Brevet FR2274869A1 — publié le 19760109

La présente invention concerne un dispositif permettant de contrôler le fonctionnement d'un système de chauffage dans lequel la surface émettrice de chaleur est inaccessible et invisible. Un tel type de système de chauffage peut, par exemple, être utilisé dans une installation fermée telle qu'un four. De manière générale, une installation de ce type présente également un élément destiné à être chauffé par le système de chauffage. Dans ce type d'insfallation, il est indispensable - d'une part, de contrôler le fonctionnement convenable du système de chauffage et - d'autre part, d'avoir la possibilité d'agir sur ce système de chauf fage pour moduler l'émission de chaleur en fonction de certains paramètres. On a délia prévu des systèmes complexes de contrôle du fonctionnement de ce type d'installation comportant des systèmes détecteurs, soit coûteux, soit ne pouvant être utilisés dans les installations de chauffage à gaz dans lesquelles il est impératif que la présence ou l'absence de flamme à la sortie du brûleur soit décelée immédiatement sous peine d'incidents très graves. Par suite, il est indéniable que les systèmes de contrôle les plus efficaces et les plus universels sont ceux qui sont sensibles, non pas tant à une variation de température, qu'a l1existence d'un rayonnement lumineux. La présente invention a pour objet justement un dispositif de contrôle qui réagit au rayonnement lumineux et qui peut donc être utilisé dans des installations employant une source d'énergie quelconque et notamment du gaz. Selon l'invention, le dispositif comporte - un détecteur de rayonnement lumineux situé au voisinage de la face émettrice de l'installation de chauffage et, de préférence, entre cette dernière et l'élément à chauffer ; - un moyen pour transférer le rayonnement capté vers l'extérieur du système de l'installation de chauffage - et un moyen récepteur du rayonnement situé à l'extérieur du système de l'installation de chauffage. Dans les installations de chauffage du type ci-dessus, on peut désirer contrôler - soit la surface émettrice de chaleur elle-meme, - soit l'élément à chauffer, surtout dans le cas ou celui-ci est cons titué par un article placé dans un four et qui doit être chauffé à une température déterminée. Si l'on désire un contrôle de l'élément à chauffer, le détecteur de rayonnement sera constitué, de préférence, par une surface transparente parallèle à la surface émettrice et assurant le transfert du rayonnement provenant de l'élément récepteur à l'extérieur de l'installation. Par contre, si l'on désire contrôler la surface émettrice, le détecteur de rayonnement sera constitué par une surface réfléchissante inclinée par rapport à la surface émettrice pour assurer la transmission hors de l'installation du rayonnement provenant de la surface émettrice. Selon une forme de réalisation de l'invention, le moyen pour transférer le rayonnement est un guide de lumière traversant de part en part le système de chauffage, depuis sa face émettrice interne jusqu'à sa paroi externe. Ce guide de lumière peut être simplement formé par un canal traversant le système de chauffage, ce canal étant fermé à son extrémité voisine de la surface émettrice par le détecteur de rayonnement. Toutefois, selon une forme de réalisation préférée, parce que d'une grande simplicité de fabrication et d'un faible coût, le détecteur, le moyen de transfert et le moyen récepteur de rayonnement appartiennent à une tige de quartz montée dans le système de chauffage qu'elle traverse de part en part. Le dispositif selon l'invention présente l'intérêt de permettre une vi sualisation directe de ce qui se passe à l'intérieur de l'installation de chauffage. Toutefois, de préférence, ce dispositif sera accouplé à un moyen capteur de rayonnement lumineux qui recevra le rayonnement détecté dans l'installation de chauffage, ce capteur étant associé à une unité de commande du système de chauffage. On décrira à présent, à titre d'exemples non limitatifs, trois formes de réalisation de l'invention en référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue schématique en coupe d'un brûleur à gaz équipé du dispositif selon l'invention ; - la figure 2 est une variante de réalisation du dispositif selon l'invention permettant le contrôle de la surface réceptrice d'un objet, par exemple dans un four; - la figure 3 est une vue en coupe d'une variante de réalisation d'un brûleur selon l'invention conçu plus particulièrement pour prévenir le retour de flamme dans le brûleur, et - la figure 4 est une variante de réalisation d'un dispositif selon la figure 2. A la figure 1, on a représenté de façon schématique un brûleur radiane à gaz comportant un caisson i alimenté par un mélange d'air et de gaz gce à une canalisation 2 raccordée à une source non représentéé. Ce radiant, dans l'exemple représenté, est logé dans une cloison 3 délimitant un espace interne 4 qui n'est pas accessible de l'extérieur et dans lequel le radiant est destiné à émettre une certaine quantité de chaleur. Le radiant classique représenté