Brevet FR2340511A1 — publié le 19770902

La présente invention concerne un dispositif pour la commande d'un brQ- leur Elle s'applique tout spécialement, quoique non exclusivement, au contrôle permanent et à la régulation de l'alimentation en gaz combustible (du type "gaz de ville" ou tout autre hydrocarbure ou mélange d'hydrocarbure gazeux) alimentant un appareille chauffage au gaz fonctionnant à flamme vive. On sait que les appareils de ce type nécessitent des sécurités et des systèmes de contrôle visant à éviter les causes d'accidents qui pourraient survenir en cas de mauvais fonctionnement de l'appareil. On cherche notamment à éviter que l'appareil soit mis en position de fonctionnement en débitant un gaz combustible alors que le gaz éjecté au niveau du brûleur n'est pas soumis immédiatement à combustion; en effet, ce gaz risquerait de se répandre dans l'atmosphère et il constituerait un danger évident, par les dangers d'explosion et d'empoisonnement qu'il présente. On utilise de façon courante, pour les appareils de chauffage à gaz, un système de sécurité obtenu grâce à l'entretien d'une veilleuse constituée par un petit brûleur auxiliaire alimenté de façon permanente en gaz combustible, système selon lequel une flamme est entretenue en permanence de façon à assurer automatiquement l'allumage du gaz au niveau du brA- leur principal en cas d'ouverture de l'alimentation en gaz.En outre, le brûleur auxiliaire est équipé d'un système de contrôle de la présence d'une flamme , généralement constitué d'une sonde métallique formant thermocouple dont le courant est détecte par un système de surveillance en cas de chauffage de la sonde par la flamme, spi le système à thermocouple ne constate pas la présence d'une flamme, une électovanne asservie et constituant une vanne de sécurité ferme l'alimentation en gaz vers l'aval. Ces dispositifs connus présentent des inconvénients évidents: en premier lieu, I'entretien permanent d'une veilleuse représente une consommation de gaz importante, d'autant plus que cette veilleuse peut être mal réglée. Cette consommation représente une perte d'énergie importante au niveau de l'économie nationale et une dépense non négligeable et sans aucune contrepartie au niveau de l'utilisateur. Il est donc souhaitable de réaliser un système de surveillance et de controle du fonctionnement d'un appareil à gaz, qui évite la servitude de l'entretien permanent d'une veilleuse En outre, les systèmes à thermocouple destinés à surveiller la présence d'une flamme sont d'une fiabilité limitée et surtout d'un temps de réponse très long, qui dans la pratique peut dépasser les normes prévues par les organismes de distribution de gaz. Les systèmes de surveillance de flamme par thermocouple ne sont donc souvent acceptés que dans le cadre d'une tolérance de fait, puisque dans la plupart des cas ils ne répondent pas aux normes requises réglementairement. Pour éviter ces inconvénients, certains autres dispositifs connus comportent un agencement d'émission cyclique systèmatique d'étincelles afin de pouvoir rallumer presque instantanément un brûleur dont la flamme se serait éteinte. Un tel système d'émission d'étincelles est générateur de bruits et de parasites. La présente invention vise à remédier aux divers inconvénients des différents dispositifs connus et concerne un ensemble unitaire pour le contrôle et la régulation de l'alimentation d'un brûleur à combustible, par exemple à gaz. Le dispositif selon l'invention permet d'unir dans un ensemble global et compacté les trois fonctions qui étaient précédemment isolées à savoir: - la fonction d'allumage automatique du gaz lors de la mise en fonctionnement(précédemment assuré par la veilleuse ou la génération cyclique d'étincelles) . - la fonction de surveillance permanente de la flamme (précédemment assurée par thermocouple). - enfin la fonction de régulation et de modulation de l'alimentation du gaz par contrôle thermostatique. A cet