Brevet FR2231908A1 — publié le 19741227

La présente invention se rapporte aux électrovalves à un seul enroulement d'excitation, un seul noyau plongeur et un seul clapet d'ouverture et de fermeture du gaz destiné à la commande et à la régulation de l'arrivée du gaz à un bruleur d'appareils du genre chauffe-bains ou chaudière à gaz. Les électrovalves de type connu habituellement utilisées pour la commande de l'arrivée du gaz à un brûleur comportent de façon habituelle un clapet obturateur associé à un noyau ou une palette magnétique mobile. La commande de ltouverture ou de la fermeture du clapet est assurée par l'attraction d'un noyau mobile ou de la palette qui vient brusquement au collage sur un noyau fixe lorsque l'induction fournie par la bobine atteint une valeur suffisante.Lorsque l'on veut utiliser ce type connu d'électrovalve pour asservir l'arrivée du gaz au brûleur d'une chaudière à gaz, en fonction de la température dé l'eau chaude fournie par ladite chaudiere, en alimentant par exemple la bobine de l'électro- valve en sérine avec un contact dont la position ouverte ou fermée est elle-meme associée à la température de l'eau, on obtient obligatoirement un mode de force tionnement de brûleur en "tout ou rien". Ce mode de fonctionnement en "tout ou rien" d'un brûleur présente; comme on le sait, divers inconvénients, notamment une mauvaise régulation de la température de l'eau fournie par la chaudière, cette température oscille-entre deux valeurs présentant un écart important. Lorsque la puissance demandée par l'installation de chauffage est faible par rapport à la puissance de la chaudière on obtient une fréquence élevée d'allumage et d'extinction du bruleur, le fonctionnement de la chaudière devient désagréable car l'allumage d'un brûleur est toujours accompagné de brnit.Pour remédier à ces inconvénients d'une commande par "tout ou rien", d'un bruleur de chaudière on a déjà proposé i'utilisation d'une combinaison de deux électrovalves de type connu présentant des pertes de charge différentes et commandées par un circuit comportant deux contacts à séquence asservis à deux températures légèrement décalées autour de la valeur choisie ou par un circuit fournissant un courant ou une tension proportionnels à l'écart entre la température affichée et la température réelle de I'eau, une des électrovalves étant réglée pour fonctionner 'a un courant ou à une tension légèrement différents de ceux de l'autre ; mais toutes ces combinaisons connues présentent l'inconvénient de nécessiter deux électrovalves : ce qui, d'une part, est déjà coûteux et ce lui, d'autre part, dans le cas d'une $commande par courant ou tension proportionnels à l'écart de températureS -commande qui ne peut guère se faire que par l'utilisation de circuits électroniques-, nécessite une puissance plus élevée entrainant un prix également plus élevé. On a également proposé de reinplacer les deux électrovalves, par une seule électrovalve à deux noysux et deux clapets de section de passage différentes ou encore comme dans le brevet t 496 822 au nom de la demanderesse, par une électrovalve à deux clapets de sections différentes dont la levée successive est obtenue par une forme de noyau particulière qui a pour effet de créer deux valeurs différentes de réductance magnétique permettant d'obtenir deux valeurs de levée différentes correspondant à deux niveaux dlexcitation électrique dif férents. Toutes ces réalisations actuelles présentent l'inconvénient entre d'une mise au point et d'une réalisation assez délicate et compliquée et de nécessiter deux sièges ou deux éléments mobiles d'étanchéïté, ce qui double les risques de fuite. La présente invention remédie à tous ces inconvénients en ce qu'elle propose une électrovalve n'ayant qu'un seul noyau mobile et un seul clapet obturateur et dont la tige axiale du noyau qui porte le clapet,. est également munie d'une butée coulissante et d'un ressort de compression dont le but est . d'introduire, après une première fraction prédéterminée de la course totale le levée du noyau, une-force de retenue supplémentaire durant la deuxième fraction de levée du noyau. A cet effet, on fait en sorte, selon l'invention, que la force de ce ressort de compression,. qui n'intervient que dans la seconde fraction de::- levée du noyau nécessite partir de ce seuil Ime force d'attraction de ce noyau, et par conséquent une alimentation électrique de la bobine de l'électro- valve qui soit telle, qu'après l'ouverture brusque à débit partiel du clapet;, une augmentation progressive de l'ouverture dudit clapet jusqu'au plein débit soit asservie à l'intensité du courant d'excitation de la bobine de l'électro- valve, ce qui permet d'associer cette électrovalve a un dispositif de comurnande électronique dont la tension appliquée aux bornes de la bobine est