Brevet FR2029615A1 — publié le 19701023

La présente invention concerne un système électronique d'allumage d'un brûleur à gaz alimenté en courant alternatif, et plus particulièrement un tel système dans lequel 18éclateur est isolé de l'alimentation en courant alternatif. 5 Jusqu'ici, il a été mis au point divers systèmes électroniques d'allumage de brûleurs à gaz qui engendraient des étincelles pour allumer le gaz distribué au brûleur, et qui empêchaient une décharge disruptive en réponse à la présence d'une flamme au brûleur . Toutefois, ces systèmes nécessitent en particulier un transformateur 10 d'alimentation en courant alternatif relativement coûteux pour isoler l'éclateur proprement dit de la source d'alimentation et pour éviter ainsi des risques de chocs. De tels systèmes antérieurs sont décrits,par exemple, dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n° 3.377.125. 15 la présente invention a entre autres pour objet : - un système d'allumage alimenté en courant alternatif dans lequel l'éclateur est isolé de la source d'alimentation ; - un tel système qui n'utilise pas de transformateur d'alimentation en courant alternatif ; 20 - un tel système qui est très fiable ; - un tel système qui est relativement peu sensible aux impulsions transitoires ; - un système qui peut fonctionner avec différentes tensions d'alimentation ; 25 - un tel système qui est relativement simple et peu coûteux. Brièvement, un système d'allumage sans transformateur selon la présente invention est destiné à être alimenté par une _paire de conducteurs d'alimentation en courant alternatif et à allumer le gaz distribué à un brûleur. Un éclateur est formé près 30 du brûleur par une électrode au moins. Il est prévu une bobine de Ruhmkorffqui comporte un enroulement primaire et un enroulement secondaire. Un côté de l'enroulement secondaire est connecté à l'électrode et l'autre côté est connecté par un organe comportant un condensateur de couplage au côté de l'éclateur qui-est en regard 35 de l'électrode. Un premier circuit comportant une résistance de de constante de temps de valeur relativement élevée applique un courant de charge au condensateur de constante de temps à partir 70 02556 2 2029615 des conducteurs d'alimentation en courant alternatif et un second circuit, comportant une résistance d'isolement de valeur relativement élevée,, connecte l'autre côté susmentionné de l'enroulement secondaire au condensateur de constante de temps. Un dispositif 5 de commutation de courant à semi-conducteur déclenchât)le- est .connecté pour appliquer une impulsion électrique à l'enroulement primaire de la "bobine de Ruhmkarff et le dispositif est déclenché lorsque la tension appliquée au condensateur de constante de temps dépasse un niveau prédéterminé, en engendrant ainsi une étincelle 10 à l'éclateur, Une flamme engendrée au brûleur shunte le condensateur de constante de temps par l'intermédiaire de la résistance riE isolement et empêche la tension appliquée au condensateur de constante de temps d'atteindre le niveau prédéterminé, en évitant iinsi une décharge disruptive .. La résistance d'isolement isole 15 l'éclateur proprement dit des conducteurs d'alimentation en courant alternatif. Dsautres avantages et caractéristiques de l'invention rassortiront de la description qui va suivre, faite en regard des dessins annexés et donnant à titre explicatif, mais non limi-20 tatif, plusieurs formes de réalisation de l'invention. Sur ces dessins : La figure 1 est un schéma de montage d'un système d'allumage d'un gaz sans transformateur selon la présente invention ; la figure 2 est un schéma de montage d'une variante destinée 25 à être.utilisée avec une source d'alimentation en courant alternatif relativement fort ; et les figures 3 et 4 représentent d'autres fDîmes de réalisation selon l'invention. Les mêmes numéros de référence désignent des éléments cor-30 respondants sur les diverses figures des dessins0 En se référant maintenant à la figure 1 , un brûleur à gaz classique est désigné par 11. Le gaz est acheminé jusqu'au brûleur 11 par une conduite d'alimentation 13 en passant à travers un distributeur 15. On suppose que le brûleur 11 est mis à la masse 35 comme indiqué. Le distributeur 15 est relié mécaniquement à un interrupteur SW1 et commande son fonctionnement , ce dernier étant fermé lorsque le distributeur est ouvert. L'interrupteur SWl commande 70 02556 3 2029615 l'alimentation du système d'allumage électronique de la présente invention , désigné