Brevet FR2365742A1 — publié le 19780421

L'invention se rapporte à une électrovalve quifonctionne pour tous les types de gaz et qui a, en fonction de valeurs croissantes de l'intensité électrique traversant ltélectroaimant, un seuil d'ouverture brusque à débit partiel suivi d'une augmentation progressive de ltouverture jusqu'au plein débit. Cette électrovalve est destinée à la commande et à la régulation de l'arrivée du gaz à un brûleur d'appareil du genre chaudière 'a gaz. Les électrovalves de type connu utilisées pour la commande de l'arrivée du gaz à un brûleur comportent de façon habituelle un clapet obturateur associé à un noyau ou une palette magnétique mobile. La commande de ltouverture ou de la fermeture du clapet est assurée par l'attraetion du noyau mobile ou de la palette qui vient brusquement au collage sur un noyau fixe lorsque l'induction fournie par la bobine atteint une valeur suffisante.Lorsque l'on veut utiliser ce type connu d'électrovalve pour asservir l'arrivée du gaz au brûleur d'une chaudière à gaz, en fonction de la température de liteau chaude fournie par ladite chaudière ou de tout autre agent extérieur, en alimentant par exemple la bobine de l'électrovalve en série avec un contact dont la position ouverte ou fermée est elle-même associée à la température de l'eau, on obtient obligatoirement un mode de fonetionnement de brûleur en "tout ou rien". Ce mode de fonctionnement en "tout ou rien" d'un brûleur présente, comme on le sait, divers inconvénients, notamment une mauvaise régulation de la température de l'eau fournie par la chaudière, cette température oscillant entre deux valeurs présentant un écart important. Lorsque la puissance demandée par l'installation de chauffage est faible par rapport à la puissance de la chaudière on obtient une fréquence élevée d'allumage et d'extinction du brûleur, et le fonctionnement de la chaudière devient désagréable car l'allumage d'un brûleur est toujours accompagné de bruit.Pour remédier à ces inconvénients d'une commande par "tout ou rien" d'un brûleur de chaudière on a déjà proposé l'utilisation d'une combinaison de deux électrovalves de type connu présentant des pertes de charge différentes et commandées par un circuit comportant deux contacts à séquence asservis a' deux températures légèrement décalées autour de la valeur choisie ou par un circuit fournissant un courant ou une tension proportionnels à l'écart entre la température affichée et la température réelle de, l'eau, une des électrovalves étant réglée pour fonctionner à un courant ou à une tension légèrement différents de ceux de autre ; mais toutes ces combinaisons connues présentent l'inconvénient de nécessiter deux électrovalves : ce qui, d'une part, est déjà coûteux et ce qui, d'autre part, dans le cas d'une commande par courant ou tension proportionnels à l'écart de la température, -commande qui ne peut guère se faire que par l'utilisation de circuits électroniques-, nécessite une puis sance plus élevée entraînant un prix également plus élevé. Ces dispositifs connus, hormis les difficultés de réglage qu'ils présentent, ne permettent pas um réglage progressif du débit en fonction de l'in- tensité puisqurils n'offrent que deux valeurs d'ouverture différentes : une ouverture à petit débit, puis à partir d'un seuil d'intensité plus élevé une ouverture franche à grand débit. La demande de brevet français nO 2 249 275 au nom de la demanderesse propose une éleetrovalve à ouverture progressive qui permet, d'une part d'obtenir un premier seuil d'ouverture brusque dont le débit minimum est déterminé avec précision, et d'autre part d'obtenir, après ce seuil, une augmentation progressive de l'admission du gaz directement asservie à l'intensité du courant d'excitation de la bobine de 1'électrovalve. Cette électrovalve comprend une tige axiale à un seul noyau mobile qui porte un obturateur à deux clapets concentriques, le clapet de débit minimum étant directement solidaire du