présente une surface émettrice 5 constituée par des plaquettes céramiques perforées en 6 et définissant, avec la paroi du caisson 1, une chambre de mélange d'air et de gaz 7. La surface émettrice 5 peut être, si on le désire, surmontée par un écran 8, La surface émettrice 5 et l'écran 8 sont montes dans le caisson 1 du radiant par une ossature désignée de façon générale en 9 et qu'on ne décrira pas en détail étant donné qu'il s'agit d'une disposition classique qui ne concerne pas l'invention. Le fond extérieur 10 du caisson du radiant est percé d'un orifice destiné à l'engagement, dans la chambre de mélange 7, d'un tube 11 fixé au fond 10 en 12 par vissage, boulonnage ou soudure. Le tube il traverse la chambre 7 et son extrémité s'insère dans la base élargie 13 d'un trou traversant 14 ménagé dans une des plaquettes céramiques de la surface émettrice. Dans l'exemple de réalisation représenté, une tige de quartz 15 de type classique est introduite et supportée dans le tube 11 et dans le trou 14, cette tige de quartz affleurant par une extrémité le fond 10 dv caisson du brûleur, tandis que son extrémité supérieure dépasse légèrement au-dessus de la surface emet- trice 5. Cette extrémité dépassant 16 est coupée en biseau 17 de façon à jouer le rôle d'un prisme transmettant le rayonnement des flammes 18 produites sur la surface émettrice selon les flèches 19 et 20. Naturellement, dans l'exemple représenté, la face réflectrice 17 fait un angle de 450 avec la surface émettrice de façon que la trajectoire de transmission du rayobnement forme un angle droit. On comprend que, face à cette disposition, un observateur placé devant l'extrémité 21 de la tige dq quartz percevra une tache lumineuse lorsque des flammes 18 existeront sur la surface émettrice du brûleur. Par contre, Si le brûleur s'éteint, l'observateur le constatera immédiatement en raison de l'absence de tache lumineuse à l'extrémité 21 de la tige. On pourra, selon une forme de réalisation avantageuse de l'invention, coupler le dispositif de contrôle à un ensemble de commande de fonctionnement du radiant. II suffira dans ce cas de prévoir, en arrière de la tige 15, une cellule photo-résistante 23 (qui, dans l'exemple représenté à la figure 1, est une cellule du type OAP 12). Cette cellule est branchée sur un amplificateur, non représenté, qui alimente un circuit électrique de commande assurant le contrôle de l'alimentation en gaz du radiant. Eventuellement, on pourra disposer, entre la cellule photo-résistante 23 et l'extrémité 21 de la tige de quartz, un verre grossissant permettant une concentration du rayonnement lumineux. Dans le cas ou l'on souhaite contrôler non pas la surface émettrice mais la surface-réceptrice d'un article à chauffer, le dispositif pourra prendre l'aspect qui est représenté à la figure 2. Dans cette forme de réalisation, I'article à chauffer est représente schématiquement en 24 et sa surface réceptrice à chauffer en 25. On a indiqué en 5 la surface émettrice d'un brûleur qui peut etre de même type que celui de la figure 1. Dans ce cas, la tige de quartz 26 présente, à son extrémité voisine de la surface émettrice 5, une face 27 parallèle à la surface émettrice 5. Cette face 27 est transparente et reçoit directement de la surface réceptrice 25 le rayonnement dont la trajectoire est représentée en 28. Par ailleurs, on sait que dans les brûleurs à gaz, il existe un risque de retour de flamme que l'on cherche à prévenir par tout moyen possible, afin d'éviter des incidents qui peuvent être graves. Cette prévention de la prise de feu est difficile à obtenir, notamment dans les fours ; le dispositif selon l'invention propose une solution très simple qui est schématisée à la figure 3. La seule différence entre cette variante de réalisation de la figure 3 ef celle de la figure 1 réside dans le fait que la plaquette céramique dans laquelle est engagée la tige de quartz 15 présente, dans sa partie médiane, une cavité 30 de volume relativement faible et qui entoure la tige de quartz 15. On comprend que lorsque le brûleur fonctionne normalement, c'està-dire que les flammes se forment à la superficie de la surface émettrice 5, le rayonnement lumineux de ces flammes sera transmis intégralement par la tige de quartz au système de contrôle ; par contre, des que, par suite d'un incident quelconque, une prise de feu s'amorce, les flammes progressant vers l'arrière le long des canaux 6' se trouvant à la partie supérieure de la cavité 30 vont, à un moment donné, provoquer la mise à feu du volume de gaz et d'air se trouvant dans la cavité 30 et il n'existera plus de flamme à la superficie de la plaquette comportant la cavité 30. Par suite, la tige de quartz ne conduira plus le rayonnement lumineux jusqu'au système de commande qui se déclenchera pour arrêter instantanément le fonctionnement du brûleur.Ainsi se trouve arrêté le brûleur avant que les flammes ne gagnent la chambre de mélange 7, ce qui provoquerait l'inflammation totale et la destruction subséquente du brûleur. A la figure 4, on a représenté une variante de réalisation dérivée du système de