effet, selon l'invention, le dispositif électrique pour la commande d'un brûleur dont le débit de combustible est contrôlé par une électrovanne, dispositif dont l'alimentation est assurée à partir d'une source de tension alternative à travers un interrupteur, est caractérisé en ce qu'il comporte un contacteur mécaniquement bistable qui, par son contact normalement ouvert, alimente un dispositif d'alarme et, par son contact normalement fermé, alimente ladite électrovanne, des moyens de détection de flamme, des moyens d'allumage du combustible commandés par lesdits moyens de détection de flamme de façon à fonctionner uniquement si, l'électrovanne étant ouverte, il n'existe pas de flamme et des moyens de commande temporisée du basculement dudit contacteur bistable fonctionnant si, l'électrovanne étant ouverte et les moyens d'allumage ayant fonctionné, aucune flamme n'est détectée par lesdits moyens de détection après un temps prédéterminé. Les moyens de détection de flamme peuvent etre de tout type connu, tel que cellule ultraviolet, cellule photorésistante ou photoconductrice, etc. Toutefois, de préférence, on utilise une électrode d'ionisation De préférence, le dispositif selon l'invention comporte une partie basse tension et une partie haute tension reliées par un transformateur, la partie haute tension comprenant le contacteur bistable dont le contact normalement ouvert est monté, avec le dispositif d'alarme, en parallèle sur la source de tension alternative et dont le contact normalement fermé est monté en série avec le primaire dudit transformateur alimenté aux bornes de ladite source, tandis que ladite électrovanne et un allumeur électrique sont montés entre les plots de contact fixes dudit contacteur, au moins en ce qui concerne l'allumeur par l'intermédiaire d'un contact de relais, la partie basse tension comprenant le secondaire du transformateur, un redresseur, au moins une électrode d'ionisation disposée au voisinage de l'éventuelle flamme, un enroulement de commande dudit contact de relais monté en parallèle sur ledit secondaire par llintermédiaire d'un détecteur de flamme relié à ltélec- trode dlionisation,-un enroulement de commande dudit contacteur bistable monté en parallèle sur ledit secondaire par l'intermédiaire d'un temporisateur et une liaison de commande entre ledit détecteur de flamme et le temporisateur. Ledit contact de relais est avantageusement du type normalement ouvert. Dans un premier mode de réalisation, le détecteur de flamme permet l'alimentation de l'enroulement de commande dudit contact de relais si, l'électrovanne étant ouverte, il n'existe pas de flamme et la liaison entre le détecteur de flamme et le temporisateur inhibe celui-ci lorsqu'il existe une flamme. Selon une variante, l'interrupteur est disposé en aval du contacteur, tandis que des moyens sont prévus pour détecter l'état dudit interrupteur ces moyens commandant, en coopération avec ledit détecteur de flamme, le temporisateur de façon à surveiller la présence d'une flamme lorsque llélectrovanne est ouverte et l'absence de flamme lorsque l'électrovanne est fermée. De préférence, le contacteur nécessite une action mécanique volontaire pour etre ramené à sa position d'armement après basculement. I1 peut être tel que si I'on actionne smt- organe d'armement lorsqu'il est armé, son contact normalement fermé s'ouvre et que si l'on maintient son organe d'armement dans une position pour laquelle son contact normalement fermé est fermé, il peut quand meme basculer si son enroulement est alimenté.A cet effet, il peut comporter trois lames élastiques paraIIba, disposées l"une derrière l'autre, encastrées à llune de leurs extrémités et portant des plots de contact à leur autre extrémité, les lames exté rieurs étant maintenues à écart sensiblement constant par une entretoise isolante tandis que la lame intermédiaire coopère avec l'armature mobila du contacteur , armate qui pivote autour d'un axe transversal auxdites