d'une façon générale par 19, à partir de deux conducteurs d'alimentation en courant alternatif 11 et 12. les conducteurs 11 et 12 sont connectés à une source d'alimenta-5 tion appropriée en courant alternatif comme un secteur d'alimentation en courant alternatif classique de 120 volts à 60 périodes, le conducteur 12 étant de préférence le conducteur neutre ou de mise à la masse, les hautes fréquences transitoires sont shuntées par un condensateur C1 pour empêcher un endommageaient ou un déclen-10 chement erroné des éléments semi-conducteurs utilisés dans le système d'allumage. Une électrode, désignée par 21, est montée près du brûleur 11 de manière à définir avec lui un éclateur qui se trouve près de la sortie du gaz du brûleur. Une bobine de Ruhmkorff 23 est uti-15 Usée pour engendrer des étincelles à travers l'éclateur, la bobine 23 comporte un enroulement primaire W1 à tension relativement basse et un enroulement secondaire W2 à haute tension. Un côté de l'enroulement secondaire W2 est connecté directement à l'électrode 21, tandis que l'autre côté est connecté, par l'intermédiaire d'un con-20 densateur de couplage C2 au brûleur 11, qui constitue le côté de l'éclateur opposé à l'électrode 21. Une extrémité de l'enroulement primaire ¥1 est connectée au conducteur 12 et l'autre extrémité est connectée par l'intermédiaire d'un condensateur C3 d'emmagasinage d'énergie, à l'anode 25 d'un redresseur commandé au silicium Q1. la cathode du redresseur Q1 est connectée au conducteur de masse 12 et le circuit grille-cathode est shunté par une résistance R5 pour détourner les courants de fuite. le condensateur C3 est chargé sélectivement à partir 30 des conducteurs d'alimentation 11 et 12 par l'intermédiaire d'un circuit qui comporte une diode redresseuse 11 et une résistance R1. Un courant unidirectionnel,passant à travers la diode Dl et la résistance R1, est également appliqué par l'intermédiaire d'une résistance de base de temps R2 pour charger un condensateur de 35 base de temps C4.1e côté du condensateur C4 qui n'est pas mis à la masse est également connecté par l'intermédiaire d'une lampe au néon N1 et d'une résistance chutrice R4 à la grille du redresseur 70 02556 4 2029615 Q1. Comme le savent les spécialistes, une lampe au néon, comme celle désignée par ÏT1, est un dispositif à tension de claquage qui ne devient conducteur que lorsque la tension qui y est appliquée dépasse un seuil prédéterminé et qui ne cesse d'être conducteur que lorsque 5 la tension appliquée tombe à un niveau sensiblement inférieur. lorsque la lampe Uï devient conductrice, une impulsion de déclenchement est appliquée à la grille du redresseur Q1. Le fonctionnement de ce système est sensiblement le suivant : Lorsque le distributeur 15 est ouvert pour distribuer le 10 gaz au brûleur 11, le système d'allumage électronique 19 est alimenté par les conducteurs L1 et L2 par l'intermédiaire de l'interrupteur SW1 et le condensateur C3 se charge par l'intermédiaire de la résistance R1. En même temps, le condensateur C4 se charge par l'intermédiaire de la résistance R2.Cependant, étant donné que la résis-15 tance R2 ne reçoit que la tension appliquée au condensateur 03, le condensateur C4 se charge plus lentement que le condensateur C3. Lorsque la tension appliquée au condensateur C4 atteint le seuil de claquage de la lampe N1, le redresseur Q1 est déclenché. Le redresseur Q1 , à l'état conducteur, applique une courte impulsion 20 de courant à l'enroulement primaire W1, l'énergie précédemment emmagasinée dans le condensateur C3 étant déchargée dans la bobine 23 pour engendrer une étincelle à travers l'éclateur entre l'électrode 21 et le brûleur 11. Après la génération de l'étincelle, le redresseur Q1 est bloqué par la réduction de la tension de la bobine • 25 23. La charge des condensateurs C3 et C4 et l'amorçage du redresseur Q1 se répètent périodiquement tant que l'éclateur présente une impédance relativement élevée. Cependant, dès que le gaz est allumé et qu'une flamme est présente au brûleur, les gaz ionisés résul-30 tant dans l'éclateur réduisent son impédance réelle en courant continu. Cette plus faible impédance, qui agit par l'intermédiaire de la résistance R6, shunte le condensateur de base de temps C4 et l'empêche de se charger à la tension nécessaire pour allumer la.lampe au néon El . En conséquence, une décharge dans l'éclateur est 35 empêchée chaque fois qu'une flamme est présente au brûleur. Si la flamme du brûleur devait s'éteindre pour une cause