la figure 2 et permettant de contrôler non seulement le fonctionnement du brûleur en régime normal, mais également l'allumage de ce brûleur. En effet, dans cet exemple, la tige de quartz 31 est associée à une résistance électrique 32 dont le filament spiralé 33 dépasse a-u-aessus de la surface plane 34 de la tige de quartz, les extrémités de la résistance étant naturellemenf reliées à une source de courant électrique. Cette résistance peut être en nickel-chrome ou en kantal. Ainsi lorsqu'on voudra allumer le brûleur, on s'assurera, avant de l'alimenter en gaz, que la résistance 33 fonctionne convenablement en l'observant à travers la fige de quartz. Par ailleurs, en fonctionnement normal, la chaleur des flammes du brûleur maintiendra le filament 33 à l'incandescence et on pourra ainsi s'assurer que le brûleur n'est pas éteint. Naturellement, comme dans les autres cas, le contrôle pourra être automatique grace à la présence, à l'arrière de la tige de quartz, d'une cellule photo-résistante 23 raccordée au système d'alimenfation en gaz du brûleur. On notera que, dans l'exemple représenté, la résistance 32 est insérée dans deux canaux traversant la tige de quartz. On pourrait cependant faire en sorte que la résistance soit disposée autrement, par exemple hors de la tige de quartz, llessenfiel étant qu'une partie de la résistance se trouve en regard de la tige de quartz. L'invention ayant maintenant été exposée et son intérêt justifié sur des exemples détaillés, la demanderesse s'en réserve l'exclusivité pendant toute la durée du brevet, sans limitation autre que celle des termes des revendications ci-après . REVENDICATIONS 1. Dispositif de contrôle du fonctionnement d'une installation de chauffage présentant une surface émettrice de chaleur non accessible et un élément à chauffer, ledit dispositif étant caractérisé en ce qu'il comporte - un détecteur de rayonnement lumineux situé au voisinage de la face émettrice et entre cette dernière et l'élément à chauffer ; - un moyen pour transférer le rayonnement capté vers l'extérieur de l'installation de chauffage - et un moyen récepteur du rayonnement situé à l'extérieur de l'installation de chauffage. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le détecteur de rayonnement est constitué par une surface transparente parallèle à la surface émettrice et assure le transfert du rayonnement provenant de l'élément à chauffer0 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le détecteur de rayonnement est constitué par une surface réfléchissante inclinée par rapport à la surface émettrice pour assurer la transmission du rayonnement provenant de la surface émettrice. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que le moyen pour transférer le rayonnement est un guide de lumière traversant de part en part le système de chauffage depuis sa face émettrice interne jusqu'à sa paroi externe. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le guide de lumière est formé par un canal traversant le système de chauffage, ledit canal étant fermé, à son extrémité voisine de la surface émettrice, par le détecteur de rayonnement. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications X, 2, 3 ou 4, caractérisé en ce quelle détecteur, le moyen de transfert et le moyen récepteur de rayonnement sont solidaires et constituent une tige de quartz montée dans le système de chauffage qu'elle traverse de part en part. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1, 2, 3, 4, 5 ou 6, caractérisé en ce que, au détecteur de rayonnement, est associée une résistance électrique dont le détecteur de rayonnement capte l'incandescence, ladite résistance électrique permettant d'assurer le contrôle de l'alimentation du brûleur en gaz, d'une part au moment de l'allumage et, d'autre part en fonctionnement normal. 8. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte, en ou fret à l'extérieur du système de chauffage, un moyen capteur de rayonnement lumineux qui reçoit le rayonnement détecté dans le système de chauffage, ce moyen capteur étant associé à une unité de commande du système de chauffage. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 ou 8, adapté au contrôle d'un système de brûleur fonctionnant au gaz et constitué d'une enveloppe fermée formant chambre de mélange pour le gaz et l'air, cette chambre étant délimitée par une plaque émettrice que traverse le mélange à brûler, ledit dispositif étant caractérisé en ce qu'une tige de quartz allongée est logée dans un orifice pratiqué dans la plaque émettrice, ladife tige s'étendant jusqu'à la paroi de l'enveloppe qu'elle traverse. 10. Dispositif sélon la revendication 9, caractérisé en ce qu'un tube de support de la tige de quartz est fixé par une extrémité à l'enveloppe et s'étend à l'infé- rieur de la chambre de mélange, son autre extrémité étant logée dans la face interne de la plaque émettrice. 11. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que la plaque émettrice présente, en retrait de la surface émettrice, une cavité entourant la tige de quartz et jouant le rôle de détecteur de retour de flamme.