Brevet FR2295370A1 — publié le 19760716

L'invention est relative aux dispositifs de régulation des chaudières à gaz équipant les installations de chauffage central à circulation d'eau coudez Les installations auxquelles se rapporte plus particuliO- rement l'invention comprennent essentiellement, montés successivexent sur un moite circuit d'eau fermé une pompe d'entraîmement de l'eau, un corps de chauffe appartenant à la chaudière ,dans lequel cette eau est chauffée par combustion d'un gaz, et des radiateurs de chauffage central.L En outre l'admission du gaz au brdleur de la chaudière est commande par un dispositif de sUcurit de manque d 'eau à valve différentielle assurant la coupure du gaz tant que la pression différentielle agissant sur cette valve demeure nulle ou insuffisante I1 a dà été proposé d 'assurer une régulation automatique de la puissance de chauffe de la chaudière d'une telle installation en fonction d'une tempature (température ambiante ou température de l'eau en un point donné du circuit) en faisant agir directement un organe sensible à ladite tempErature sur une vanne ou un clapet propre à contrdler progressivement l'admission du gaz au bruleur. Bien qu'une telle solution présente certains avantages, elle présente aussi l' inconvénient de maintenir en permanence à sa valeur maximum la vitesse de rotation de la poMpe d' entrain-ent, ainsi que les bruit, consommation et usure qui en résultent, méme lorsque la puissance de chauffe requise est relativeient faible. Il a également été proposé d'assurer la régulation en ques- tion en faisant air un organe sensible à la température sur le débit de l'eau circulant dans l'installation. Mais dans les réalisations proposées pour une telle régulation, le débit de l'eau en circulation ne pouvait avoir que l'une ou l'autre de deux valeurs distinctes, savoir une première valeur correspondant au régime de chauffe normal et une valeur réduite correspondant à l'extinction du brûleur Les régulations obtenues de la sorte manquaient donc de souplesse et de précisions la température résultante dans les locaux chauffés de cette manière oscillant largement autour de la valeur idéale désirée : lesdites régulations faisaient donc intervenir des "trains de chaleur" désagréables pour les usagers. L'invention a pour but, surtout, dassurer une régulation automatique particulièrement souple,précise et économique de la puissance de chauffe de la chaudière en fonction d'une température, notamment de la température ambiante. Les dispositifs de régulation selon l'invention comprennent d'une façon connue en soi : des moyens pour transformer les variations progressives et continues de la pression différentielle agissant sur le dispositif de sécurité de manque d'eau en variations progressives et continues du débit du gaz admis au brûleur de la chaudière tant que la valeur de cette pression est comprise dans la zone supérieure ou moyenne de la gamme envisageable pour cette valeur ; et des moyens pour couper automatiquement l'admission du gaz au brûleur pour toutes les valeurs de ladite pression inférieures à un seuil prédéterminé. Ces dispositifs sont caractérisés en ce qu'ils comprennent en outre : des moyens pour transformer les variations progressives et continues d'une température t en variations progressives et continues d'une tension électrique V ; et des moyens pour transformer les variations progressives et continues de cette tension électrique V en variations progressives et continues de la pression différentielle ci-dessus. Dans des modes de réalisation préférés, on a recours en outre à l'une etZou à 11 autre des dispositions suivantes - les moyens pour transformer les variations de la température t en variations de tension électrique V sont constitués par un circuit électronique entièrement synchronisé avec la fréquence d'une source de tension alternative à fréquence constante telle que le réseau, circuit travaillant par découpage variable des alternances de cette tension - le circuit selon l'alinéa précédent comprend : un pont de diodes alimenté par la source de tension alternative ; une diode Zener écrêtant la tension de sortie redressée par ce pont de diodes ; une thermistance sensible à la température