noyau mobile de la bobine et comportant un prolongement cylindrique qui s'engage dans un orifice central du clapet à grand débit et qui porte un système de butée et de plateau d'entraiflement grâce auquel il peut, à partir d'un seuil d'intensité appliqué à la bobine, ouvrir ce clapet à grand débit pour que l'orifice de passage du gaz soit progressif et asservi aux variations d'intensité. Ces différentes électrovalves connues présentent certains inconvénients, notamment si l'on veut transformer l'appareil pour le faire fonctionner à un gaz autre que celui pour lequel il avait été primitivement réglé, car il est alors nécessaire de remplacer complètement l'électrovalve ou de procéder à des opérations de démontage et remontage assez longues, pour la modifier afin de l'adapter au nouveau gaz. L'électrovalve à ouverture progressive suivant l'invention ne présente aucun des inconvénients précités, e'est-à-dire qu'elle peut fonctionner, dans une première version, soit au gaz de ville ou au gaz naturel et dans une seconde version, soit au gaz naturel ou au butane-propane sans nécessiter de réglage ou de remplacement des différents éléments constituant l'électrovaive. Suivant l'invention, ltéleetrovalve comprend d'une part un ensemble clapet obturateur formé par une coupelle horizontale qui comporte un prolongement cylindrique en forme de tube à l'extérieur duquel sont fixés deux clapets grand débit et d'autre part un manchon cylindrique qui forme les sièges des deux clapets grand débit. Le boitier inférieur de l'électrovalve est percé de deux orifices de départ du gaz vers les brûleurs, l'un qui débouche à l'intérieur dudit boitier entre les deux sièges de clapet grand débit et l'autre qui débou che au-dessous du clapet grand débit inférieur. Les deux sièges de clapet grand débit sont disposés l'un au-dessous de l'autre dans le sens des pressions croissantes de distribution du gaz. Les caract8ristiques particulières ainsi que les avantages de cette électrovalve apparaitront plus clairement à la lecture de la description suivante d'une forme de réalisation prise à titre d'exemple. On se réfère aux dessins annexés qui représent - Figure 1 : une vue en coupe axiale de l'ensemble de l'électrovalve gaz de ville - gaz naturél. - Figure 2 : une vue partielle en coupe axiale de l'électrovalve gaz naturel butane - propane. - Figure 3 et 4 . des vues partielles de la figure 1 montrant deux positions différentes des éléments obturateurs en fonction de la levée du noyau mobile de l'électrovalve. En se reportant tout d'abord à la figure 1, on voit que l'éleetro- valve comporte une armature 1 qui entoure la bobine d'induction 2 au centre de laquelle se trouve un noyau fixe 3 bridé à l'armature. Un réglage en hauteur du noyau est éventuellement assuré par la vis 4. Cet ensemble (1,2,3) formant l'électrovalve est fixé sur le couvercle supérieur Sa du corps de valve, lui-même raccordé au boitier inférieur 5b par un jeu de vis 6. Le couvercle 5a est percé d'un orifice central au droit du noyau fixe 3 à 11 intérieur duquel débouche le noyau mobile 7. Le boitier 5b comporte un manchon cylindrique 8 qui forme un premier siège de clapet grand débit gaz de ville 8a et un second siège de clapet grand débit gaz naturel 8b. Les deux sièges de clapet (8a - 8b) sont dans le prolongement du noyau 3. Entre le couvercle 5a et le premier siège de clapet grand débit 8a se trouve une chambre interne 9 soumise à la pression du gaz admis en 10. Entre les deux sièges de clapet grand débit (8a - 8b) se trouve une chambre inférieure 11 raccordée à la canalisation de départ du gaz vers les brûleurs par un orifice 12 qui correspond au gaz de ville. Au-dessous du siège de clapet grand débit 8b se trouve également une chambre 13 raccordée à la canalisation de départ du gaz vers les brûleurs par un orifice 14 qui correspond au gaz naturel. L'un ou l'autre des orifices (12 ou 14) peuvent être obturés , par n'importe quel moyen, suivant le type de