lames et il est prévu un organe d'actionnement élastique susceptible de pousser lesdites lames perpendiculairement à leur direction longitudinale. La figure I est une vue schématique d'un mode de réalisation du dispositif selon l'invention. Les figures 2 et 3 montrent le contacteur bistable respectivement en position armée et déclenchée La figure 4 illustre une variante de réalisation du dispositif de la figure 1. Le dispositif conforme à l'invention, montré par la figure 1, comporte un contacteur mécaniquement bistable 1 commandé par un enroulement 2. Le contact mobile 3 du contacteur 1 est relié à une borne 4 par l'intermédiaire d'un contact 5, par exemple le contact d'un thermostat, tandis que l'un des contacts fixes 6 du contacteur 1 est réuni, par l'intermédiaire d'un dispositif de signalisation 7, par exemple un voyant lumineux, à une autre borne 8. La tension du secteur est appliquée entre les bornes 4 et 8. L'autre contact fixe 9 du contacteur 1 est réuni à l'une des extrémités du primaire d'un transformateur, l'autre extrémité dudit primaire étant reliée à la borne 8. En parallèle sur le primaire du transformateur 10 sont montés d'une part, une électrovanne 11 de commande du passage du combustible à un brûleur 12 et, d'autre part, un contact 13 et un dispositif 14 d'allumage dudit combustible. Le contact 13 et le dispositif 14 sont montés en série et le contact 13 est commandé par un enroulement 15. En parallèle sur le secondaire du transformateur 10 sont montés, par l'intermédiaire d'une diode 16, un condensateur 17, une première branche de circuit comprenant l'enroulement Z et un dispositif de temporisation 18 et une seconde branche de circuit comprenant l'enroulement 15 et un dispositif de détection de flamme 19. Des diodes 20 et 21 sont montées en parallèle sur les enroulements 2 et 15. Par ailleurs, le primaire du transformateur 10 est relié à une électrode d'ionisation 22 disposée au voisinage de l'éventuelle flamme 23 du brûleur 12. La masse de celui-ci est réunie au dispositif de détection de flamme 19 par une liaison 24, tandis qu'une liaison 25 relie les dispositifs 19 et 18. Pour expliquer le fonctionnement du dispositif de la figure 1, on suppose qu initialement les contacts 5 , 6 -3 et 13 sont ouverts, tandis que le contact 9-3 est fermé. Si à un instant donné, on ferme le contact 5, l'électrovanne 1 1 est alimentée et le combustible arrive au brûleur 12. Par ailleurs, l'enroulement 15 est alimenté par le transformateur 10, à travers le dispositif de détection de flamme 19. Par suite, il ferme son contact 13 et le dispositif 14 est excité. Si sous l'action du dispositif 14, le combustible du brûleur 12 s'enflamme, il apparatt la flamme 23 et la liaison 24, qui reçoit le courant redressé provenant de l'électrode d'ionisation, le signale au dispositif 19 qui coupe l'alimentation de l'enroulement 15. Le contact 13 s'ouvre et le dispositif 14 est désexcité. Si le dispositif 14 n'arrive pas à enflammer le combustible au bout d'un temps prédéterminé,par exemple 3s, le dispositif de temporisation 18 alimente l'enroulement 2. Par suite, celui-ci ouvre le contact 9-3 et ferme le contact 6-3. Le voyant 7 est donc alimenté, tandis que l'électrovanne 11 et le transformateur 10 ne sont plus alimentés. L'arrivée du combustible au brûleur 12 est donc empêchée La liaison 25 entre les dispositifs 19 et 18 est destinée à inhiber le fonctionnement du dispositif de temporisation 18 lorsque la flamme 23 apparat De même, si après allumage de la flamme 23, celle-ci s'éteint, le relais 15-13 se réexcite, et le dispositif 14 est alimenté.Si dans le délai fixé par le dispositif 18, la flamme ne réapparait pas, le relais 2-1 est excité et l'électrovanne 1 1 n'est plus alimentée , tandis que le voyant 7 est excité. Ainsi, avec le dispositif selon l'invention, on obtient une fonction de sécurité sans défaut, dont l'élément important est le contacteur double 1. Le contact 3-9 de celui-ci est