Brevet FR2150323A1 — publié le 19730406

Dans de nombreuses applications industrielles, il est nécessaire de détecter la circulation ou l'état de repos d'un fluide à l'intérieur d'une canalisation pour commander le déclenchement de manoeuvres appropriées à l'extérieur de cette canalisation. L'un de ces cas est constitué, par exemple, par la détection de la circulation de l'eau dans le circuit d'un appareil de chauffage à gaz, dans le but d'éviter que les brûleurs ne se mettent en action sans que l'eau ne soit pas effectivement en circulation dans les échangeurs de chaleur. Il est courant d'utiliser à cet effet des appareils sensibles à la pression tels que des pressostats différentiels à membrane qui actionnent la vanne de gaz par l'intermédiaire d'organes mécaniques appropriés. Les appareils de cette catégorie impliquent la présence de pièces ajustées et de joints d'étanchéité pour la sortie de l'organe de commande à l'extérieur et ces ajustements prévis et ces joints engendrent des résistances mécaniques qui réduisent la sensibilité des appareils; ces appareils sont en outre très sensibles au dépôt de sels minéraux de l'eau. L'invention élimine totalement cet inconvénient des appareils détecteurs de circulation déjà connus en réalisant un nouvel appareil dans lequel les parties mobiles situées à l'intérieur de la canalisation sont mécaniquement totalement indépendants des parties mobiles montées à l'extérieur de la canalisation. A cet effet, l'appareil suivant ltinvention comprend, d'une part, un corps magnétique, logé à l'intérieur de la canalisation dans laquelle il s'agit de détecter la circulation du fluide, et capable de coulisser librement entre deux positions qui sont espacées longitudinalement à l'intérieur de cette canalisation et définies par des butées fixées à cette dernière, le corps magnétique se maintenant dans l'une des deux positions en l'absence de circulation et prenant l'autre position par entrainement par le gluide en mouvement et un dispositif sensible au champ magnétique, placé à l'extérieur de la canalisation et qui réagit à la position du corps magnétique intérieur entre les butées en donnant deux signaux électriques différents, et un circuit électrique, commandé par ce dispositif magnétique et qui actionne un dispositif destiné à exécuter les manoeuvres qui correspondent auxdites positions. Le corps magnétique peut être simplement aimantable, par exemple un noyau de ferrite, ou encore il peut être constitué par un aimant permanent. Dans le premier cas, les dispositifs extérieurs peuvent être formés par une paire d'enroulements bobinés autour de la canalisation au droit de l'une des positions limites du corps magnétique, ces enroulements étant couplés inductivement entre eux et connectés, l'un à une source de courant alternatif et l'autre à un circuit détecteur qui actionne le dispositif de manoeuvre en réaction à l'accroissement de couplage inductif des enroulements qui est dû à la présence du noyau à l'intérieur de ces enroulements. Dans le deuxième cas, il peut s'agir d'un dispositif sensible à un champ magnétique fixe, par exemple un interrupteur à lamelles monté à l'entrée du circuit détecteur. La réalisation utilisant le dispositif détecteur à induction peut également comporter une autre paire d'enroulements couplés inductivement et montés au droit de l'autre position limite du noyau de ferrite, auquel cas les deux paires d'enroulements sont connectées de manière à débiter sélectivement deux sorties en opposition de phase à l'entrée du circuit détecteur; ce circuit peut alors être formé, par exemple, par un détecteur à l'état solide commandé par une bascule bistable. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparattront au cours de la description qui va suivre. Aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemples - la Fig. 1 est un schéma d'un appareil détecteur suivant 1'invention, qui travaille par induction, et qui est utilisé pour la commande d'un appareil de chauffage à circulation d'eau; - la Fig. 2 est un schéma analogue représentant un appareil détecteur qui utilise un dispositif magnétique. L'installation de chauffage à circulation d'eau est représentée schématiquement sur les dessins par un brûleur à gaz 1; ce brûleur est alimenté par un conduit 2 dans lequel est intercalé un robinet 3 actionné par un dispositif électromagnétique classique 4. La référence 5 désigne une partie de la canalisation dans laquelle l'eau à chauffer circule suivant la flèche qui est située dans une zone de l'installation appropriée pour le montage de l'appareil détecteur. Deux goupilles 6 et 7 traversent diamétralement la section transversale du tuyau 5, à un certain écartement longitudinal, et un corps magnétique 8 se déplace librement dans ce tuyau. La disposition de l'ensemble est verticale, ainsi qu'on l'a représentée, ou inclinée, mais en tous cas, orientée de façon que le corps magnétique 8 soit appuyé sur la goupille 7 par gravité, mais puisse cependant Strie entratné jusqu'à la goupille 6 dès que la vitesse de l'eau qui circule dans l'installation atteint une valeur minimum déterminée. Dans le cas de la Fig. 1, le corps magnétique 8 est un noyau de ferrite.A l'extérieur du tuyau 5, l'appareil comporte deux enroulements primaires 9 et 10, montés par des techniques de bobinage classique bobinés en opposition de phase et dont les extrémités sont connectées à une source de courant alternatif représentée par les bornes 9 et 11. Une bobine secondaire à prise médiane 12, qui forme deux enroulements 13 et 14 entre ses extrémités 15 et 16 respectivement, est couplée inductivement sur deux enroulements primaires. Les deux conducteurs 15 et 16 forment les extrémités d'un circuit opérationnel