proportion~. nelle à des écarts de température. Suivant une caractéristique complementaire de l'invention, l'en- semble constitué par la tige axiale et le noyau, le ressort de compression et- la butée coulissante est accessible par la nastie basse de l'appareil. D'autres caractéristiques particulières et les avantages de l'inven- t.on ressortiront plus clairement de la lecture de la description suivante d'une forme de réalisation prise à titre d'exemple non limitatif. Les dessins annexés représentent - Figure 1, une vue en coupe axiale de lsensemble électrovalve et clapet - Figure 2 et 3, des vues partielles de la fi-gure I montrant la positioa du clapet obturateur dans deux positions différentes de levée du noyau mobile de l'électrovalve. En se référant tout d'abord à la figure 1, on voit que l'électro- valve comporte une armature 1 qui entoure la bobine @ d'induction 2 au centre de laquelle se trouve un noyau fixe 3 bridé à l'armature, des joints 4 assurant l'étanchéïté. Un réglage en hauteur du noyau est assuré par la vis 5. Cet ensemble formant l'électrovalve (1, 2, 3) est fixé sur le corps de valve 6 dont la chambre interne 7 est soumise à.la pression du gaz admis en 8, ladite chambre étant obturée par le clapet 9 muni de son habituelle rondelle d'étanchéïté 10. Le clapet 9 est appliqué contre le siège du clapet limité par les bordures 11 de l'orifice circulaire sous l'effet d'un ressort 12.Le clapet 9 présente, dè manière connue en soi, un profil inférieur convergent, destiné à modifier la section de passage chambre 7 avec la canalisation 13 de.dé- part vers le brûleur, Ce clapet 9 est en outre solidaire d'une tige axiale 14 dont l'extrémité supérieure est fixée au noyau mobile 15 de l'électrovalve. Dans l'exemple représenté l'ensemble tige 14 - clapet 9 se visse au-noyau 13 grace au pas de vis 16, mais il est évident qu'on ponrrait avoir un ensemble clapet-tige réalisé en une seule pièce venant en fonderie par exemple. Sous le corps de valve 6 est raccordée la canalisation de départ 13 du gaz vers les brûleurs. La petite chambre 17 ainsi ménagée près de l'orifice la mettant n communication avec lit chambre 7, renferme une butée 18 montée coulissante sur la tige 14. Un ressort 19 fonctionnant en compression maintient cette butée 18 écartée de la bague de retenue 20 solidaire de l'axe sur laquelle s'ap?uie rar ailleurs le ressort 19. Au repos la butée 18 se trouve a une dis- tance (x) e la base du corps de valve 6, sur laquelle ses extrémités peuvent venir s'appliquer. Le fonctionnement de l'électrovalve est le suivant : La figure 1 montre la position des différents éléments en position repos c'est-à-dire quand la bobine 2 n'est pas excitée. Le gaz sous pression de la chambra 7 ne peut passer dans la chambre 17 car le clapet + est appliqué sur son siège sous l'effet du ressort 12. Le noyau mobile 15, solidaire du clapet occupe la position représentée à une distance (y) du noyau fixe 3. La figure 2 montre la première fraction de levée du clapet. Quand la bobine de l'électrovalve est excitée et que le noyau mobile 15 est attiré vers le haut, il décolle le clapet 9 de son siège à ltencontre de la force du ressort 12. Quand l'ensemble stest élevé d'une hauteur (x) les bras de la butée 18 viennent en appui contre le corps de valve 6.A partir de cette position le ressort t9 introduit une force nouvelle à ltencontre de la levée du noyau mobile t5. Dans cette position également le clapet 9 se trouve dans une position d'ou- verture partielle à petit débit de gaz, celui-ci ne pouvant passer que par la section réduite entre la base du clapet et la bordure 11. Ce cas de figure illustre donc le premier temps d'ouverture brusque à débit partiel de ltélectro-* valve, le noyau étant levé d'une hauteur (y - x). A partir de ce seuil, 11 ouverture progressive jusqu'à la position plein débit correspondant à la position de la figure 3 ne peut avoir lieu que dans la mesure où l'intensité à la bobine d'excitation, c'est-à-dire la force de levée du noyau 15 peut compenser à la fois la force du ressort de rappel 12 et celle du ressort de compression 19. Le profil du clapet 9 est tel que la section de passage du gaz entre lui et la bordure 11 augmente avec sa levée. Dans la position extrême de la figure 3 correspondant à la pleine ouverture, la -- la force d'attraction du noyau 15 est supérieure aux forces de compression des ressorts 12 et 19. Les courbes caractéristiques des forces de rappel exercées par ces ressorts sont évidemments différentes.Si on établit une comparaison entre la force d'attraction du noyau et la force de rappel des ressorts, on constate que la courbe Caractéristique de la force de rappel du ressort 12 agis- sant sur le clapet 9 par rapport à la levée a une-pente inférieure à la pente de la courbe caractéristique de la force