normalement fermé, tandis que son contact 3-6 est normalement ouvert. Lorsque le dispositif selon l'invention nécessite de passer en sécurité, le contact 3-9 s'ouvre et le contact 3-6 se ferme. Cette dernière position doit être stable et pour réarmer le relais 2-1 (contact 3-9 fermé), il doit être nécessaire d'exercer une action mécanique volontaire. Par ailleurs, ce relais, dont un mode de réalisation est montré par les figures 2 et 3, est mécaniquement conçu de telle manière qu'une action permanente sur l'organe de réarmement ne peut en aucun cas empêcher le relais de remplir sa fonction, à savoir 1- si le relais est réarmé, le contact 3-9 est fermé. Mais si on action ne l'organe de réarmement,ce contact s'ouvre interdisant l'alimenta tion générale du dispositif 2- si le contact 3-6 est fermé et que l'on actionne l'organe de réarme ment de manière à réarmer,puis à maintenir le réarmement dans la position où 3-9 est fermé, alors le relais 2-1 peut quand même assurer sa fonction qui est d'ouvrir 3-9 si un défaut se produit. Le contacteur bistabIe montré par les figures 2 et 3 comporte un socle 26 sur lequel sont montés la bobine 2 et les contacts 3, 6 et 9. Llaxe de la bobine 2 est sensiblement perpendiculaire audit socle 26, tandis que les contacts 3, 6 et 9 sont agencés à l'une des extrémités de lames élastiques respectives 27, 28 et 29 orthogonales au socle 26, lames dont les autres extrémités sont encastrées dans ce dernier. La palette mobile 30,associée à la bobine 2 et montée articulée autour d'un axe 31 à la partie supérieure de celle-ci,comporte un prolongement 32 susceptible de venir en contact avec l'extrémité libre de la lame 28, portant le contact 3. Un manchon isolant 33, est traversé avec jeu par la lame 28 et sert d'entretoise aux lames 27 et 29.Un organe d'armement est formé par une lame élastique 34, pourvue d'une butée 35, susceptible de coopérer avec la lame 27. La figure 2 montre le relais 2-1 en position armée. Dans cette position, le prolongement 32 prend appui sur l'extrémité libre de la lame 28 pour presser le contact 3 contre le contact 9 et l'écarter du contact 6. Si à ce moment, on appuie sur la lame 34, la butée 35 vient presser la lame 27 en direction de la lame 28 et le contact 6-3 se ferme ( ce qui alimente le dispositif d'alarme 7 > , tandis que simultanément le manchon 33, poussé par la lame 27, repousse à son tour la lame 29 et le contact 9-3 s'ouvre (ce qui coupe l'alimentation du dispositif en aval du contacteur 18 . Lorsque, de la -façon décrite ci-dessus , la bobine 2 est alimentée, la palette 30 tourne dans le sens de la flèche A (voir la figure 3) et le prolongement 32 échappe la lame 28. Par suite, le contact 3 vient s'appliquer contre le contact 6 et s'écarte du contact 9. La figure 3 montre la position déclenchée du relais 21. Cette position est mécaniquement stable. Pour réarmer le relais 2-1, c'est-à-dire pour passer de la position montrée par la figure 3 à celle montree par la figure 2, il est nécessaire , après désexcitation de la bobine 2, d'appuyer sur la lame 34 . Par suite, la butée 35 repousse l'ensemble des lames 27, 28 et 29 vers la droite des figures 2 et 3, et , par son propre poids, le prolongement 32 peut venir s'accrocher derrière l'extrémité supérieure de la lame 28.Lorsqu'on relache la pression sur la lame 34, les lames 27 et 29 reviennent vers la gauche desdites figures, tandis que la lame 28, qui subit une tendance semblable, est arrêtée dans ce mouvement par le prolongement 32 Par suite, le contact 9 vient s'appliquer contre le contact 3, tandis que le contact 6 s'écarte de ce dernier. On est ramené à la position de la figure 2. On remarquera que si l'opérateur ne relâche pas complètement la lame 34 et continue à exercer une certaine pression sur elle, quoique le contact 3-9 soit alors fermé et le contact 3-6 ouvert, la bobine 2 peut, malgré cette pression sur la lame 34, ouvrir le contact 3-9 et fermer le contact 6-9 si eIle