Brevet FR2465954A3 — publié le 19810327

FR 2465954 A3 19810327 FR 8019992 A 19800917 La présente invention concerne un contrôleur automatique de flamme alimenté par une tension alternative pour assurer, dans un appareil de chauffage automatique, la surveillance de brûleurs à mazout ou à gaz, contrôleur qui comporte un détecteur de flamme pouvant être, au choix, un tube à rayons ultraviolets ou un détecteur d'ionisation, et qui comporte également un amplificateur et un relais à flamme, tandis qu'au détecteur de flamme, pendant les intervalles de non-fonc- tionnement sans flamme et pendant le programme de démarrage de l'appareil de chauffage automatique, est appliquée une tension de détecteur élevée par rapport à la tension alternative d'alimentation ainsi que par rapport à la tension en service, c'est-à-dire en présence de la flamme. Selon la demande de brevet allemand publiée après examen I 255 844, il est connu d'appliquer à des tubes à rayons ultraviolets utilisés pour la surveillance d'une flamme, pour des raisons de sécurité, pendant les intervalles de non-fonctionnement d'un brûleur, une tension plus élevée que pendant le temps au cours duquel une flamme doit être indiquée. La tension nécessaire pour les deux états à l'entrée du tube à rayons ultraviolets est genéralement plus élevée que la tension alternative du secteur d'alimentation qui est, par exemple, de 220 V. En conséquence, dans les montages jusqu'à présent connus, on a utilisé pour engendrer les tensions désirées des transformateurs munis de prises appropriées. De tels montage occupent un grand volume, car les transformateurs alimentés par le secteur, eu egard à la résistance nécessaire à la tension de choc, doivent être dimensionnés suffisamment largement. Si les transformateurs, pour économiser les prises, sont équipés d'une résistance additionnelle pouvant entre shuntée, alors il apparaît aux bornes de celle-ci une tension efficace relativement grande qui peut conduire à des élévations de température indésirables. Comme, en outre, pour permettre de reconnat- tre un court-circuit dans le circuit du détecteur, le montage ne doit exclusivement fonctionner qu'avec une tension alternative , des montages doubleurs de tension à condensateur et diodes, qu'il est connu d'utiliser pour économiser un transformateur, ne sont pas admissibles. Dans l'état actuel de la technique, la plupart des contrôleurs automatiques de flamme fonctionnant avec des tubes à rayons ultraviolets sont également prévus pour la connexion de détecteursd"ionisation. toutefois, comme on ne peut faire fonctionner ces derniers que par rapport à la terre, car les tubes de brû- leur sont toujours mis à la terre, on a généralement prévu des bornes spéciales permettant la connexion sélective du type de détecteur désiré. Dans le cas où, pour des raisons d'encombrement, on se trouve en pre- sence de la nécessité de raccorder les deux types de détecteurs aux mêmes bornes de connexion, alors la connexion des tubes à rayons ultraviolets doit également être mise à la terre sur l'un de ses côtés. Cela n'a été possible jusqu'à présent qu'avec des appareils comportant un transformateur ou fonctionnant avec des diviseurs de tension à forte chaleur de dissipation. L'invention a pour objet de créer un montage pour contrôleur automatique de flamme dans lequel, à peu de frais, avec un faible développement de chaleur et dans un espace réduit, une tension élevée en deux échelons par rapport à la tension du secteur peut être recueillie pour le circuit du détecteur et dans lequel, par l'intermédiaire de la mSme paire de bornes, on peut connecter, soit un tube à rayons ultraviolets, soit un détecteur d'ionisation. A cet effet, suivant l'invention, un circuit oscillant série est branché sur la tension alternative d'alimentation, tandis que la tension de détecteur nécessaire à la surveillance de la flamme est recueillie sous la orme d'une tension partielle du circuit oscillant série, et en ce que des moyens sont prévus pour influer sur les propriétés du circuit oscillant série en vue de modifier la tension de détecteur pendant les intervalles de non-fonctionnement et le programme de démarrage, d'une part, et pendant les périodes de service, d'autre part. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui suit et à l'examen du dessin joint qui en représente, à titre d'exemples.non limitatifs, deux formes d'exécution. Sur ce dessin les Figures 1 et 2 représentent chacune un schéma de câblage d'un controleur automatique de flamme suivant l'invention. Dans la mesure où il s'agit de parties identiques, on a utilisé les mêmes caractères de référence sur les deux figures. On va tout d'abord décrire le schéma de cablage de la Fig. 1 A deux bornes de connexion 1 et 2 agit la tension alternative d'alimentation, dénommée ci-après "tension UI", sur laquelle est branché, par l'intermédiaire d'un commutateur 3, un circuit oscillant série constitué par le montage en série d'une bobine de choc 4 en tant que charge inductive, d'un condensateur 5 en tant que charge capacitive, et d'une première résis tance 6 en tant que charge active.Le commutateur 3 shunte, dans sa position de fermeture représentée, une seconde résistance 7 qui, lorsque le commutateur 3 est ouvert, se trouve également branchée dans le circuit oscillant série mais qui, en même temps, en tant que partie d'un diviseur de tension décrit plus loin, applique au circuit oscillant série 4, 5, 6, par l'intermédiaire d'une prise 7a, une tension alors réduite URs Le contrôleur automatique de flamme comporte un tube à rayons ultraviolets 8 qui, monté en série avec une diode 9, forme, en tant qu'unité commune, un détecteur de flamme 10.Une tension d'alimentation agissant sur le détecteur de flamme 10, dénommée ciaprès "tension de détecteur UF" est recueillie, en tant que tension partielle du circuit oscillant série, sur celui-ci et cela principalement par l'intermédiaire de la charge capacitive, c'est-à-dire par l'intermédiaire du condensateur 5. Dans l'exemple décrit, cette prise s'effectue par l'intermédiaire du condensateur 5 et de la résistance 6, car cela est avantageux au point de vue technique de montage. A cet effet, un premier conducteur d'amenée 11 est connecté au détecteur de flamme 10 avec la borne 2, tandis qu'un second conducteur d'amenée 12 aboutit à une borne 13. La borne -13 est connectée, par l'intermédiaire du montage en série d'un condensateur 14 et d'une résistance 15, à un point de jonction 16 entre labobine de choc 4 et le condensateur 5 du circuit oscillant série. La résistance 15 sert de limiteur de courant et le condensateur 14 sert à la séparation du courant continu. En parallèle avec le détecteur de flamme 10 est monté un ensemble en série comprenant une résistance 17 et un condensateur 18. L'état de charge au condensateur 18 influe sur un amplificateur 19. Une entre 20 de l'amplificateur 19 est polarisée par une tension recueillie sur le circuit oscillant série, de telle manière qu'un relais à flamme 21 commandé par l'amplificateur 19 n'est tout d'abord pas excité. Â cet effet, une prise 22 située à la jonction entre le condensateur 5 et la résistance 6 du circuit oscillant serie conduit, par l'intermédiaire du montage en série d'une résistance 23 et d'une première diode 24, à l'en- tree 20 de l'amplificateur.La jonction entre la diode 24 et la résistance 23 est en outre reliée, par une seconde diode 25 de pôles opposés à ceux de la première diode 24, au point de jonction entre le condensateur 18 monté en parallèle avec le détecteur de flamme 10 et la résistance 17. Les deux diodes 24 et 25 découplent ainsi l'entrée 20 de l'amplificateur du montage de surveillance. L'alimentation de l'amplificateur 19 s'effec- tue également à partir de la tension UN. Ledit amplificateur forme avec ses deux conducteurs d'alimentation 26 et 27, conjointement avec une diode 28, une résistance 29 et la résistance 7, qui sont toutes montées en série entre les bornes de connexion 1 et 2, un diviseur de tension 7, 29, 28, 19, sur lequel la prise 7a permet de recueillir la tension réduite URs. En outre, le conducteur d'alimentation 26 est relié à la borne de connexion 2. Du fait que le conducteur d'amenée Il du détecteur de flamme 10 est relié à la borne 2, c'est-àdire au conducteur neutre de la tension du secteur et, par conséquent, à une prise de terre, on peut également brancher aux mêmes bornes 13 et 2, au lieu du détecteur de flamme 10 muni du tube à rayons ultraviolets 8, un détecteur d'ionisation 30. Le contrôleur automatique de flamme de la Fig. 1 fonctionne comrae suit : en l'absence de tension ainsi que pendant les intervalles de non-fonctionnement et pendant le programme de démarrage, le commutateur 3 se trouve dans la position représentée. Dès