gaz distribué. Le diamètre intérieur du siège de clapet 8a - gaz de ville - est plus grand que le diamètre intérieur du siège de clapet 8b - gaz naturel - ear le gaz de ville est distribué à une pression plus faible que le gaz naturel.L'étanchéité entre la chambre interne 9 et les chambres inférieures (11-13) est assurée par un joint unique disposé entre le boitier 5b et le man chon 8 Un ensemble clapet obturateur 20 percé sur toute sa longueur par un orifice central, est formé d'une part par une coupelle horizontale 21 qui forme le siège de clapet petit débit et qui ferme par l'intermédiaire d'une rondelle d'étanchéité 22 l'orifice inférieur de la chambre 9 et d'autre part par un prolongement cylindrique en forme de tube 23 comprenant des ouvertures latérales 24 de façon à mettre en communication l'intérieur du tube 23 avec la chambre 11. De plus, le diamètre intérieur du tube 23 est plus faible au niveau du siège de clapet 8b qu'au niveau du siège de clapet 8a. Un premier clapet grand débit - gaz de ville 25 - est fixé autour du tube 23 juste au-dessous de la coupelle horizontale 21 de telle manière que le pourtour extérieur dudit clapet soit en contact avec les bords de l'orifice formant le siège de clapet 8a. Un second clapet grand débit - gaz naturel 26 est également monté à la partie inférieure du tube 23 au niveau du siège 8b afin que le pourtour extérieur du clapet 26 soit en contact avec les bords de l'orifice du siège de clapet 8b. Les clapets(25-26) présentent, de manière connue en soi, un profil inférieur convergent destiné à modifier la section de passage du gaz entre eux et les bords de l'orifice formant les sièges de clapet qui mettent en communication la chambre 9 et les chambres 11 et 13. L'ensemble clapet obturateur 20 et les clapets (25-26) forment donc un ensemble rigide et solidaire qui peut se déplacer verticalement à l'intérieur du manchon cylindrique & A l'intérieur du clapet obturateur 20 se trouve une tige axiale 16 solidaire d'un plateau 17 qui forme le clapet petit débit et qui est lui-meme solidaire du noyau mobile 7 de l'électrovalve. Le diamètre de la tige axiale 16 est légèrement inférieur au diamètre intérieur du tube 23 d'une part au niveau du siège de clapet - gaz de ville 8a - et d'autre part au niveau du siège de clapet - gaz naturel 8b - de façon à laisser un jeu connu avec précision pour un passage limité du gaz d'abord entre les chambres 9 et 11 par l'orifice annulaire 30 et ensuite entre les chambres 11 et 13 par l'orifice annulaire 31 ainsi réalisé.Une petite rondelle d'obturation t8 fixée sous le plateau 17 ferme l'orifice 30 quand le plateau est appliqué contre la coupelle 21 grâce au ressort 19. La tige axiale 16 débouche à l'intérieur de la chambre t3 et porte un clips 32 de plus grand diamètre que l'orifice annulaire 31 et qui peut ainsi venir en butée sous le tube 23. L'extrémité de cette tige est munie d'un oeilleton 33 dans lequel est accroché au ressort 34 dont l'autre extrémité est maintenue fixée au bouchon obturateur 35 qui ferme le puits vertical 36 prévu à la partie inférieure de la chambre 13. La force attractive du ressort 34 est réglée en atelier en tournant le bouchon obturateur 350 A la figure 2,on a représenté la version de l'électrovalve qui correspond au fonctionnement - gaz naturel ou butane - propane.Dans cette version, le boitier 5b comporte aussi un manchon cylindrique 8 > qui forme un premier siège de clapet grand débit gaz naturel 8'a et un second siège de clapet grand débit butane - propane 8'b. L'orifice 12' correspond au gaz naturel et l'orifice 14' au butane - propane. On retrouve également l'ensemble clapet obturateur 20' formé par la coupelle horizontale 21' et le prolongement cylindrique en forme de tube 23' qui supporte le clapet grand débit gaz naturel 25' et le clapet grand débit butane - propane 26'.Pour cette seconde version, étant donné que le gaz naturel et le butane - propane ne sont pas distribués à la même