Brevet FR2379767A1 — publié le 19780901

L'invention se rapporte aux mécanismes à membrane différentielle actionnée par la circulation de l'eau, utilisée pour la commande de l'arrivée du gaz aux bruleurs des appareils du genre chauffe-eau, chauffe-bains à gaz et chaudières mixtes instantanees à gaz et tout spécialement des appareils du genre en question du type à puissance variable. On sait que l'un des grands avantages des appareils dits à puissance variable est de permettre à l'utilisateur de pouvoir effectuer librement des puisages d'eau chaude aussi bien à tout petit débit qu'a gros débit sans qu'il en résulte une variation notable de la temperature et sans qu'il ait à intervenir manuellement sur son appareil. Pour arriver à un tel résultat, l'appareil, suivant une première conception connue, comporte d'une part un mécanisme classique à membrane différentielle commande par le passage de l'eau dans l'appareil et destiné à ouvrir un clapet commandant l'arrivée du gaz au brûleur en mode tout ou rien, et d'autre part un dispositif thermostatique qui asservit automatiquement le débit de gaz arrivant au brûleur à la température de l'eau chaude produite dans le but de maintenir cette température aussi constante que possible. Toujours dans ce type de conception connue, le mécanisme à membrane différentielle dont le rôle est de provoquer l'admission du- gaz au brûleur pour tout débit d'eau supérieur à un certain seuil, est évidemment réglé pour que ce seuil corresponde:au débit d'eau chaude le plus petit que l'on souhaite puiser. Ce type connu de conception d'appareil à puissance variable présente malheureusement l'inconvénient de ne pas limiter automatiquement vers le haut la valeur maximum du débit d'eau qui peut traverser l'appareil, cette valeur maximum de débit est donc sous la dépendance de la pression d'eau alimentant l'appareil, et dans un grand nombre de cas ou la pression est élevée ou est variable le débit d'eau puisé est trop élevé et bien évidemment par voie de conséquence la température de l'eau chaude obtenue est trop faible. Certains palliatifs, tels qu'une vis de reglage de débit d'eau réglée théoriquement à la mise en service de l'appareil pour tenir compte de la pression d'eau d'alimentation, n'apportent pas de solution devant les variations souvent importantes de cette pression. On a aussi proposé d'interposer sur l'arrivée d'eau froide à l'appareil un dispositif connu appelé limiteur de debit, malheureusement ces dispositifs présentent des pertes de charge relativement élevées et conduisent à des inconvénients opposes car, dans les cas fréquents aussi, ou la pression d'alimentation en eau est faible, on ne pourra ni soutirer de l'eau chaude à fort débit ni obtenir la pleine puissance de l'appareil.On a pensé aussi à utiliser sur les appareils à puissance variable un mécanisme à membrane différentielle avec régulateur de débit d'eau et sélecteur de température classiquement utilisé sur les appareils à puissance fixe ; mais là encore l'inconvénient est qu'on ne peut librement choisir son débit de puisage sans intervenir manuellement sur le sélecteur de l'appareil car le principe connu de ces mécanismes veut que si le sélecteur est mis en position petit débit l'action du régulateur de débit d'eau incorporé au mécanisme interdira un puisage à un débit supérieur au petit débit, et si le sélecteur est mis en position grand débit le gaz n'arrivera pas au bruleur de l'appareil si on puise à un débit plus faible. On connait enfin un dispositif qui limite momentanément le débit d'eau pendant le temps de levée de la membrane et qui utilise à cet effet un organe d'obturation en forme de palette pivotante qui ferme plus ou moins le conduit de circulation d'eau suivant la position prise par la membrane différentielle. Pendant le temps que met la soupape de réglage à prendre sa position de fonctionnement, l'organe d'obturation est maintenu fermé par la pression d'eau non réglee qui continue à s'exercer sur lui jusqu'à ce que, par le jeu de la soupape de