Brevet FR2230937A1 — publié le 19741220

La présente invention concerne une commande de sécurité pour appareil de chauffage à gaz. lus particulièrement, elle vise un appareil du te où l'écoulement du gaz rencontre une as- sez forte résistance, c'est-à-dire o le fonctionnement du brûleur exige la présence d'un ventilateur entraîné automatiquement pour l'envoi d'air au brûleur et l'expulsion des produits de com bustion hors de l'appareil. Des appareils de ce type rencontrent de plus en plus de succès pour le chauffage domestique parce qu'ils permettent d'o;- tenir une quantité de chaleur relativement grande à partir d'un appareil léger et peu encombrant. Far exemple, une chaudière domestique fournissant 12 500 cal et capable d'assurer l'alimentation en eau chaude et/ou le chauffage central d'une demeure particulière peut être fixée sur le mur d'une cuisine ou d'une selle de bain. un appareil du genre précité doit comporter des moyens de sécurité propres à empêcher le brûleur de fonctionner en cas de panne du ventilateur, afin d'éviter le risque d'explosion ou d'apparition d'autres effets dangereux. On connalt des détecteurs de débit ou de pression d'air n1 autorisant le fonctionnement du braleur que quand de 11 air comburant arrive au débit voulu dans la chambre de combustion. En cas de panne ou de fonctionnement défectueux du moteur entraînant le ventilateur, ce dernier n1 établit pas le courant d'air ou l'écart de pression nécessaire et le brûleur ne peut donc pas fonctionner.Or, la réalisation de commandes de sécurité satisfaisantes soulève des difficultés pratiques; ces commandes doivent pouvoir répondre de maniera sure à des écarts de pression relativement faibles (par exemple, de l'ordre de 125 Pa), mais on n'obtient cette sécurité d'intervention que moyennant un prix de revient dans l'ensemble prohibitif pour des appareils de chauffage pure- ment domestiques.Far exemple, un détecteur de débit d'air du ty- pe connu comprend un microcontacteur monté en surie avec une électrovanne à gaz et comportant une lame de commutation solidarisée d'une pale agencée pour subir l'action du courant d'air engen- dré par le ventilateur0 La commande de sécurité selon l'invention, pour appareil de chauffage à gaz comportant un ventilateur, comprend un disjonc- teur agencé pour interrompre l'alimentation en gaz du brûleur de l'appareil, et un détecteur de flamme agencé pour déceler l'émission d'une flamme par le brûleur et pour déclencher le dis joncteur si le bruleur n1 émet pas de flamme au bout d'un temps préfixé. 3e préférence, l'alimentation en gaz du brûleur est com malride par une électrovanne à gaz et le disjoncteur interrompt l'envoi de courant à cette électrovanne. De préférence, le disJoncteur comporte une résistance chauffante agencée pour déclencher le disJoncteur si elle demeure excite pendent la totalité dudit temps préfixé. De préférence, le détecteur de flamme précité interdit l'excitation de la résistance chauffante lorsqu'une flamme est émise par le brûleur à gaz. De préférence, le détecteur de flamme comprend un commutateur à commande thermique qui, à l'état "chaud", met la résistan- ce chauffante nors d'action, et, à l'état "froid", excite un relais comportant un circuit de maintien et des contacts agencés pour aiguiller le courant soit vers ladite électrovanne à gaz, soit vers un allumeur. De préférence, il est prévu un moyen retardateur qui retarde l'intervention du relais après excitation de ce dernier. De préférence, ce moyen est une thermistance montée en série, à coefficient de température négatif. De préférence, il est prévu un ajutage à gaz d'allumage du brûleur et une vanne à commande thermique, commandée par une sonde en relation thermique avec cet ajutage, située en aval de ladite lectrovanne pour commander l'envoi de gaz au brûleur. On va maintenant décrire à titre d'exemple une commande selon l'invention en se référant au dessin annexé, qui représente schématiquement un montage électrique et des organes mécaniques associés; sur ce dessin la figure 1 représente la commande à l'arret et la figure 2 la représente pendant le fonctionnement de l'appareil. La commande choisie à titre d'exemple est applicable à une chaudière domestique A gaz pour lo chauffage d'eau, dont la structure exacte n'est pas critique. Elle comporte essentiellement un tuyau d'amenée de gaz 1 assurant l'alimentation d'un brûleur à ventilation indiqu en 2 à travers une électrovenne à gaz 3 et une vanne à gaz à commande thermique 4. Un ajutage à gaz d'allumage 5, dirigé vers la sortie du brûleur, est desservi par un