considérée t montée en diviseur de tensionavec une autre résistance, de préférence réglable, aux bornes de la diode Zener ; un condensateur monté de façon à être chargé par cette thermistance, de préférence après amplification par un transistor monté à collecteur commun ; un transistor unijonction, de préférence programmable, alimenté par ce condensateur et un thyristor déclenché par la sortie de ce transistor unijonction et monté en parallèle sur la sortie du pont de diodes, la tension désirée V étant re cueillie à l'entrée de ce pont dediodes, entre deux bornes montées en série avec la source - les moyens pour transformer les variations de la tension électrique V en variations de la pression différentielle ci-dessus comprennent un moteur électrique d'entraînement de la pompe dont la vitesse de rotation varie progressivement en fonction de la tension d'alimentation, et des moyens pour alimenter ce moteur à l'aide de la tension V - les moyens pour transformer le variations de la tension électrique V en variations de la pression différentielle ci-dessus comprennent une conduite et une vanne à trois voies propres à court-circuiter au moins en partie la chaudière, un thermostat dilatable comprenant un élément nobile ou déformable en fonction de la température et lié à l'organe obturateur de la vanne à trois voies, et des moyens pour chauffer électriquement avec la tension V ledit thermostat, l'ensemble étant agencé de façon telle que le degré de court-circuit de la chaudière soit d'autant plus élevé que la température considérée t est elle-même plus proche de sa valeur maximum désirée. L'invention comprend, mises à part ces dispositions principales, certaines autres dispositions qui s'utilisent de préférence en même temps et dont il sera plus explicitement question ci-après. D ns ce qui suit, l'on va décrire un mode de réalisation préféré de l'invention en se référant au dessin ci-annexé d'une manière bien entendu non limitative. Les figures 1 et , de ce des-in, mcntrent très schématiquement deux variantes de dispositifs de régulation conformes à 1' invention propres à équiper une installation de chauffage central. Et la figure 3 est le schéma d'un circuit électronique conforme à l'invention qui équipe avantageusement ces dispositifs. Dans chaque cas l'installation de chauffage central comprend une chaudière 1 et un circuit d'eau fermé 2 le long duquel l'eau traverse successivement une pompe d'entrainement 3, un corps de chauffe 4 faisant partie de la chaudière et des radiateurs de chauffage 5. L'admission du gaz combustible au brûleur 6 de la chaudière se fait à partir d'un conduit 7 à travers une valve différentielle 8 montée et commandée de façon à assurer la "sécurité de man que d'eau" : à cet effet la tige 9 du clapet-gaz 10 de cette valve est commandée par les déplacements d'une membrane il séparant deux compartiments 12a et 12b reliés à deux points distincts A et B du circuit d'eau 2, points disposés par exemple de part et d' autre de la pompe 3 ou de part et d'autre du corps de chauffe 4 comme illustré. Avec un tel montage connu l'ouverture de la valve est automatiquement asservie à la circulation de l'eau dans le corps de chauffe, cette valve étant en particulier fermée tant que l'eau ne circule pas. On agence en outre le clapet-gaz 10 de façon telle que sa section d'ouverture minimum soit supérieure à un seuil prédéterminé au-dessous duquel le débit du gaz traversant la valve serait insuffisant pour maintenir avec sécurité le brûleur allumé. Cet agencement du clapet-gaz est de préférence tel qu'au cours du déplacement progressif de sa tige de commande dans le sens de l'ouverture du clapet, on observe successivement un maintien du clapet fermé, puis sa brusque ouverture jusqu'à sa valeur de seuil, et enfin un accroissement progressif et continu de sa section d'ouverture à partir de ce seuil, les déplacements de ladite tige dans le sens de la fermeture du clapet se traduisant au contraire d'abord par une réduction progressive de la section de passage de la valve , puis finalement par sa fermeture brusque au-dessous du seuil ci-dessus. Un tel clapet a été notamment décrit et revendiqué dans le brevet France de la demanderesse nO 1 487 