pression, les profils des clapets grand débit (25' - 26') ne sont pas les mêmes et le diamètre de la tige axiale 16' est plus faible au niveau du clapet grand débit gaz naturel qutau niveau du clapet grand débit butane - propane de fagon à obtenir le débit et la progressivité désirée pour le passage du gaz. Le fonctionnement de l'électrovalve pour la version - gaz de ville gaz naturel - est le suivant La figure 1 montre la position des éléments constitutifs quand ils sont au repos e'est-à-dire quand la bobine n'est pas excitée. Le gaz sous pression de la chambre 9 ne peut pas passer dans les chambres 17 et 13 car le ressort 19 maintient le plateau 17 en appui contre la coupelle horizontale 21 du clapet obturateur 20 qui est lui-meme maintenu en appui sur le manchon cylindrique 8 par le ressort de rappel 34. L'orifice 30 est également fermé par la rondelle 18 appliquée sur la coupelle 21 du clapet obturateur 20. La figure 3 représente la première fraction d'ouverture brusque à débit minimum, correspondant à une certaine intensité appliquée aux bornes de la bobine 2. Dès que cette intensité est atteinte, l'effort exercé par l'élec- troaimant sur le noyau mobile 7 est suffisant pour assurer la levée du plateau 17 à l'encontre de la force du ressort 19 et par conséquent de la tige 16 qui lui est solidaire et qui se déplace à l'intérieur du tube 23 du clapet obturateur 20, jusqu'à ce que le clips 32 vienne en butée sous le tube 23. La rondelle d'obturation 18 stest donc décollée de la coupelle 21 et il y a ainsi passage réduit de gaz par l'orifice 30 vers la chambre 11 et par l'orifice 31 vers la chambre 13. Ce premier temps de lévée rapide du noyau mobile donne par conséquent un débit minimum. Ensuite, lorsque l'intensité appliquée aux bornes de la bobine 2 augmente, l'effort attractif de l'électroaimant est suffisant pour que le clips 32 soulève l'ensemble clapet obturateur 20 à l'encontre de la force de rappel du ressort 34 afin de dégager d'une part le clapet grand débit - gaz de ville 25 de son siège 8a et d'autre part le clapet grand débit - gaz naturel 26 - du siège 8b (figure 4). Lorsque la valeur de l'intensité continue à croître, on obtient pour chaque valeur de l'intensité une position d'équilibre et par conséquent une ouverture progressive du passage du gaz entre les clapets (25-26) et leurs sièges (8a-8b), du débit minimum au débit maximum. Quand le gaz distribué est du gaz de ville ; l'orifice 14 est obturé, le gaz est donc évacué vers la canalisation de départ du gaz aux brûleurs par l'orifice gaz de ville 12. Inversement, si le gaz distribué est du gaz naturel l'orifice 12 est fermé, le gaz passe de la chambre 11 à la chambre 13 vers la canalisation de départ du gaz aux brûleurs par l'orifice gaz naturel 14. Le fonctionnement de la seconde version - gaz naturel - butane propane (figure 2) est absolument identique, l'orifice t4' est fermé lorsque le gaz est du gaz naturel ou l'orifice 12' est obturé lorsque le gaz est du butane propane. On a ainsi obtenu les avantages suivants : si l'on veut transformer l'appareil pour le faire fonctionner à un gaz autre que celui pour lequel il est réglé, il suffit de brancher la canalisation de départ du gaz vers les brûleurs sur l'orifice de sortie qui correspond au gaz distribué en fermant l'autre orifice, sans changer les sièges de clapet ou les parties mobiles (ressorts et autres) ni effectuer de nouveaux réglages. Par conséquent, avec seulement deux types dtéleetrovalves, l'une fonctionnant pour le gaz de ville ou gaz naturel et l'au- tre pour le gaz naturel ou butane - propane, on couvre tous les types de gaz distribués, en évitant les opérations délicates de modifications en cas de changement de gaz. L'invention ne se limite pas à la forme de réalisation précédemment décrite mais en englobe au contraire toutes les variantes. R E V E N D I C A T I O N S REVENDICATIONS 10) - Electrovalve tous gaz pour la commande et le contrôle de l'arrivée du gaz