réglage, soit atteinte la pression de fonctionnement qui est alors surmontee par la force du ressort de l'organe d'obturation. Ce dispositif ne permet cependant pas d'obtenir une levée de clapet proportionnelle au débit d'eau. L'invention permet de resoudre ces divers inconvénients car elle propose un mécanisme de commande de l'admission du gaz aux brûleurs qui est proportionnelle, uniquement et directement, au débit d'eau puisée. Suivant l'invention, la différence de pression d'eau agissant sur la membrane différentielle est donnée exclusivement par le passage de l'eau à travers un organe d'obturation dont les mouvements d'ouverture et de fermeture sont liés de maniere desmodromique aux mouvements de montée et de descente de la membrane, et la section de passage de l'eau à travers l'organe d'obturation varie linéairement entre d'une part une valeur minimum calibrée qui fixe le débit minimum d'eau nécessaire à l'allumage du bruleur et d'autre part une valeur maximum qui détermine la limite supérieure souhaitée pour le débit d'eau, de telle sorte que la levée de la membrane différentielle soit une fonction sensiblement linéaire du débit d'eau traversant l'appareil. Suivant une caractéristique particulière de l'invention, l'organe d'obturation est une languette flexible fixée directement au fond du boitier du mécanisme à membrane, qui est munie diun orifice calibré pour le débit minimum, et dont l'extrémité se déplace à partir d'un certain seuil avec la membrane différentielle pour dégager progressivement l'orifice de passage d'eau jusqu'à la limite supérieure du débit. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre d'une forme de réalisation en référence aux dessins annexés qui représentent - figure 1 : une vue en coupe verticale du mécanisme. - figure 2 : une vue en perspective du piston régulateur et de la languette flexible. Le boitier du mécanisme representé à la figure 1 est constitué d'une coquille supérieure 17 et d'une coquille inférieure 18 entre lesquelles est tendue une membrane différentielle 1 délimitant les deux chambres d'eau (2) et (3). Un conduit d'arrivée d'eau 4 débouche dans une petite chambre centrale 19 en communication par l'orifice annulaire 5 avec la chambre (3). Un piston régulateur de débit d'eau 8, coulissant dans une chemise extérieure 11 est poussé par un ressort de rappel 9 en direction de son siège de fermeture 10 qui entoure l'orifice annulaire 5. La chemise 11 est fixée par vissage à l'intérieur du puits de la chambre (19) ; elle est demontable par au-dessous. Le piston régulateur 8 visible en perspective sur la figure 2, se prolonge par une barre 13 qui traverse l'orifice annulaire 5 et qui est fixée au disque rigide central solidaire de la membrane 1. Le piston 8 porte une entretoise 12 de diamètre légèrement plus faible que l'orifice 5. La chambre inférieure (3) communique avec le conduit de sortie d'eau 6 par un orifice calibré 16 prévu dans le fond du boitier 18. Un petit conduit 7 égalise la pression entre la chambre supérieure (2) et le conduit 6. La membrane 1 est liée par une tige 22 au clapet 23 d'admission du gaz aux brûleurs non représentés. La tige 22 est ainsi solidaire de la barre 3. Le clapet 23 est maintenu fermé contre son siège par le ressort 24 et obture le conduit d'arrivée de gaz 25. Une languette' flexible 14 fixée en 26 au fond du boitier 18 se termine par une fourche 21 qui coiffe sans frottements la barre 13 du piston ; l'é- cartement des deux branches de la fourche est toutefois inférieur à la largeur de l'entretoise 12 portee par le piston. La languette flexible 14 est elle-même munie d'un petit oririce calibré 15 qui se superpose à l'orifice calibre 16 de telle sorte que dans sa position représentée à la figure 1, la chambre (3) ne communique avec le conduit de sortie 6 que par une section égale à celle du petit orifice calibrél5. Le fonctionnement de ce système de limitation automatique du débit d'eau pour le mécanisme à puissance variable fonctionne de la manière suivante A l'ouverture d'un robinet