d'attraction du noyau par rapport à la levée. Autrement dit, dans le cas illustré à la figure 2, où le ressort t9 lié à la butée coulis-sante ntest pas encore intervenu, l'intensité minimum applique aux bobines d'induction 2 provoque l'attraction du noyau 15 etest-à-dire l'ou- verture brusque à débit partiel du clapet 9. Par contre, à partir de ce seuil, la courbe caractéristique de la force de rappel du ressort t9 qui assure la "précharge" de la butée coulissante 18 (figure 3) par rapport à la levée présente une pente supérieure à la pente de la courbe caractéristique force d'attraction par rapport à la levée du noyau. Autrement dit l'intensité aux bobines d'induction doit avoir une valeur croissante pour s'opposer aux forces croissantes de rappel des ressorts, et l'ouver- ture progressive du clapet 9 à partir de la position débit réduit jusqu's la position plein débit est liée à l'accroissement dtintensité appliqué aux bobines d'induction. Enfin cette électrovalve de commande et de contrôle d'arrivée de gaz s'adapte particulièrement à tous les gaz utilisés maintenant dans les appareils de chauffage. Comme les forces attractives du noyau mobile en fonction de l'in- tensité appliquée aux bobines, représententun paramètre fixe, il faut pouvoir modifier les sections d'ouverture di clapet notamment dans la deuxième fraction de sa levée totale, en fonction de la nature du gaz utilisé. Ceci revient à modi- fier les ressorts et notamment le ressort 19 pour l'adapter à l'ouverture de clapet recherché. L'ensemble clapet-ressort étant facilement aceessible par le bas, par exemple en dévissant la canalisation de départ gaz du corps de valve 6, on peut changer l'ensemble et rapidement le remplacer par celui correspondant au gaz utilisé. La tige axiale 14 munie d'un filetage peut à cet effet être vissée à l'intérieur du clapet 9 : en la dévissant on peut changer seulement l'ensemble butée coulissante et ressort associé, sans déplacer le clapet 9 et par conséquent sans couper l'alimentation gaz en 8, ce qui représente un avantage pour les installatteurs. L'invention ne se limite pas à la forme de réalisation précédemment décrite mais en englobe toutes les variantes. REVENDICATIONS 1 ) - Electrovalve de commande et de contrôle d'arrivée de gaz à un brûleur d'ap pareils du genre chauffe-eau, chauffe-bains ou chaudière domestique, compor tant un ou plusieurs enroulements d'excitation un seul noyau mobile entraî nant dans son mouvement un seul clapet d'obturation et plusieurs ressorts de rappel intervenant à des moments différents de la course du clapet, c a r a c t é r i s é e p a r 1 e f a i t qu'une butée coulissante 18 est montée sur une tige axiale 14 qui se prolonge de l'autre coté de l'orifice d'admission gaz et qui est solidaire du clapet d'obturation 9, la dite butée étant entraînée par le clapet jusqutà venir s'appuyer contre le corps de valve 6 quand le clapet s'est levé d'une première fraction prédéter minée (x) de sa course de levée totale (y) correspondant à un premier temps d'ouverture brusque d'admission gaz à débit partiel, et par le fait que l'ou verture progressive du clapet à partir de ce seuil de levée (x) jusqu'à la position d'ouverture plein débit correspondant à la seconde fraction de la levée totale du noyau s'effectue à l'encontre de la force de rappel crois sante qu'exerce un des ressorts 19 placé coaxialement à la tige 14 entre une bague 20 solidaire de cette tige et la butée 18 et se trouve asservie à l'in tensité du courant d'excitation de la bobine 2 de l'électrovalve. 20) - Electrovalve selon la revendication 1 caractérisé par le fait que la partie du clapet d'obturation 9, qui déborde dans l'orifice de communication entre la chambre d'admission gaz 8 et la canalisation de départ 13, présente un profil convergent tel que la section de passage ouverte par la levée dudit clapet entre ce profil et la bordure 11 de l'orifice augmente progressive ment avec la levée du clapet. 30) - Electrovalve selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le res sort de rappel 12 qui est le seul à agir subie clapet 9 au cours de la pre mière fraction (x) de sa course de levée présente par rapport à la levée du noyau mobile une courbe caractéristique de sa force de rappel dont la pente est inférieure à celle de la courbe caractéristique représentant la force d'attraction du noyau. 40) - Electrovalve selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le ressort de compression 19 qui agit, au cours de la seconde fraction de la course de levée du noyau d ns le sens d'une précharge de cette force attrac- tive du noyau, présente par rapport à la levée du noyau mobile une courbe caractéristique de sa force de rappel dont la pente est supérieure à celle de la courbe caractéristique re présentant la force d'attraction du noyau.