désigné par la référence 17 et qui peut être de n'importe quel type approprié pour donner une sortie de commande dans le conducteur 18, lequel est connecté à l'enroulement 4 de l'- électro-robinet 3 lorsqu'il passe un signal 1 dans le conducteur 15 et un signal 0 dans le conducteur 16. il peut s'agir, par exemple, d'une bascule bistable dont l'une des sorties, celle qui correspond à l'entrée 15, est connectée à l'entrée du circuit déclencheur d'un thyristor qui alimente le conducteur 18. En l'absence d'une circulation suffisante de l'eau dans le tuyau 5, le noyau 8 se maintient dans la position représentée sur la Fig. 1. Le couplage magnétique entre les deux enroulements 9 et 13 est faible tandis que le eouplage entte les~enroulements 10 et 14 est fort. Les niveaux des signaux dans les conducteurs 15 et 16 sont respectivement 0 et 1. La bascule maintient à l'état de repos le déclencheur du thyristor et ce dernier n'est pas conducteur, de sorte que l'électro-robinet 3 est maintenu désexcité et fermé et que le brûleur 1 est éteint. Lorsque l'eau en circulation entrain le noyau 8 jusqu'à la butée 6, l'état magnétique de l'ensemble des enroulements 9, 10, 13 et 14 est inversé et on obtient des niveaux 1 et 0 dans les conducteurs 15 et 16 respectivement. La bascule passe à l'état d'excitation du déclencheur et le thyristor est rendu conducteur; l'électro- robinet 4/3 est excité et le brûleur 1 étant ouvert, est alors allumé par les moyens habituels. Lorsqu'on revient à l'état de la Fig. 1, on obtient de nouveau la phase de fonctionnement décrite plus haut. L'extinction du thyristor, lorsqu'on utilise un relais à l'état solide de cette catégorie, peut Outre obtenu par les moyens habituels. Dans le cas de la Fig. 2, le corps magnétique 8 est un aimant permanent et la partie extérieure du dispositif se limite à un interrupteur à lamelles 19 dont les bornes sont connectées aux conducteurs 20 qui forment l'entrée d'un amplificateur détecteur 21 dont la sortie est connectée à l'enroulement 5 de l'électro-robinet 3. Le fonctionnement est analogue à celui du cas précédent : lorsque l'aimant 8 se trouve dans la position de repos représentée sur la Fig. 2, son champ magnétique n'est pas suffisamment intense pour agir sur l'interrupteur à lamelles, et le circuit 20 reste ouvert, l'électro-robinet 4/3 restant fermé. Lorsque l'aimant 8 prend sa position haute, son champ magnétique rapproche les lamelles de l'interrupteur 19, de sorte que le circuit 20 est excité, ainsi que les éléments qui lui font suite. il est évident que les deux types d'appareils qui ont été décrits ci-dessus, fonctionnent d'une façon totalement indépendante des dépôts produits par l'eau et avec utilisation de circuits intégrés dans les modules de commande 17 et 21, l'espace occupé est minime et le prix de revient est raisonnable. L'appareil de la Fig. 1 possède d'autre part l'avantage de ne pas changer d'état tant que l'un ou l'autre des deux niveaux de commande qui sont nécessaires à ses deux entrées sont pas été nettement atteints, de sorte qu'il est également insensible aux fluctuations de vitesse de l'eau dans le tuyau 5 et aux variations de la tension électrique d'alimentation. il va de soi que l'on peut apporter diverses modifications et variantes, par exemple à la nature des circuits 17 et 21, sans pour cela sortir du domaine de l'invention. - REVENDICATIONS. 1 - Appareil détecteur de la circulation d'un fluide dans une canalisation, caractérisé en ce qu'il comprend, premièrement, un corps magnétique logé à l'intérieur de la canalisation et capable de coulisser librement entre deux positions qui sont espacées longitudinalement à l'intérieur de cette canalisation et définies par des butées fixées à cette dernière, le corps magnétique se maintenant dans l'une des positions en l'absence de circulation et prenant l'autre position par entrainement par le fluide en mouvement, deuxièmement, un dispositif sensible au champ magnétique, placé à l'extrieur de la canalisation et qui réagit à la position du corps magnétique intérieur entre les butées en donnant deux signaux électriques différents, et troisièmement, un circuit électrique, commandé par ce dispositif sensible au champ magnétique, et qui actionne un dispositif destiné à exécuter les manoeuvres qui correspondent auxdites positions. 2 - Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le corps magnétique est un noyau aimantable et en ce que le dispo actif extérieur est formé par une paire d'enroulements bobinés autour de la canalisation, au droit de l'une des positions limites du noyau, couplés inductivement entre eux et connectés, l'un à une source de courant alternatif et l'autre à un circuit détecteur qui actionne le dispositif de manoeuvre en réaction à l'accroissement du couplage inductif des enroulements qui est dû à la présence du noyau à l'intérieur de ces enroulements. 3 - Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif extérieur est un élément sensible à un champ magnétique constant. 4 - Appareil suivant les revendications 1 et 3, caractérisé en ce que ledit élément sensible au champ magnétique est un détecteur à lamelles ou à effet Hall. 5 - Appareil suivant les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le détecteur d'induction comprend une deuxième paire d'enroulements couplés inductivement, qui est montée au droit de l'autre position limite du noyau de ferrite, et en ce que les deux paires d'enroulements sont connectées de manière à débiter sélectivement deux sorties en opposition de phase à l'entrée du circuit détecteur. 6 - Appareil suivant les revendications 1, 2 et 5, caractérisé en ce que le circuit détecteur est formé par un détecteur à l'état solide commandé pas une bascule bistable.