que la tension UN est appliquée, m8me si aucun ordre de démarrage -de brûleur n'a encore été donné, le contr81eur automatique de flamme surveille en permanence Si aucune flamme n'est présente (test de flamme étrangère) et si le tube à rayons ultraviolets 8 ne s'allume pas (test de tube). Le circuit oscillant série, constitué par la bobine de choc 4, le condensateur 5 et la résistance 6, reçoit directement pendant ce temps la tension UN.Le circuit oscillant série est calculé de telle manière que sa fréquence de résonance soit légèrement supérieure à la fréquence de la tension UN. Dans cet état, dans lequel aucune flamme ne doit encore etre présente, on peut recueillir, au point de jonction 16, une différence de potentiel par rapport à la borne 2, qui rend la tension de détecteur UF légèrement plus élevée que la tension UN. La tension active aux bornes de la résistance 6 est alors relativement faible et, par conséquent, il en est de même du développement de chaleur se produisant dans la résistance 6. Âvec un contrleur automatique de flamme en bon état de fonctionnement, et sous la condition préalable qu'aucune flamme ne soit présente, la tension de détecteur UF ne peut produire aucun passage de courant à travers le tube à rayons ultraviolets 8 ou à travers le détecteur d'ionisation 30. Au condensateur 18 est alors appliquée une tension alternative et un courant passant, à partir de la prise 22, par l'intermédiaire de la résistance 23 et de la diode 24, jusqu'à l'entrée 20, assure que le relais à flamme 21 reste désexcité, c'est-à-dire qu'il se trouve dans son état indiquant l'absence de flamme. Cela constitue l'état initial du contrôleur automatique de flamme, qui seul permet un démarrage du brûleur. Après un ordre de démarrage du bruleur, à la fin du programme de démarrage, ctest-à-dire à la fin du temps d'aération préalable, le commutateur 3 est actionné. D'une part, ce commutateur sert à influer sur les propriétés-du circuit oscillant série 4, 5, 6 de telle manière que la tension de détecteur UB soit modifiée, et plus précisément réduite, par rapport à la valeur de cette tension pendant les intervalles de non-fonctionnement et pendant le programme de démarrage. Par ailleurs, le commutateur 3 retransmet, par son contact d'inversion, l'ordre de libération du combustible. L'ouverture du commutateur 3 produit divers effets a) La résistance 7 est additionnellement branchée dans le circuit oscillant série 4, 5, 6, ce qui modifie sa résistance effective et, par conséquent, sa largeur de bande. b) Si l'on considère la résistance 7 comme appartenant exclusivement au diviseur de tension 7, 29, 28, 19, alors il se produit une modification de la tension URs agissant sur le circuit oscillant série 4, 5, 6, car cette tension est maintenant recueillie au moyen de la prise 7a, en tant que tension partielle, sur le diviseur de tension 7, 29, 28, 19. Cette tension est ajustable en fonction du rapport de la grandeur de la résistance 7 à la résistance du reste (29, 28, 19) du diviseur de tension. c) La diode 28 du diviseur de tension 7, 9, 28, 19 qui alimente maintenant le circuit oscillant série 4, 5, 6 assure, par une petite superposition de courant continu, une préaimantation en courant continu de la bobine de choc 4. Cela implique une légère modification d'induc- tance et, par conséquent, une modification de la fréquence de résonance. Cela étant, le détecteur de flamme 10 a pour tâche, en dépit de la tension de détecteur UF réduitepar les influences a), b) et c) décrites ci-dessus, d'indiquer une flamme apparaissant entre temps. Le courant demi-onde de détecteur produit superpose, à la tension alternative aux bornes du condensateur 18, une tension continue négative. Le courant, qui parvenait jusqu'alors à l'entrée 20 de l'amplificateur par l'intermédiaire de la résistance 23 et de la diode 24, est supprimé et le relais à flamme 21 attire son armatures La bobine de choc 4 est calculée de telle manière pucelle fonctionne à la saturation.Elle noue alors un rible compensateur de variations de la tension UN et, en outre, la forme de la courbe de la tension de détecteur UP devient ainsi sensiblement semi-circulaire. Par rapport à une allure de courbe sinusoïdale, cela signifie que la tension d'allumage du tube à rayons ultraviolets est atteinte plus tôt et sa tension d'extinction plus tard, de sorte que l'aire tension-temps