reçoit sozr alimentation correspondant à la fonction de sécurité décrite ci-dessus. Dans certains cas, il peut etre avantageux que le temporisateur 18 présente deux temps de temporisation différents suivant que la fonction de sécurité s 'exerce à la mise en marche du brûleur ou bien pendant le fonctionnement. Par exemple, à la mise en marche du brûleur la temporisation peut être de 5s et pendant le fonctionnement 3s. La commutation du temporisateur 18 sur l'un ou l'autre de ces temps de temporisation est commandé par le dispositif 19 qui possède alors une mémoire enregistrant s'il existait ou non une flamme 23 avant la tentative avortée de l'allumage. De même, au lieu de commander directement l'alimentation de l'électrovanne lors de la fermeture de l'interrupteur 5, il est possible de disposer le contact d'un relais en série avec ladite électrovanne, relais dont l'enroulement est disposé, comme les enroulements 2 et 15, dans la partie basse tension du dispositif. La variante de réalisation du dispositif selon l'invention, montrée par la figure 4, permet non seulement de contrôle de présence de flamme de la façon décrite ci-dessus, mais encore le contrôle de non-présence de flamme lorsque l'interrupteur 5 est ouvert. A cette fin,l'interrupteur 5 se trouve en aval du contacteur 1 et c'est par son intermédiaire que l'électrovanne 11 et l'allumeur 14 (en série avec le contact 13) sont montés aux bornes du primaire du transformateur 10. En revanche, les contacts 6 et 9 du contacteur I sont toujours reliés aux bornes dudit primaire En parallèle sur l'électrovanne Il est monté un détecteur de courant ou de tension 36 susceptible de détecter l'ouverture ou la fermeture de l'interrupteur 5. Le détecteur 36 est couplé avec un dispositif de commande 37 disposé, dans la liaison 25, entre le détecteur de flamme 19 et le temport sateur 18. Dans le cas où 11 interrupteur 5 est fermé, le signal envoyé par le détecteur 36 au dispositif 37 ne modifie pas le fonctionnement en sécurité décrit cidessus en regard de la figure 1, lorsque se produit un arrêt de la flamme. En revanche, lorsque l'interrupteur 5 est ouvert, il ne doit exister aucune flamme 23. Si le détecteur 19 indique le contraire (fuite de ltélectrovanne Il, par exemple) le signal provenant du détecteur 36 fait en sorte que le temporisateur I 8 intervienne pour alimenter l'enroulement 2 afin que le contact 3-9 s'ouvre. Bien entendu, dans les dispositifs selon l'invention, on peut prévoir une sécurité sur flamme parasite à la mise en marche De même, ils peuvent comporter un dispositif de contrôle du fonctionnement de l'allumeur 14, dispositif qui verrouille I'électrovanne 11 en cas de fonctionnement défecteux dudit allumeur. Au lieu de ne comporter qu'une seule électrovanne 11, les dispositifs selon l'invention pourraient en comporter au moins deux, commandés respectivement par deux relais, de façon à obtenir deux allures de marche différentes,par exemple une allure réduite au démarrage et une allure normale après démarrage. Dans cet esprit, il est possible également de prévoir deux électrodes d'ionisation 22 une pour les flammes courtes et une pour les flammes longues, lesdites électrodes pouvant être commutées sur le dispositif de sécurité selon l'invention. Dans ce qui précède, on a decrit l'invention en rapport avec des brûleurs atmosphériques. ll va de soi qu'elle s'applique également aux brûleurs soufflés, à condition de prévoir les mesures propres au fonctionnement de tels brûleurs. REVENDICATIONS. 