différente de la fermeture du distributeur 15» le circuit d'allumage 19 70 02556 5 2029615 réémettrait automatiquement des étincelles de façon que si le gaz s'écoule encore vers le brûleur, il soit rallumé. Etant donné que l'impédance extrêmement élevée de la lampe au néon N1 avant le claquage permet d'utiliser une résistance 5 d'une valeur relativement élevée comme résistance de charge R2, la résistance R6 peut être également d'une valeur relativement grande sans entraver le fonctionnement automatique empêchant une décharge disruptive . Cette valeur relativement élevée de la résistance R6 isole très efficacement l'enroulement secondaire 10 ¥2 et l'éclateur de l'alimentation en courant alternatif à des fins de sécurité. En d'autres termes, le courant qui pourrait être prélevé sur l'alimentation par l'intermédiaire de la résistance R6 est très inférieur à celui qui représenterait un danger pour les être humains. Ainsi, même si les conducteurs d'alimentation 15 de la forme de réalisation de la figure 1 n'étaient pas correctement connectés, par exemple en introduisant la prise usuelle du cordon d'alimentation en courant alternatif en position inversée, de façon que le conducteur 11 soit mis à la masse à la place du conducteur 12f un courant important ne pourrait pas passer de la source d'alimen-20 tation en courant alternatif à travers l'électrode. Au contraire, si l'enroulement secondaire ¥2 était connecté directement au condensateur C4 sans la résistance d'isolement R6 et si le conducteur L2 était connecté par inadvertance au côté de l'alimentation en courant alternatif qui n'est pas mis à la masse, le condensateur 25 C4 pourrait transmettre un courant alternatif dangereux du conducteur L2 à l'électrode. La présence de la résistance d'isolement permet de supprimer nn transformateur d'alimentation en courant alternatif pour isoler tout le système d'allumage des conducteurs d'alimentation en courant 30 alternatif. Ainsi, ce système est sans transformateur en ce sens qu'un transformateur d'alimentation en courant alternatif n'est pas utilisé. En conséquence, telle qu'on l'utilise dans la présente demande,!'expression "sans transformateur" doit être considérée comme désignant un système qui ne comporte pas de transformateur 35 d'isolement , bien qu'il puisse comporter un transformateur d'impulsions ou un transformateur du type bobine de Ruhmkorff, comme indiqué en 23 sur les dessins. 70 02556 6 2029615 La forme de réalisation représentée sur la figure 2 est alimentée par deux conducteurs L1 et L3 qui présentent des tensions alternatives de polarité opposée par rapport à la terre, par exemple 3ïi étant connectés à des alimentations classiques en courant 5 alternatif de 240 volts à 60 périodes. Une tension intermédiaire qui est sensiblement égale au potentiel de la terre est produite par deux résistances chutrices RJ et E8 qui sont connectées en série aux bornes des conducteurs L1 et L3. Etant donné que la résistance R7_est une résistance chutriee, et qu'elle retarde la charge • 0 du condensateur C3, la résistance Ri de la figure 1 est supprimée. Cependant, le reste du montage est essentiellement le même et fonctionne d'une manière sensiblement identique, la tension d'alimentation plus élevée étant ramenée à un niveau comparable à celui utilisé sur la figure 1 par les résistances R7 et R8. 15 Dans les formes de réalisation des figures 1 et 2, le condensateur C2 est utilisé pour laisser passer les impulsions d'allumage tout en présentant un circuit essentiellement ouvert au courant continu de charge circulant vers le condensateur de base de temps C4= En d'autres termes, le condensateur 02 fonctionne 20 comme un discriminâteur. Dans la forme de réalisation de la figure 3, cette discrimination est effectuée par la lampe au néon ou autre tube de décharge 12 qui constitue un dispositif à tension de claquage et qui est choisi de manière à avoir un potentiel de claquage plus élevé 25 que la lampe U1. Pendant la charge du condensateur de base de temps 04, la lampe ÏT2 agit essentiellement comme ion circuit ouvert,étant donné que la tension aux bornes du condensateur 04 n'atteint pas le seuil, d'amorçage ou d'allumage du tube ET2. Toutefois, lorsque le redresseur Q1 est déclenché, l'impulsion à haute tension 30 qui est engendrée aux bornes de l'enroulement secondaire du transformateur rend le tube ÎJ2 conducteur et produit un potentiel de décharge disruptive entre l'électrode 21 et le brûleur. Dans la forme de réalisation de la figure 4, c'est