Brevet FR2291366A1 — publié le 19760611

La présente invention se rapporte aux circuits d'allumage à étincelles et concerne plus particulièrement des circuits de ce genre destinés à l'allumage ou à l'inflammation d'un gaz. Dans les circuits d'allumage à étincelles qui sont destinés à l'inflammation dlun gaz, il est courant d'employer destransformateurs d'impulsions haute tension pour obtenir la tension élevée qui est nécessaire à l'amorçage d'une décharge disruptive ou d'une étincelle entre des électrodes amorçage et pour fournir ensuite un courant adéquat traversant l'intervalle d'amorçage pendant une période de temps suffisante pour assurer l'allumage ou l'inflammation totale du gaz.Simplement à titre d'exemple, la tension produite par le transformateur peut entre comprise entre 5000 volts et 15 000 volts, tandis que le courant fourni par le transformateur à l'intervalle d'amorçage pour entretenir la décharge disruptive ou l'étincelle peut étre de l'ordre de 50 milliampères pendant une période de 100 microsecondes. L'invention a pour but d'apporter une solution à ces problèmes et les recherches qui ont conduit à l'invention ont montré que les transformateurs d'impulsions haute tension qui sont prévus dans les circuits d'allumage d'étincelles du type précité pouvaient entre soulagés ou conçus de manière à ne pas fournir la totalité de l'énergie nécessaire aux étincelles, facilitant ainsi la réalisation d'économies particulièrement importantes en ce qui concerne les dimensions et(ou) le cotit du transformateur d'impulsions. Plus précisément, considérée sous son aspect le plus large, l'invention est essentiellement matérialisée dans un circuit d'allumage à étincelles, caractérisé à titre principal en ce qu'il comprend des électrodes d'amorçage aux bornes desquelles un dispositif de sortie à faible énergie et à haute tension est monté de manière à être connecté en réponse au fonctionnement d'un dispositif de commutation pour déterminer l'amorçage d'une décharge disruptive ou d'une étincelle aux bornes d'un intervalle d'amorçage, ou au moins une ionisation du gaz présent dans cet intervalle, et en ce qu'un dispositif de sortie à énergie relativement élevée et à tension faible est connecté de manière à fournir un courant d'entretien de la décharge disruptive ou de l'étincelle au niveau de l'intervalle d'amorçage après l'amorçage de la décharge disruptive ou de l'étincelle ou après l'ionisation. Selon un mode de réalisation possible du circuit d'allumage à étincelles selon l'invention, ce dernier est caractérisé en ce que le dispositif de sortie à faible énergie et à haute tension comprend un transformateur d'impulsions haute tension et un condensateur qui est monté de manière à se décharger à travers le transformateur pour produire une impulsion haute tension aux bornes des électrodes d'amorçage afin de déterminer un amorçage initial au niveau de l'intervalle d'amorçage en réponse au fonctionnement du dispositif de commutation, tandis que le dispositif de sortie à énergie élevée et à tension faible comprend un condensateur supplémentaire qui se décharge à travers l'intervalle d'amorçage pour entretenir la décharge disruptive ou l'étincelle après l'amorçage initial de cet intervalle. Selon un autre mode de réalisation possible du circuit d'allumage à étincelles selon l'invention, ce dernier est caractérisé en ce que le dispositif de sortie à faible énergie et à haute tension comprend un transformateur d'impulsions comportant, en série avec lui, une impédance qui limite l'énergie appliquée au transformateur lorsque le dispositif de commutation est actionné de manière à déterminer l'amorçage initial au niveau de l'intervalle d'amorçage, et en ce que le dispositif de sortie à énergie élevée et à tension faible comprend un condensateur qui se décharge dans l'intervalle d'amorçage lorsque l'amorçage a été déclenché au niveau de cet intervalle. D'après ce qui précède, il y a lieu de se rendre compte que le dispositif de sortie à énergie faible et à tension éleVée comprend un transformateur d'impulsions dans les deux exemples de réalisation de l'invention qui ont été indiqués ci-avant, ce transformateur pouvant présenter des dimensions beaucoup plus faibles et entraîner un court beaucoup moindre que cela ne serait le cas si le transformateur devait recevoir l'énergie totale pendant toute la durée de la décharge disruptive ou de l'étincelle. Cette particularité correspondant aux dimensions réduites du transformateur est extrêmement importante pour des applications telles que les briquets à gaz de poche, dans lesquelles le briquet comprend un circuit électrique d'allumage à étincelles destiné à l'inflammation du gaz. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante de plusieurs de ses modes de réalisation, donnés à titre d'exemples uniquement, et en se référant au dessin annexé donné à titre non limitatif et dans lequel: La Fig. 1 est une représentation schématique du montage d'un circuit d'allumage à étincelles classique. Les Fig. 2, 3 et 4 sont des représentations schématiques des montages de divers modes de réalisation possibles du circuit d'allumage à étincelles selon l'invention. Si l'on se réfère maintenant à la fig. 1, celle-ci montre le montage d'un circuit d'allumage à étincelles qui est destiné à l'inflammation d'un gaz et dans lequel un condensateur C1 est monté de manière à etre chargé à partir d'une source de courant CS à travers une résistance R1 et, lorsqu'il est nécessaire de produire une décharge disruptive ou une étincelle entre des électrodes d'amorçage SP pour déterminer l'inflammation d'un gaz, un commutateur S, qui peut se présenter sous des formes diverses (par exemple un dispositif électromécanique, un dispositif à semi-conducteur ou encore un dispositif à décharge dans un gaz), est actionné de manière à fermer un circuit de décharge pour le condensateur C1 qui se décharge alors à travers le primaire P1 d'un transformateur d'impulsions PT dont le secondaire S1 délivre une impulsion haute tension aux bornes des électrodes d'amorçage SP. I1 y a lieu de se rendre compte que le transformateur PT et le condensateur Ci doivent nécessairement fournir l'énergie totale aux électrodes d'amorçage à la fois de manière à amorcer la décharge disruptive, qui nécessite une tension élevée et un transfert d'énergie relativement faible, et de manière à entretenir ensuite la décharge disruptive ou l'étincelle pendant une période de temps (par exemple de 100 microsecondes) qui est suffisante pour assurer la poursuite de la combustion du gaz enflammé, ce qui nécessite une tension relativement faible (par exemple quelques centaines de volts) mais une énergie relativement élevée (par exemple un courant de 50 milliampères circulant pendant 100 microsecondes). Compte tenu de ces exigences concernant l'énergie totale qui sont imposées au transformateur d'impulsions PT, ce transformateur doit présenter des valeurs nominales d'énergie relativement élevées, ce qui nécessite l'utilisation d'un transformateur présentant des dimensions suffisantes entraidant un coût approprié. Les dimensions et le coût du transformateur d'impulsions pourraient entre réduits dans des proportions importantes si ce transformateur était soulagé ou relevé de la fonction d'entretien de la décharge disruptive ou de l'étincelle à énergie relativement élevée et à tension faible dans la mise en oeuvre du circuit. En tenant compte de cet objectif, il est prévu de réaliser des circuits d'allumage à étincelles selon l'invention, qui permettent de réduire dans des proportions importantes des valeurs nominales du transformateur d'impulsions et divers modes de réalisation de l'invention montrant comment ce résultat peut être obtenu sont décrits en se référant aux fig. 2 à 4. Si l'on se réfère maintenant à la fig. 2, celle-ci montre le mode de réalisation d'un montage d'un circuit d'allumage à étincelles selon l'invention qui comprend un condensateur C2, ce dernier étant connecté de manière à entre chargé à partir d'une source de charge à courant continu CS à travers une résistance R2. Ce condensateur C2 est monté de manière à se décharger à travers l'enroulement primaire P2 d'un transformateur d'impulsions PT1 en réponse à la conduction qui est établie par l'intermédiaire d'un commutateur S1 , ce dernier pouvant se présenter sous une forme convenable quelconque.Cette décharge du condensateur C2 amène une impulsion haute tension à être produite aux bornes de l'enroulement secondaire 52 du transformateur, cette impulsion amorçant une décharge disruptive ou une étincelle dans l'intervalle existant entre des électrodes d'amorçage SP1. A la suite de l'amorçage de cet intervalle, un condensateur C3, qui est chargé à travers une résistance R3 à partir de la même source de courant continu CS que le condensateur C2, se décharge à travers l'intervalle d'amorçage de manière à entretenir la décharge disruptive ou l'étincelle pendant une période de temps prédéterminée (par exemple 100 microsecondes) qui est suffisante pour assurer une inflammation convenable du gaz.De cette manière, le transformateur d'impulsions n'est nécessaire que pour fournir la faible énergie et la haute tension qui sont nécessaires à l'amorçage initial de l'intervalle d'amorçage, du fait que le condensateur de décharge C3 libère ou relève le transformateur de la fonction d'entretien de la décharge disruptive ou de l'étincelle à haute énergie. Par conséquent, le transformateur d'impulsions peut être moins coûteux et(ou) plus petit que cela n'aurait été nécessaire autrement. Un autre montage du circuit d'allumage à étincelles, qui est donné à titre de variante et qui permet d'obtenir le même résultat final souhaitable que celui qui vient d'être décrit en se référant à la fig. 2, est représenté sur la fig. 3. Dans ce cas, un condensateur C4 est connecté en série avec une résistance R4 aux bornes d'une source de charge à courant continu CS. En réponse au fonctionnement d'un dispositif de commutation qui est repré senté schématiquement et désigné par S2, le condensateur C4 commence initialement à se décharger à travers l'enroulement primaire P3 d'un transformateur d'impulsions PT2.La haute tension qui en résulte et qui est produite aux bornes de l'enroulement secondaire S3 provoque un amorçage s'effectuant au niveau de l'intervalle amorçage de manière à déclencher une décharge disruptive ou une étincelle entre les électrodes SP2.Le courant qui est nécessaire pour entretenir la décharge