repos, l'-électro-aimant 21 non alimenté cesse d'agir et le corps 6,solidaire de l'obturateur 8 est repoussé en position de fermeture de la soupape par l'action conjuguée des ressorts 52 et 9,ce qui a pour effet de couper l'arrivée du gaz au brûleur. S'il se produit un incident de fonctionnement du brûleur par exemple, si un coup de vent éteint la flamme, la fermeture automatique de la soupape 8, Il s'effectue de la même façon que dans la forme d'exécution décrite en référence à la fig.1. La forme d'exécution de la fig.2 présente par rapport à celle de fig.1, tout d'abord l'avantage que le brûleur peut être allumé seulement par la mise en circuit de la bobine 25 de l'aimant qui solidarise les corps 6 et 14 et du second enroulement 60 de l'aimant 13 alimenté thermoélectriquement,et ceci,automatiquement, sans grande dépense de moyens construc tifs.L'actionneeent d'une tige de manoeuvre et un dispositif auxiliaire d'actionnement sont donc superflus et le risque d'un défaut d'étanchéité et d'une fuite de gaz entre la tige et la paroi de l'alésage dans lequel elle coulisse est par conséquent exclu. En outre, grace à l'axe 50 disposé dans le corps 6 on évite un frottement indésirable des corps 6 et 14 dans le fourreau 2 et un coincement possible de ces corps. Pour éviter une détérioration des pôles de l'électroaimant 13,le manchon 7,où coulissent les corps 6 et 14 est suivant une caractéristique de l'invention, d'une matière ayant une conductivité éîevée,par exemple,un alliage d'aluminium et de cuivre,et il a une épaisseur de paroi aussi grande que possible , de sorte qu'il représente dans le champ magnétique de l'aimant de solidarisation 21 une spire en court-circuit ayant une faible résistance électrique.Cet agencement a pour effet,lors de la mise en circuit de la bobine excitatrice de l'aimant 21,d'induire un courant d'une intensif relativement élevée dans la spire en court-circuit ce qui conJointement à la caractéristique des ressorts,freine la vitesse d'attraction des corps 6 et 14 et évite une sollicitation de pression trop brutale sur les faces rectifiées des p8Ies de l'aimant 13. Enfin, grace au dispositif décrit ci-dessus et à la liaison élastique entre l'armature 15 et le corps 14 qui la porte,on empoche que, lors de l'excitation simultanée des deux aimantes 13 et 21,l'araature 15 soit détachée brutalement des pales de l'aimant 13 du fait que la force d'attraction de l'aimant 13 est plus faible que la sollicitation courte et brusque qui se produit lors de la solidarisation des corps 6 et 14. REVENDICATIONS 1.- Dispositif de sécurité pour des appareils chauffés au gaz,pour l'allumage et l'extinction d'un brftleur à gaz par l'intermédiaire d'une soupape, dont l'obturateur axialement déplaçable est maintenu appliqué contre son siège par la pression d'un ressort et se trouve en liaison avec une armature placée en regard des pôles de la culasse d'un aimant excitable au moyen d'un thermocouple chauffé par la flamme à surveiller et qui, à l'état excité, maintient/l'obturateur en position d1ouverture,caractérisé en ce qu'il est prévu une force magnétique dont l'intervention peut être interrompue pour solidariser 11 obturateur (8) et l'armature (15). 2.- Dispositif suivant la revendication 1,caractérisé en ce que deux corps en acier (6 et 14) solidarisables par l'action d'un électro-aimant (21) qui les entoure, sont interposés entre l'obturateur (-8) et l'armature (15),corps dont l'un (6) est solidaire de l'obturateur (8) et dont l'autre (14) est solidaire de l'armature (15). 3.- Dispositif suivant les revendications 1 et 2,caracté- risé en ce que les corps (6 et 14) sont disposés coaxialement dans. un fourreau (7) fait d'une matière non magnétique,sur lequel sont montées, à une certaine distance l'une de l'autre, deux bagues en acier (10 et 22) le fourreau et les bagues étant entourées,au soins en partie, par une bobine d'aimant (25) 4.- Dispositif suivant les revendications 1 à 3,caracté- risé en ce que les faces en bout en regard des corps en acier (6 et 14) se trouvent au niveau de l'intervalle (23) qui sépare les bagues (10 et 22#. 5.- Dispositif suivant les revendications 1 à 4,caracté- risé en ce qu'un-ressort (52) ayant une tension initiale, agit sur le corps (14) portant armature (15) en direction de l'aimant (13) excitable thermoélectriquement et en ce que cet aimant est muni d'un second enroulement (-60) excitable pendant un court moment 6.- Dispositif suivant les revendications I et 5, caractérisé en ce que la brève excitation du second enroulement (60) est produite par un condensateur chargé peu de temps auparavent 7.- Dispositif suivant les revendications 1 et 5,caractérisé en ce qu'un des deux corps en acier (6 ou 14),et de préférence,le corps (6) qui porte l'obturateur (8) coulisse longitudinalement dans un fourreau (7) et présente,au centre de sa face tournée vers l'autre corps (14),un axe faisant saillie (50)1fait d'une matière non magnétique,sur lequel coulisse longitudinalement l'autre corps (14) dans l'alésage central (51) pénètre l'axe (50). 8.- Dispositif suivant les revendications 1,5 et 7,caractérisé en ce que le fourreau (7) qui entoure les corps en acier (6 et 14) est fait d'une matière ayant une conductivité élevée, par exemple,un alliage de cuivre et d'aluminium,et présente une épaisseur de paroi la plus grande possible. 9.- Dispositif suivant les revendications 1 à 5,caractérisé en ce que la liaison entre l'armature (15) et le corps (14) qui la porte est élastique dans le sens axial. 10.- Dispositif suivant les revendicattons 1,5 et 9,caractérisé en ce que l'armature (15) est solidaire d'un axe (i4) qui coulisse avec un jeu axial et radial dans un alésage central (55) du corps (14). 11.- Dispositif suivant les revendications 1,9 et 10 caractérisé en ce qu'un ressort de compression hélicoïdal (58) est placé sur une partie de plus petit diamètre (54a) de l'axe (54),à l'intérieur de l'alésage (51) du corps (14) entre une rondelle (57) montée sans serrage,et un disque (59),fixé à l'extrémité libre de la partie (54a). 12.- Dispositif suivant les revendications 1,5 et 6,caractérisé en ce que le ressort agissant sur le corps (14) est un ressort de compression hélicoTdal (52),disposé entre les deux corps en acier (6 et 14). 13.- Dispositif suivant les revendications 1 et 5,carac -térisé par une commande automatique dans lequelle une impulsion de commande relie un condensateur (75) et un relais (74) à une source de tension continue,parallèlement par l'intermédiaire d'une résistance de protection (76) et relie en mime temps à la source de courant continue,par l'intermédiaire d'une résistance (66) la-bobine excitatrice (25) de l'aimant de solidarisation (21) puis le relais précité (74) entre en action après le chargement du condensateur (75) coupe par l'intermédiaire d'un interrupteur d'ouverture(77) le. condensateur (75) de- la source de-tension continue et par un interrupteur de fermeture (73) applique la tension de charge dru condensateur au. second enroulement (60) de l'aimant (13) et à un second relais (63) dont l'entrée en action court-circuite,par l'inter médiaire d'un interrupteur de fermeture (68) la résistance (66) de l'aimant de solidarisation (21) et,par un autre interrupteur de fermeture (71) met en circuit un dispositif d'allumage,jusqu' à de que le second relais (63) retourne à sa position de repos du fait que le condensateur (75) est déchargé.