un second éclateur qui joue le rôle consistant à conduire l'impulsion 35 de décharge disruptive et à constituer un circuit ouvert pour le courant de charge du condensateur C4. Ce second éclateur est formé entre le brûleur et une seconde électrode 22.L'électrode 22 70 02556 2029615 est connectée à l'extrémité de l'enroulement secondaire W2 qui est opposée à l'électrode 21. En l'absence d'une flamme, ce second éclateur constitue un circuit ouvert et permet au condensateur C4 de se charger par l'intermédiaire de la résistance E2. Cependant, 5 lorsque le redresseur Q1 est amorcé, il se produit une décharge dans les deux éclateurs qui produit des étincelles pour allumer le combustible. Après l'établissement de la flamme, les deux éclateurs shuntent le courant de charge par l'intermédiaire des ions présents dans la flamme. Dans les formes de réalisation précé-10 dentes, la résistance R6 produit un isolement qui empêche que des chocs nuisibles soient engendrés depuis les électrodes 21 et 22. Naturellement l'invention n'est pas limitée aux formes de réalisation décrites et représentées et est susceptible de recevoir diverses variantes rentrant dans le cadre et l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1. Système d1 allumage sans transformateur destiné à être alimenté par une paire de conducteurs d'alimentation en courant alternatif et à allumer le gaz distribué à un brûleurj système 5 caractérisé en ce qu'il comporte : un organe comprenant au moins une électrode, pour définir un éclateur près du brûleur; une bobine de Ruhmkorff comportant un enroulement primaire et un enroulement secondaire.; un organe pour connecter un côté de l'enrouleme.o-c secondaire à ladite électrode; un organe,comprenant un conden-10 sateur de couplage , pour connecter l'autre côté de l'enroulement secondaire au côté de l'éclateur qui est opposé à ladite électrode j un condensateur de base de temps ; un premier circuit, comportant une résistance de base de temps d'une valeur relativement élevée , pour appliquer un courant de charge au condensateur de base de 15 temps depuis les conducteurs d'alimentation, un second circuit, comportant une résistance d'isolement d'une valeur relativement élevée , pour connecter l'autre côté de 1'enroulement secondaire du condensateur de base de temps ; un dispositif de commutation du courant à semi-conducteur déclenchable connecté de manière à 20 appliquer une impulsion électrique à l'enroulement primaire; et un organe pour déclencher le dispositif de commutation lorsque la tension appliquée au condensateur de base de temps dépasse un niveau prédéterminé pour produire une étincelle dans l'éclateur, de façon qu'une flamme engendrée au brûleur shunte le condensateur 25 de base de temps par l'intermédiaire de la résistance d'isolement et empêche la tension appliquée au condensateur de base de temps d'atteindre le niveau prédéterminé, en empêchant ainsi une décharge disruptive , et la résistance d'isolement isole l'éclateur des conducteurs d'alimentation en courant alternatif. 30 2. Système d'allumage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le brûleur définit le côté de l'éclateur qui est opposé à l'électrode. 3. Système d'allumage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de commutation déclenchable est constitué 35 par un redresseur commandé au silicium. 4. Système d'allumage selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte un condensateur d'emmagasinage d'énergie qui 70 02556 9 2029615 est déchargé par ledit redresseur dans l'enroulement primaire de la bobine de Suhmkorff pour engendrer une étincelle dans l'éclateur. 5. Système d'allumage selon la revendication 4, caractérisé en ce que le premier circuit qui applique un courant de charge 5 au condensateur de base de temps, est connecté audit condensateur d'emmagasinage d'énergie de façon que le condensateur de base de temps se charge plus lentement que le condensateur d'emmagasinage d'énergie. 6. Système d'allumage selon la revendication 1, caractérisé 10 en ce qu'il comporte un diviseur de tension constitué par deux résistances pour obtenir une tension intermédiaire à partir de tensions alternatives de polarité opposée qui sont appliquées aux conducteurs d'alimentation. T. Système d'allumage selon la revendication 6, caractérisé 15 en ce que ladite tension intermédiaire est sensiblement égale au potentiel de masse. 