et, par conséquent, la valeur moyenne du courant traversant le détecteur sont agrandies. La mise en circuit décrite de la résistance 7 à l'état de service assure en outre, pendant la période transitoire, au cours de laquelle le circuit oscillant, outre l'oscillation forcée appliquée, effectue encore une oscillation propre au rythme de la fréquence naturelle, un fort amortissement désirable, qui fait disparaître très rapidement l'effet transitoire. Dans l'exemple de la Fig. 2, comme décrit ci-après, les connexions amplificateur-tension d'alimentation et le circuit oscillant série sqnt montés d'une manière différente de celle de la Fig. 1. Le reste du montage est inchangé. 'alimentation de l'amplificateur 19 est assurée par l'intermédiaire d'un redresseur Graetz 31 qui, chargé par le courant d'alimentation de l'amplificateur 19, sert de résistance effective au circuit oscillant série 33, 32, 31. A cet effet, les conducteurs d'alimentation 26 et 27 sont connectés aux sorties de courant continu du redresseur Graetz 31. Leurs connexions de courant alternatif forment, conjointement avec un condensateur 32 et une bobine de choc 33, comme précédemment, le circuit oscillant série sur lequel, comme sur la Fig. 1, l'alimentation pour la tension de détec teur UP est recueillie à une jonction 34.L'impédance du condensateur 32 et de la bobine de choc 33 du circuit oscillant série sert en même temps, dans cette disposition, de résistance additionnelle pour l'alimentation de l'amplificateur. Sour des raisons de techniques de montage, il est nécessaire, dans les appareils de chauffage automatiques, que le relais à flamme, lors d'une panne de secteur ou d'une chute de tension progressive, ne retombe que de façon différée et, par conséquent, qu'il ne se produise aucun déclenchement pour perturbation mais bien un nouveau démarrage normal après le retour de la tension On utilise à cet effet un condensateur non représenté sur les figures, monté en parallèle avec le relais à flamme 21 et qui, lors d'une panne de tension, se décharge sur ledit relais. Lors de la mise en circuit, le condensateur doit se recharger rapidement, à l'effet de quoi, lorsqu'on utilise un redressement des deux alternances, on peut choisir une résistance additionnelle plus grande que dans le cas d'un redressement d'une seule alternance.Cela implique un plus faible développement de chaleur de dissipation. L'impédance du condensateur 32 servant de résistance additionnelle et de la bobine de choc 33 peut par conséquent être choisie plus grande que lorsqu'on utilise un redressement d'une seule alternance. Pour la polarisation de l'amplificateur 19, comme décrit précédemment à propos de la Fig. 1, on utilise dans l'exemple de la Fig. 2 le montage en série d'un condensateur 35 et d'une résistance 36 qui sont connectés, d'une part, à une jonction 37 entre le condensateur 32 et le redresseur Graetz 31 et, d'autre part, au conducteur d'alimentation négatif 26. La prise 22 est située entre le condensateur 35 et la résistance 36. En parallèle avec le commutateur 3, lorsque celui-ci est fermé, se trouve, contrairement à l'exem- ple de la Fig. 1, au lieu de la seule résistance 7, le montage en série d'une résistance 38 avec un condensateur 39. En outre, en parallèle avec le circuit oscillant série, qui est constitué par la bobine de choc 33, le condensateur 32 et le redresseur Graetz 31 chargé par le courant d'alimentation de l'amplificateur 19, est disposé un autre montage en série comprenant une diode 40, une résistance de chauffage 41 de l'horloge de programme thermique et un commutateur supplémentaire (intérrupteur) 42. L'interrupteur 42 ainsi que le commutateur 3 et, éventuellement, d'autres points de contact sont constitués chacun par un jeu de contacts d'un relais 43 actionné lors du déroulement du programme de l'appareil de chauffage automatique. L'interrupteur 42 se ferme dès que le commutateur 3 est inversé et surveille la réduction correcte de la tension de détecteur UP à la valeur plus faible pendant le service, cependant que la résistance de chauffage 41 sert en même temps au test du condensateur 39. En cas de court-circuit du condensateur 39, à la fin du programme de démarrage, c'est-à-dire au début de la période de service, il passe non seulement le courant de charge de faible durée à décroissance exponentielle du condensateur 39, mais encore un