au brûleur d'appareils du genre chauffe-eau, chauffe-bains ou chau dière domestique comportant un ou plusieurs enroulements d'exeitation et un seul noyau mobile entrainant dans son mouvement un dispositif obtura teur qui commande le passage du gaz delta chambre d'admission vers les chambres de départ du gaz aux brûleurs, lequel dispositif obturateur étant constitué par un clapet de petite dimension porté directement par le noyau mobile de l'électrovalve et par un ensemble clapet obturateur de plus grand diamètre que traverse avec un faible jeu une tige axiale solidaire du clapet de petite dimension et qui porte en outre à sa partie inférieure une butée d'entraînement placée sous l'ensemble clapet obturateur caracté risée par le fait que l'ensemble jouant le rôle de clapet obturateur de plus grand diamètre (20 - 20') comporte deux clapets grand débit (25 - 26) et (25' - 26') se déplaçant simultanément et reposant sur deux sièges de clapets dont les orifices commandent deux conduits indépendants de sortie de gaz prévus chacun pour un type de gaz déterminé et par le fait que la tige axiale 16 solidaire du clapet de petite dimension qui traverse les deux clapets grand débit à un diamètre déterminé au niveau de ces clapets grand débit pour donner un passage limité et précis du gaz à petit débit. 20) - Electrovalve caractérisée par le fait que l'ensemble clapet obturateur (20 - 20') est formé par une coupelle horizontale (21 - 21') qui comporte un prolongement cylindrique intérieur en forme de tube (23 - 23') à ltex- térieur duquel sont fixés d'une part, juste au-dessous de ladite coupelle, un premier clapet grand débit (25 - 25') et d'autre part, à sa partie inférieure, un second clapet grand débit (26 - 26'), par le fait qu'un manchon cylindrique (8 - 8') formant un double siège de clapet grand débit (8a - 8b ; 8'a - 8'b) pour les clapets (25 - 26 ; 25' - 26') est placé à l'intérieur du boitier inférieur 5b de l'électrovalve et par le fait que ledit boitier 5b est percé par un premier orifice (12 - 12') qui dé bouche dans la chambre intérieure 11 entre les deux sièges de clapet grand débit (Sa - 8b ; 8'a - 8'b) et par un second orifice (14 - 14') qui débouche dans la chambre intérieure 13 au-dessous du siège de clapet grand débit (8b - 8'b). 30) - Electrovalbe selon les revendications 1 et 2 caractérisée par le fait que l'un des deux orifices (12 ou 14 ; 12' ou 14') de sortie du gaz de l'élee- trovalve vers les brûleurs est ouvert tandis que l'autre est fermé suivant le type de gaz distribué. 40) - Electrovalve selon la revendication 2 caractérisée par le fait qu'un joint unique 15 assure l'étanchéité entre la chambre d'admission du gaz 9 et les chambres il et 13. 50) - Electrovalve selon la revendication 2 caractérisée par le fait que le tube (23 - 23') de l'ensemble clapet obturateur (20 - 20') comporte des ouver tures latérales (24 - 24') mettant en communication l'intérieur dudit ensemble avec la chambre 11. 60) - Electrovalve selon les revendications 1 et 2 caractérisée par le fait que le diamètre intérieur du siège de clapet grand débit - gaz naturel 8b est plus petit que le diamètre intérieur du siège de clapet grand débit - gaz de ville 8a -. 70) - Electrovalve selon les revendications 1 et 2 caractérisée par le fait que le diamètre intérieur du siège de clapet grand débit-gaznaturel 8'a est identique au diamètre intérieur du siège de clapet grand débit - butane propane 8'b. 80) - Electrovalve selon les revendications 1 et 2 caractérisée par le fait que loediamètresdu tube 23 et de la tige axiale 16 sont plus petitsau niveau du siège de clapet grand débit - gaz naturel 8b - qu'au niveau du siège de clapet grand débit - gaz de ville 8a -. 90) - Electrovalve selon les revendications 1 et 2 caractérisée par le fait que le diamètre de la tige axiale 16' est plus faible au niveau des sièges de clapet grand débit - gaz naturel S'a - qu'au niveau du siège de clapet grand débit butane - propane 8'b.