tuyau 6, relié au tuyau de gaz 1 entre les vannes 3 et 4. Une sonde sensible à la chaleur 7, contenant un fluide dilatable relié par circuit fermé à un soufflet 8, décèle l'émission d'une flamme par l'ajutage d'allumage 5 et ouvre ensuite la vanne à gaz 4.Réciproquement, quand la sonde 5 se refroidit, le soufflet 8 se contracte et ferme ainsi la vanne à gaz 4. Le gaz émis par l'aJutage 5 est enflammé par une électrode 9, reliée à un générateur d'étincelles à haute tension 10, alimenté à partir du secteur par un circuit qu'on décrira. En aval de la zone d'émission de produits de combustion par le brûleur est disposé un détecteur de flamme 11, agencé pour agir sur un commutateur unipolaire 12 à bras mobile entre deux contacts H et C. Un thermostat électrique 13 est monté dans une poche incorporée à l'échangeur de chaleur de la chaudire pour commander le fonctionnement du bruleur de façon que l'eau chaude demeure à température sensiblement constante en dépit de variations de la charge thermique. On voit sur le dessin que le thermostat 13 est directement relié au conducteur sous tension L d'alimentation à partir du secteur et isole électriquement toute la commande de la chaudière quand la demande de chaleur est satisfaite. Le caté du thermostat 13 subissant les commutations alimente, directement, un ventilateur à air 14, entraîné électriquement, et qui fournit au brûleur de l'air comburant et, par l'intermédiaire d'un disJoncteur 15, les organes et accessoires électriques de la commande. Le disjoncteur 15 qui constitue un organe essentiel selon l'invention, interdit le fonctionnement de la chaudière quand certains organes fonctionnent mal, jusqu'à ce qu'on le ré-enclenche manuellement. On trouvera divers exemples de tels fonctionnements défectueux à la fin de la description. Le dis joncteur comprend deux contacts électriques 16, sollicités vers une position de séparation, mais maintenus réunis par interaction entre un c8ne tronqué 17 et un loquet 18. te cône est monté sur une extrémité d'une tige to, coulissant axialement, dont l'autre extrémité porte un bouton de ré-enclenchement manuel 20.Un ressort de compression 21, portant contre un organe fixe convenable, sollicite vers la droite l t ensemble du cône et de la tige. te loquet 18 est monté sur l'extrémité libre d'un bilame 22, monté en porte-à-faux, auquel est fixée, en position voulue pour le chauffer, une résistance chauffante 23. Tendant le fonctionnement en régime normal, la continuité électrique est assurée à travers le disjoncteur par les contacts 16 mais, quand la résistance chauffante 23 est excitée, le bilame 22 subit, au bout d'un temps préfixe, une déformation qui libère le cône 17 du loquet 18 et sépare les contacts 16. L'alimentation électrique de ltélectrovanne à gaz 3 et du générateur d'étincelles 10 est commandée par un relais de commutation bipolaire comportant quatre paires de contacts 24, 25, 26 et 27. Quand l'enroulement 28 du relais est désexcité, les contacts des paires 24 et 26 sont réunis et, quand cet enroulement est excité, ce sont ceux des paires 25 et 27 qui sont réunis (voir figure 2). Avec l'enroulement 28 est montée en série une thermistance 29, dotée d'un coefficient de température négatif pour @e- tarder de 3 à 5 secondes l'action du relais. Le coefficient de température exact de la thermistance requise dépend des caractéristiques électriques et magnétiques du relais et de la force du ressort incorporé à ce dernier. Comme le montre le dessin, le courant peut atteindre l'électrovanne à gaz 3, à partir des contacts 16 du disUoncteur, par l'un des trois trajets suivants ) le trajet passant par le contact C du commutateur 12 et par les contacts 24 du relais 28. Ce circuit, qui est établi sur la figure 1, applique la pleine tension du secteur à l'électro vanne à gaz 3; 2) le trajet passant par le contact H du commutateur 12 et par un limiteur de tension 30, de grandeur ohmique voulue pour maintenir l'électrovanne à gaz ouverte sous tension réduite lorsqu'elle a été ouverte sous la pleine tension du secteur (voir figure 2).On notera que ladite tension réduite ne peut pas provoquer l'ouverture de l'électrovanne; 3) un trajet traversant le bilame 18, la résistance chauffante 23 et le limiterr de tension précité 30 (ce trajet correspon dant à une combinaison des représentations données sur les figures 1 et 2). On va maintenant décrire le cycle de fonctionnement. quand la ferneture du thermostat 13 signale une demande de cha- leur, le coursnt arrivant par le conducteur L excite le moteur 14 d'entraînement du ventilateur, l'électrovanne