de puisage, le courant d'eau qui s'établit vers le conduit 6, par le petit orifice calibré 15, conduit, - du fait habitue et bien connu de la dépression relative créée dans la chambre (2)-, à la levée de la membrane 1 et à l'ouverture partielle du clapet 23 à l'encontre du ressort 24, c'est-à-dire que le gaz est admis au brûleur à faible debit. Le petit orifice 15 est donc calibré pour déterminer une premiere course de levée de Ta membrane 1 pour une valeur de débit d'eau correspondant au seuil choisi pour le débit de puisage minimum. Durant cette première course de la membrane, l'entretoise 12 du piston obturateur 8 s'est élevée jusqu'à la fourche 21 de la languette 14. A partir de cette fraction de la course totale de levee du piston régulateur 8, l'augmentation du débit de puisage conduit à la levée du piston 8 ; l'entretoise 12 soulève par consequent la languette 14 en s'appliquant sur la fourche 21, et la languette découvre alors progressivement l'orifice calibré 16. Cette augmentation de la section de passage de l'eau est limitée à une valeur maximum déterminée par la section dudit orifice calibré 16 et qui est dimensioné pour obtenir la levée totale de la membrane et du piston régulateur lorsque le débit atteint la valeur choisie pour le maximum de débit d'eau de puisage. On a ainsi une limitation automatique vers le haut de la valeur maximum du débit d'eau qui peut traverser l'appareil et qui est donc indépendant de la pression d'alimentation. La section de passage de l'eauàtravers la languette varie donc linéairement entre d'une part une valeur minimum calibrée qui fixe le débit minimum d'eau nécessaire à l'allumage du brûleur et d'autre part cette valeur maximum. REVENDICATIONS 1 ) - Mécanisme de commande du gaz à membrane différentielle pour chauffe-bains et chaudières mixtes instantanées à gaz à puissance variable du type sui vant lequel la membrane différentielle commande, outre la soupape de ré gulation du débit d'eau, un organe d'obturation en forme de palette pivo tante qui ferme plus ou moins le conduit de circulation d'eau suivant la position prise par la membrane différentielle caracterisé en ce que la différence de pression d'eau qui agit sur la membrane 1 est donnée uni quement et seulement par le passage de l'eau à travers l'organe d'obtura tion, en ce que les mouvements d'ouverture et de fermeture de l'organe d'obturation sont liés de manière desmodromique aux mouvements de montée et de descente de la membrane et en ce que la section de passage de l'eau à travers l'organe d'obturation varie linéairement entre une valeur mini- mum calibrée qui fixe le débit minimum d'eau pour lequel le brûleur s'al lume et une valeur maximum qui détermine la valeur maximum à laquelle on veut limiter le débit d'eau traversant l'appareil en sorte que cette va riation soit telle que la levée de la membrane différentielle soit une fonction sensiblement linéaire du débit d'eau traversant l'appareil. 20) - Mécanisme de commande selon la revendication 1 caractérise en ce que l'or gane d'obturation est une languette 14 dont une extrémité est fixée direc tement sur le boitier 18 du mecanisme à membrane et dont l'autre extrémi té se termine par une fourche 21 qui coopere avec une entretoise 12 por tée par le piston obturateur, l'entretoise étant plus large que l'ouver ture de ladite fourche. 30) - Mécanisme de commande selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que la languette 14 porte un petit orifice calibré 15 qui se superpose à l'orifice 16 de plus grand diamètre prevu dans le boitier 18. 40) - Mécanisme de commande gaz selon les revendications 1 et 3 caractérisé en ce que l'orifice 15 porte par la languette élastique est dimensionné de telle sorte qu'il determine le premier seuil de levee de la membrane cor respondant au seuil choisi pour le débit de puisage minimum. 50) - Mécanisme de commande gaz selon les revendications 1 et 3 caracterise en ce que l'orifice 16 est dimensionne pour fixer la valeur maximum du débit d'eau traversant l'appareil.