1 Dispositif électrique pour la commande d'un brûleur dont le débit de combustible est contrôlé par une électrovanne, dispositif dont l'alimentation est assurée à partir d'une source de tension alternative à travers un interrupteur, caractérisé en ce qutil comporte un contacteur mécaniquement bistable qui, par son contact normalement ouvert, alimente un dispositif d'alarme et, par son contact normalement fermé, alimente ladite électrovanne, des moyens de détection de flamme, des moyens d'allumage de combustible commandés par lesdits moyens de détection de flamme de façon à fonctionner uniquement si, l'électrovanne étant ouverte, il n'existe pas de flamme et des moyens de commande temporisée du basculement dudit contacteur bis table fonctionnant Si , 1'électrovanne étant ouverte et les moyens d'allumage ayant fonctionné, aucune flamme n'est détectée par lesdits moyens de détection après un temps prédéterminé. 2 - Dispositif électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une partie basse tension et une partie haute tension reliées par un transformateur, la partie haute tension comprenant le contacteur bistable dont le contact normalement ouvert est monté, àvec le dispositif d'alarme, en parallèle sur la source de tension alternative et dont le contact normalement fermé est monté en série avec le primaire dudit transformateur alimenté aux bornes de ladite source, tandis que ladite électrovanne et un allumeur électrique sont montés entre les plots de contact fixes dudit contacteur, au moins en ce qui concerne l'allumeur par l'intermédiaire d'un contact de relais, la partie basse tension comprenant le secondaire du transformateur, un redresseur, au moins une électrode d'ionisation disposée au voisinage de l'éventuelle flamme, un enroulement de commande dudit contact de relais monté en parallèle sur ledit secondaire par l'intermédiaire d'un détecteur de flamme relié à l'électrode d'ionisation, un enroulement de commande dudit contacteur bistable monté en parallèle sur ledit secondaire par l'intermédiaire d'un temporisateur et une liaison de commande entre ledit détecteur de flamme et le temporisateur. 3 - Dispositif électrique selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit contact de relais est du type normalement ouvert. 4 - Dispositif électrique selon la revendication 2, caractérisé en ce que le détecteur de flamme permet l'alimentation de l'enroulement de commande dudit contact de relais si, l'électrovanne étant ouverte, il n'existe pas de flamme et la liaison entre le détecteur de flamme et le temporisateur inhibe celui-ci lorsqu'il existe une flamme - 5 - Dispositif électrique selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'interrupteur est disposé en aval du contacteur, tandis que des moyens sont prévus pour détecter l'état dudit interrupteur, ces moyens comman- dans, en coopération avec ledit détecteur de flamme, le temporisateur de façon à surveiller la présence d'une flamme lorsque l'électrovaanc est ouverte et l'absence de flamme lorsque l'électrovanne est fermée. 6 - Dispositif selon Lune quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le contacteur nécessite une action mécanique volontaire pour étre ramené à sa position d'armement après basculement 7 - Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le cxsataxut est tel que fi l'on actionne son organe d'armement lorsqu'il est armé, son contact normalement fermé s'ouvre. 8 - Dispositif selon ltune quelconque des revendications 6 on 7, caractérisé en ce que le contacteur est tel que si l'on maintient son organe d'armement dans une position pour laquelle son contact normalement fermé est fermé il peut quand meme basculer si son enroulement est alimenté 9 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que ledit contacteur comporte trois lames élastiques, disposées l'une derrière l'autre, encastrées à l'une de leurs extrémités et portant des plots de contact à leur autre extrémité, les lames extérieures étant maintenues à un écart sensiblement constant par une entretoise isolante tandis que la lame intermédiaire coopère avec l'armature mobile du contacteur, armature qui pivote autour d'un axe transversal auxdites lames. 10 - Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que ledit contacteur comporte un organe d'actionnement élastique susceptible de pousser lesdites lames perpendiculairement à leur direction longitudinale