387 du 20 mai 1966 ce clapet comprend un clapet principal et un clapet auxiliaire monté sur le clapet principal par l'intermédiaire d'une lame bombée à courbure brusquement réversible à la façon d'un criquet", lame chargée par un ressort ; c'est ce clapet auxiliaire et sa lame de support qui ont été schématisés par le trait 10' sur le dessin. Dns l'installation ainsi définie, on prévoit en-outre d'agir d'une manière progressive et continue sur le débit de l'eau dans le corps de chauffe - et donc sur l'ouverture et la fermeture progressives du clapet-gaz suivant la loi indiquée ci-dessus -, à partir des variations progressives d'une température, en transformant ces variations en variations d'une tension électrique et en exploitant ces dernières aux fins de régulation de pression désirées. Sur les figures 1 et 2 on a schématisé - en 1 3 un organe destiné à détecter une température t; de préférence la température ambiante, - en 14 un ensemble propre à transformer cette température t et ses variations progressives et continues en une tension électrique progressivement variable V, - et par les traits mixtes 15, l'application de cette tension V à un dispositif d'exploitation approprié. Dans le mode de réalisation schématisé sur la figure 1, ce dispositif d'exploitation est tout simplement le moteur d'entrainement de la pompe 3, lequel est choisi de façon telle que sa vitesse de rotation soit une fonction progressive et continue de sa tension d'alimentation. Le fonctionnement de la régulation ainsi assure est le suivant. On peut supposer l'ensemble 14 agencé de façon telle que lorsque la température t décroît d'une première valeur t1 maximum égale à la température désirée jusqu'à une température t2 audessous de laquelle on désire chauffer à pleine puissance, la tension électrique élaborée V croît d'une valeur nulle à une valeur maximum, qui est par exemple égale à 220 volts. Ceci étant, lorsque la température ambiante est égale à t1, la tension V élaborée par l'ensemble 14 est nulle, la pompe 3 ne tourne pas, l'eau demeure immobile dans le corps de chauffe 4, le clapet-gaz 10 est fermé et le brûleur éteint. Quand la température ambiante descend au-dessous de t1, 1' ensemble 14 élabore une tension V dont la valeur est d'autant plus élevée que la différence entre t1 et la température ambiante est elle-wOme plus élevée, cette tension V atteignant sa valeur maximum quand la température ambiante atteint en descendant la valeur t2 ou tant que la valeur de cette température est inférieure à t2. Le moteur d'entraînement de la pompe, qui est alimenté par cette tension V, tourne à une vitesse d'autant plus élevée que cette tension V est elle-memepIus élevée, ce qui ouvre en conséquence le clapet-gaz 10 selon la loi définie ci-dessus. En réalité, tant que la tension V demeure inférieure à un seuil prédéterminé VO (par exemple égal à 30 V si la tension maximum V est de 220 wolts), le moteur demeure arrêté. Cette "course morte" de l' limentation du moteur doit être inférieure à la course morte de la tige 9, ctest-à-dire à la course, de cette tige, pour laquelle la clapet-gaz demeure fermé. Ensuite, pour les tensions supérieures à VO, la vitesse de la pompe 3 croit progressivement en fonction de la température t, ce qui fait croître progressivement, sensiblement dans les mêmes proportions, la section d'ouverture du clapet-gaz 10 et donc la puissance de chauffe. Le chauffage qui en résulte rapproche peu à peu la température ambiante de la température idéale t1, ce qui diminue automatiquement à nouveau la tension V, la vitesse de la pompe et en définitive la puissance de chauffe instantanée. On assure ainsi une régulation très précise, souple et économique de cette puissance de chauffe, supprimant en particulier la création de "trains de chaleur" indésirables. En particulier la vitesse de la pompe est limitée à chaque instant à sa valeur strictement nécessaire pour assurer le maintien de la température affichée à l'organe de réglage, ce qui réduit dans des proportions appréciables le bruit, la consommation électrique et l'usure de cette pompe pour toutes les périodes où la puissance maximum de chauffage n'est pas requise. Dans le mode de réalisation de la figure 