8. Système d'allumage selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe destiné à déclencher le dispositif de commutation est constitué par une lampe au néon. 20 9. Système d'allumage sans transformateur destiné à être alimenté par deux conducteurs d'alimentation en courant alternatif et à allumer un gaz distribué à un brûleur, système caractérisé en ce qu'il comporte une électrode , montée près du brûleur pour définir un éclateur avec lui ; une bobine de Ruhmkorff comportant 25 un enroulement primaire et un enroulement secondaire, un côté de l'enroulement secondaire étant connecté à ladite électrode ; un condensateur de couplage pour connecter l'autre côté de l'enroulement secondaire au brûleur; un condensateur d'emmagasinage d ' énergie ; un organe, comportant un redresseur , pour charger le 30 condensateur d'emmagasinage d'énergie à partir des conducteurs d'alimentation; un condensateur de base de temps; un premier circuit comportant une résistance de base de temps d'une valeur relativement élevée, pour appliquer un courant de charge au condensateur de base de temps depuis le condensateur d'emmagasinage; 35 un second circuit , comportant une résistance d'isolement d'une valeur relativement élevée , pour connecter l'autre côté de 70 02556 2029615 l'enroulement secondaire au condensateur de base de temps ; un redresseur commandé au silicium connecté de manière à décharger le condensateur d'emmagasinage à travers l'enroulement -primaire; et une lampe au néon connectée entre le condensateur de base de 5 temps et la grille du redresseur pour le déclencher lorsque la tension appliquée au condensateur de base de temps dépasse un niveau prédéterminé de manière à produire une étincelle dans l'éclateur , de façon qu'une flamme engendrée au brûleur shunte 1s condensateur de base de temps par l'intermédiaire de la résis-10 tance d'isolement et empêche la tension appliquée au condensateur de base de temps d'atteindre le niveau prédéterminé , de façon à empêcher une décharge disruptive , et la résistance d'isolement isole 18électrode des conducteurs d'alimentation en courant alternatif. 15 10.Système d'allumage sans transformateur destiné à être alimenté par deux conducteurs d'alimentation en courant alternatif et à allumer un gaz distribué à un brûleur ; système caractérisé en ce qu'il comporte -un élément , comprenant au moins une électrode, pour définir un éclateur près du brûleur ; une bobine de Kuhmkorff 20 présentant un enroulement primaire et un enroulement secondaire,: ; un élément pour connecter un côté de l'enroulement secondaire à ladite électrodej un condensateur de base de temps ; un premier circuit,comportant une résistance de base de temps d'une valeur relativement élevée , pour appliquer un cotirant de charge au conden-25 sateur de base de temps depuis les conducteurs d'alimentation en courant alternatif; un second circuit,comportant une résistance &lisolement d'une valeur relativement élevée, pour connecter l'autre côté de l'enroulement secondaire au condensateur de base de temps, vxl dispositif de commutation de courant à semi-conducteur déclen-30 chable connecté de manière à appliquer une impulsion électrique à l'enroulement primaire; un élément pour déclencher le dispositif de commutation lorsque la tension appliquée au condensateur de base de temps dépasse un niveau prédéterminé de manière à produire une impulsion de décharge disruptive; et un discriminâteur pré-35 sentant un circuit essentiellement ouvert au courant de charge et qui est conducteur de l'impulsion de décharge disruptive pour 70 02556 n 2029615 connecter l'autre côté de ^enroulement secondaire au côté de l'éclateur qui est en regard de ladite électrode, de façon qu'une flamme engendrée au brûleur shunte le condensateur de base de temps par l'intermédiaire de la résistance d'isolement et empêche 5 la tension appliquée au condensateur de base de temps d'atteindre le niveau prédéterminé de manière à empêcher une décharge disruptive,. et de façonaque' ^^^fêolement isole l'éclateur des conducteurs d'alimentation en courant alternatif. 11. Système d'allumage selon la revendication 10, caractérisé 10 en ce que le discriminateur est constitué par un condensateur. 12. Système d'allumage selon la revendication 10, caractérisé en ce que le discriminateur est constitué par un dispositif à tension de claquage. 13. Système d'allumage selon la revendication 12, caractérisé 15 en ce que le dispositif de claquage est un tube au néon. 14. Système d'allumage selon la revendication 12, caractérisé en ce que le dispositif de claquage est constitué par un second éclateur.