disruptive ou l'étincelle de manière à assurer une inflammation convenable du gaz est fourni à partir du condensateur C4 en passant par un autre trajet qui court-circuite le primaire P3 du transformateur et, pour alimenter l'intervalle d'amorçage avec une énergie provenant du transformateur PT2 ainsi que cet autre trajet selon le rapport requis, le circuit d'entrée du transformateur comprend une impédance de limitation de courant Z qui détermine un shuntage ou une dérivation du courant sur l'autre trajet relié aux électrodes d'amorçage SP2. A nouveau, grâce à la limitation du courant requis devant être fourni par le transformateur d'impulsions PT2 à l'intervalle d'amorçage, ce transformateur peut être plus petit et moins coûteux que cela ne serait le cas autrement. Dans le troisième mode de réalisatioedu montage de circuit d'allumage à étincelles selon l'invention, qui est représenté sur la fig. 4 et qui est très similaire à célui qui est visible sur la fig. 3, les connexions établies entre le condensateur C4 et l'enroulement secondaire S3 du transformateur PT2 sont inversées. Ce montage, qui pourrait mieux convenir du point de vue pratique, peut également être appliqué au montage du circuit qui est visible sur la fig. 2 et dans lequel les connexions entre le condensateur C3 et l'enroulement secondaire S2 du transformateur d'impulsions seraient inversées. Comme les spécialistes s'en rendront compte d'après les descriptions précédentes des divers modes de réalisation possibles du circuit d'allumage à étincelles selon l'invention, le transformateur d'impulsions peut présenter des dimensions plus petites que cela ne serait nécessaire s'il fournissait l'énergie totale destinée aux décharges disruptives ou aux étincelles et, même si l'on considère la nécessité de prévoir un condensateur supplémentaire, c'est-à-direle condensateur C3 qui est visible sur la fig. 2, ou bien une impédance Z, telle que celle qui est visible sur les fig. 3 et 4, le volume total occupé par l'ensemble de l'appareil peut être réduit et le coût total de cet appareil peut être également réduit dans des proportions importantes. Encore un autre avantage qui est présenté par les montages du circuit selon l'invention consiste en ce qu'il est possible d'obtenir un rendement électrique plus élevé, c'est-à-dire un meilleur rapport entre l'énergie apparaissant dans la décharge disruptive ou l'étincelle et l'énergie totale d'entrée qui est appliquée à l'appareil. I1 y a également lieu de -se rendre compte que, du fait que l'accumulation de l'énergie capacitive est généralement plus efficace que celle de l'énergie inductive en fonction de la zone d'espace occupée, les modes de réalisation des montages du circuit d'allumage à étincelles selon l'invention qui ont été décrits utilisent des condensateurs pour l'accumulation de cette énergie, mais il est évident que des montages d'accumulation d'énergie inductive pourraient également être utilisés. D'autres modifications peuvent être apportées aux modes de réalisation décrits, dans le domaine des équivalences techniques, sans s'écarter de l'invention. REVENDICATIONS 1.- Circuit d'allumage à étincelles, caractérisé en ce qu'il comprend des électrodes d'amorçage aux bornes desquelles un dispositif de sortie à faible énergie et à haute tension est monté de manière à être connecté en réponse au fonctionnement d'un dispositif de commutation pour déterminer l'amorçage d'une décharge disruptive ou d'une étincelle aux bornes d'un intervalle d'amorçage, ou au moins une ionisation du gaz présent dans cet intervalle, et en ce qu'un dispositif de sortie à énergie relativement élevée et à tension faible est connecté de manière à fournir un courant d'entretien de la décharge disruptive ou de 1 'étincelle au niveau de l'intervalle d'amorçage après l'amorçage de la décharge disruptive ou de l'étincelle ou après l'ionisation. 2.- Circuit d'allumage à étincelles suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de sortie à faible énergie et à haute tension comprend un transformateur d'impulsions haute tension et un condensateur qui est monté de manière à se décharger à travers le transformateur pour produire une impulsion haute tension aux bornes des électrodes d'amorçage afin de déterminer un amorçage initial au niveau de l'intervalle d'amorçage en réponse au fonctionnement du dispositif de commutation, tandis que le dispositif de sortie à énergie élevée et à tension faible comprend un condensateur supplémentaire qui se décharge à travers l'intervalle d'amorçage pour entretenir la décharge disruptive ou l'étincelle après l'amorçage initial de cet intervalle. 3.- Circuit d'allumage'à étincelles suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de sortie à faible énergie et à haute tension comprend un transformateur d'impulsions comportant, en série avec lui, une impédance qui limite l'énergie ap pliquée au transformateur lorsque le dispositif de commutation est actionné de manière à déterminer l'amorçage initial au niveau de l'intervalle d'amorçage, et en ce que le dispositif de sortie a énergie élevée et à tension faible comprend un condensateur qui se décharge -dans l'intervalle d'amorçage lorsque l'amorçage a été déclenché au niveau de cet intervalle.