à gaz 3 et, au bout d'un délai de quelques secondes, l'enroulement de relais 28. il en résulte l'ouverture de l'êlectrovanne à gaz, qui est ensul- te maintenue ouverte pour envoyer du gaz à l'ajutage à gas d'allumage 5. En s'excitant, l'enroulement de relais 28 agit (par l'interméliaire des contacts 25) sur l'allumeur .0 pour faire jaillir une étincelle de l'électrode O; et établit, à travers les contacts 27, un circuit de maintien desservant l'enroulement 28. La flamme émise par l'ajutage d'allumage 5 chauffe la sonde 7, ce qui fait ouvrir par le soufflet â la vanne gaz 4 pour alimenter en gaz le brûleur 2. On voit que l'électrovanne à gaz est excitée à travers le circuit (3) décrit ci-dessus, de sorte que -sauf détection d'une flamme par le détecter Il (qui agit alors sur le commutateur 12) avant écoulement d'un temps préfixé- la résistance chauffante 23 provoque l'ouverture du disjoncteur. quand le ventilateur à air fonctionne bien, le détecteur de flamme 11 s'échauffe et amène le bras du commutateur 12 contre le contact H, ce qui provoque le franchissement en court-circuit, et donc la désexcitation, de la résistance chauffante 23. Quand la demande de chaleur est satisfaite, le thermostat -in s'ouvre et interrompt l'alimentation électrique de l'appareil. Finalement, le détecteur de flamme 11 se refroidit et ramène le bras 12 au commutateur contre le contact C (position d'état "froid"). On notera que l'électrovanne à gaz ne peut être réexcitée tant que le bras 12 du commutateur n'est pas revenu contre le cotact C, en vue d'amorcer le cycle d'allumage décrit ci-dessus. titre d'exemples de fonctionnements défectueux, on peut citer les suivants I. Si le ventilateur nu électriquement ne démarre pas ou n'établit pas le débit d'air nécessaire (par exemple perce que la roue à pales s'est desserre sur l'arbore moteur), la flamme s'appauvrit par manque d'oxygène, le bras du commutateur 12 passe sur le contact C et la résistance chauffante 23 déclenche le is j oncteur. II. Si l'allumeur 10 n'enflamme pas le gaz émanant de l'a- jutage d'allumage 5 le commutateur 12 reste dans la position C et, en conséquence1 la résistance chauffante déclenche le disjoncteur. III. Si la sonde 7 ne répond pas è. la présence d'une fa ne à l'ajutage 5 (par exemple du fait dans perforation du souf flet 8), la vanne alimentant le brûleur en gaz ne s'ouvre pas. e détecteur -11 ne décale donc pas de flamme et le disjoncteur est déclenché comme dans les cas I et II. On voit donc que ls commande de sécurité d-crite comporte des dispositifs de sécurité qui, en cas de panne, coupent l'alimentation pour éviter que la parme n'engendre des conditions dangereuses. REVENDICATIONS 1. Commande de sécurité pour appareil de chauffage à gaz comportant un ventilateur caraceriseeen ce qu'elle comprend un disjoncteur agencé pour interrompre l'alimentation en gaz du brfl- leur de ltappartil, et un détecteur de flamme agencé pour déceler l'émission d'une flamme par le brûleur et pour déclencher ledit disjoncteur si ce brtleur n'émet pas de flamme au cours d'un temps préfixé. 2. Commande de sécurité selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'alimentation en gaz du bruleur est commandée par une électrovanne à gaz et en ce que ledit disjoncteur interrompt l'envoi de courant à cette électrovanne. 3. Commande de sécurité selon la révendication 2, caractérisée en ce qu'elle comporte un ajutage à gaz d'allumage du bruleur et en ce qu'une vanne à gaz à commande thermique, commandée par une sonde en relation thermique avec ledit ajutage, est prévue en aval de l'électrovanne à gaz pour commander l'envoi de gaz au brûleur. 4. Commande de sécurité selon la revendication 2 ou 3, caractdrisée en ce que le disjoncteur comporte une résistance chauffante qui déclenche le disjoncteur si elle demeure excitée pendant la totalité dudit temps préfixé. 5. Commande de sécurité selon la revendication 4, caractérisée en ce que le détecteur de flamme interdit l'excitation de la résistance chauffante quand le brûleur émet une flamme. 6. Commande de sécurité selon la revendication 5, caractérisée en ce que le détecteur de flamme comprend un commutateur à commande thermique qui, à l'état "chaud", met la résistance chauffante hors d'action et, à l'état "froid", excite un relais comportant un circuit de maintien et des contacts aiguillant le courant soit vers l'électrovanne à gaz, soit vers un allumeur. 7. Commande de sécurité selon la revendication 6, caractérisée en ce qu'elle comporte un moyen retardant l'action du relais après excitation de ce dernier.