2, il est prévu une conduite de dérivation 16 propre à court-circuiter le corps de chauffe 4 et une vanne à trois voies 1 7 permettant de relier à volonté la sortie 18 de la chaudière et/ou cette conduite 16 au tronçon 19, du circuit 2, qui alimente les radiateurs 5 en eau chaude. Cette vanne 17 comprend un tiroir 20 actionnable par une tige 21 elle-même raccordée à un élément mobile ou déformable d'un thermostat à dilatation 22. C'est ce thermostat qui est chauffé électriquement par une résistance 23 alimentée par la tension V. Le montage est effectué de façon telle que, lorsque la température t est égale à t1 , le tiroir 20 se trouve en sa position pour laquelle il relie exclusivement la conduite 16 au tronçon 19, la haudière étant ainsi mise hors circuit et son brûleur étant éteint ; au contraire, plus la température ambiante devient inférieure à la température t1, plus le tiroir 20 se déplace vers sa position extrême opposée, qu'il atteint dès que la température devient égale ou inférieure à t2 ; la communication établie par la vanne 17 relie alors exclusivement les tronçons 18 et 19 du circuit d'-eau. On comprend que cette variante assure encore une régulation automatique particulièrement souple de li puissance de chauffe. Sur la figure 3 on a schématisé un mode de réalisation préféré de l'ensemble 14. Il s'agit d'un ensemble électronique comprenant - un pont de diodes 24 alimenté par la tension alternative provenant d'une source 25 de tension alternative à fréquence f constante telle que le réseau; - une diode Zener 26 propre à écrêter la tension redressée de fréquence 2f recueillie à la sortie du pont 24, - une thermistance 27 montée en diviseur de tension avec un potentiomètre 28 aux bornes de la diode Zener 26, - un condensateur 29 chargé par la thermistance 27, - un transistor unijonction programmable 30 monté de façon à être attaqué par le condensateur 29 et donc à émettre des impulsions à la fréquence 2f en des instants qùi dépendent de la charge dudit condensateur 29, - et un thyristor 31 déclenché par lesdites impulsions sortant du transistor unijonction 30 et donc parcouru par des signaux de tension hachés à la fréquence 2f, signaux dont la largeur individuelle dépend des instants relatifs d'émission des impulsions ci-dessus, ce thyristor 31 étant branché en parallèle sur la sortie du pont de diodes 24. La tension alternative V désirée, qui est une fonction de celle traversant le thyristor 31, est recueillie entre deux bornes 32 et 33 montées en série avec la source 25 à l'entrée du pont de diodes 24. Cet ensemble électronique présente l'avantage important d' être entièrement synchronisé avec la fréquence f ou 2f de telle sorte que la tension V recueillie peut être exactement contrôlée en fonction des variations de la thermistance 27. Cette thermistance 27 est de préférence une thermistance de valeur élevée (par exemple de l'ordre de 100 kilohms), à coefficient de température négatif, et elle est reliée au condensateur 29 par un transistor 34 monté à collecteur commun de manière à assurer une bonre adaptation d'impédance. On voit encore sur la figure 3 une résistance 35 constituant avea le condensateur 29 un montage 'oscillant RC et des résistances 36 et 37 montées en diviseur de tension et déterminant les conditions de déclenchement du transistor unijonction 30. Ce montage permet de délivrer une tension alternative V dont la valeur efficace varie d'une valeur très faible à une valeur égale à celle de la tension d'alimentation (généralement 220 V s'il s'agit du réseau) lorsque la température t de la thermistance 27 descend de la valeur tj à la valeur t2, ces valeurs t1 et t2 étant celles définies ci-dessus : le potentiomètre 28 permet d'assurer le réglage correspondant en fonction de la température affichée que l'on désire faire régner dans les locaux chauffés. Bien entendu tous moyens désirables (non représentés) sont prévus pour antiparasiter le montage. En suite de quoi, et quel que soit le mode de réalisation adopté, on obtient finalement un dispositif de régulation de puissance de chauffe dont la constitution, le fonctionnement et les avantages résultent clairement de ce qui précède. Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus spécialement envisagés; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. REVENDICATIONS 1. Dispositif de régulation d'une chaudière à gaz équipant une installation de chauffage central à circulation d'eau chaude, installation comprenant, en plus de la chaudière, des radiateurs, une pompe d'entraînement, un dispositif de sécurité de manque d'eau à valve différentielle, des moyens pour transformer les variations progressives et continues de la pression différentielle agissant sur le dispositif de sécurité de manque d'eau-en variations progressives et continues du débit du gaz admis au brûleur de la chaudière tant que la valeur de cette pression est comprise dans la zone supérieure ou moyenne de la gamme envisageable pour cette valeur ; et des moyens pour couper automatiquement l'admission du gaz au brûleur pour toutes les valeurs de ladite pression inférieures à un seuil prédéterminé, caractérisé en ce qu'il comprend en outre : des moyens pour transformer les variations progressives et continues d'une température t en variations progressives et -continues d'une tension électrique V; et des-wnyens pour transformer les variations progressives et continues de cette tension électrique V en variations progressives et continues de la susdite pression différentielle. 2. -D!speritif de régulation selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens pour transformer les variations de la température t en variations de tension électrique V sont constitués par un circuit électronique (14) entièrement synchronisé avec la fréquence d'une source de tension alternative à fréquence constante (25) telle que le réseau, circuit travaillant par découpage variable des alternances de cette tension. 3. Dispositif de régulation selon la revendication 2, caracté- risé en ce que le rcircuit électronique comprend : un pont de diodes (24) alimenté par la source (25) de tension alternative ; une diode Zener (26) écrêtant la tension de sortie redressée par ce pont de diodes; une thermistance (27) sensible à la température considérée t, montée en diviseur de tension avec une autre résistance (28) aux bornes de la diode Zener; un condensateur (29) monté de façon à être chargé par cette thermistance; un transistor unijonction (30), de préférence programmable, alimen- té par ce condensateur; et un thyristor (-3tdécleNche par la sortie de ce transistor unijonction et monté en parallèle sur la sortie du pont de diodes, la tension désirée V étant recueillie à l'entrée de ce pont de diodes, entre deux bornes (32,33) montées en série avec la source. 4. Dispositif de régulation selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'autre résistance (28) est un potentiomètre. 5. Dispositif de régulation selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que la thermistance (27) est une thermistance de valeur élevée à coefficient de température négatif et en ce que cette thermistance est reliée au condensateur (29) de charge du transistor unijonction par l'intermédiaire d'un transistor (34) monté à collecteur commun. 6. Dispositif de régulation selon l'une des précédentes revendications, caractérisé en ce que les moyens pour transformer les variations de la tension électrique V en variations de pression comprennent un moteur électrique d'entraînement de la pompe (3) dont la vitesse de rotation varie progressivement en fonction de la tension d'alimentation, et des moyens pour alimenter ce moteur à l'aide de la tension V. 7.Dispositif de régulation selon l'une des revendications 1à 5, caractérisé en ce que les moyens pour transformer les variations de la tension électrique V en variations de pression comprennent une conduite (16) et une vanne à trois voies (17) propres à court-cicuiter au moins en partie la chaudière, un thermostat dilatable (22) comprenant un élément mobile ou déformable en fonction de la température et lié à l'organe obturateur (20) de la vanne à trois voies, i des moyens (23) pour chauffer électriquement avec la tension V ledit thermostat, l'ensemble étant agencé de façon telle que le degré de court-circuit de la chaudière soit d'autant plus élevé que la température considérée t est elle-même plus proche de sa valeur maximum désirée.