courant permanent qui échauffe la résistance de chauffage 41 et, par conséquent, l'horloge de programme thermique jusqu'à provoquer un déclenchement pour perturbation. Une coupure dans le condensateur 39 ou la résistance 38 a pour effet que, lors de l'inversion du commutateur 3, l'ensemble du circuit de détecteur n'est plus sous tension, de sorte que, par manque d'indication de flamme, une mise hors circuit pour perturbation se produit. Le montage est ainsi à sécurité intrinsèque. La mise en service effective du condensateur 39 dans le circuit oscillant série 32, 33, 31 modifie la composante capacitive de celui-ci et, par consé- quent, sa fréquence de résonance, ce qui conduit à la réduction désirée de la tension de détecteur U. La résistance 38 montée en série avec le condensateur 39 sert uniquement de résistance de protection pour les contacts du commutateur 3 contre le courant de décharge du condensateur 39 lors de la fermeture des contacts. La résistance 38 est de valeur ohmique relativement faible et, par conséquent, d'un effet négligeable sur le circuit oscillant série 33, 32, 31. Les montages décrits permettent de choisir la fréquence de résonance du circuit oscillant série utilisé de telle manière que ce circuit oscillant soit capacitif à la fréquence de la tension UN, c'est-à-dire à la fréquence du secteur. L'inductance est en outre choisie telle que la tension appliquée à la bobine de choc 4 ou 33 soit maintenue suffisamment faible pour qu'il ne se pose aucun problème d'isolement de son enroulement et que celui-ci puisse être fabriqué à bon marché, tandis que la tension élevée désirable pour le fonctionnement du tube à rayons ultraviolets 8 peut être recueillie principalement aux bornes du condensateur 5 ou 32. Le circuit oscillant série fonctionne, contrairement aux circuits bouclons usuels, avec une grande largeur de bande. On obtient ainsi une allure plate des courbes de tension en fonction de la fréquence et leurs crêtes, pour la fréquence de résonance ae la charge capacitive et inductive s'éloignent davantage les unes des autres. Le maximum de tension aux bornes du condensateur 5 ou 32 peut alors être choisi voisin de la fréquence de service, tandis que la tension aux bornes de l'inductance est plus faible que dans un circuit oscillant de plus petite largeur de bande. Grâce à l'allure de courbes plate, on peut utiliser un montage de même dimensionnement aussi bien pour des secteurs à 50 Hz qu'à 60 Hz sans que des modifications inadmissibles de la tension de détecteur US se produisent. Pendant la période transitoire, au cours de laquelle le circuit oscillant, outre l'oscillation due à la fréquence du secteur effectue en outre une oscillation propre au rythme de la fréquence naturelle, on obtient des amplitudes légèrement plus grandes. Doute- fois, du fait que le circuit oscillant est dimensionné de telle manière que sa fréquence naturelle ne soit que légèrement supérieure aux fréquences de service, les amplitudes de la courbe enveloppe n' augmentent que légèrement et cet état disparaît très rapidement grâce à la grande largeur de bande et au fort amortissement qui en résulte. Les montages décrits sont en outre à sécurité intrinsèque, car des coupures sont reconnues en raison du montage en série et, lors d'un court-circuit d'un composant, une tension suffisante n'est plus appliquée au tube a rayons ultraviolets 8, de sorte que celui-ci ne peut plus devenir conducteur. - REVENDICATIONS 1 - Contrôleur automatique de flamme alimenté par une tension alternative pour assurer, dans un appareil de chauffage automatique, la surveillance de brûleurs à mazout ou à gaz, contrôleur qui comporte un détecteur de flamme pouvant autre, au choix, un tube à rayons ultraviolets ou un détecteur d'ionisation, et comporte également un amplificateur et un relais à flamme, tandis qu'au détecteur de flamme, pendant les intervalles de non-fonctionnement et pendant le programme de démarrage de l'appareil de chauffage automatique, est appliquée une tension de détecteur élevée par rapport à la tension alternative d'alimentation ainsi que par rapport à la tension en service, c'està-dire en présence de la flamme, ledit contrôleur automatique de flamme étant caractérisé en ce qu'un circuit oscillant -série (4, 5, 6; 33, 32, 31) est branché sur la tension alternative d'alimentation (UN), tandis que la tension de détecteur (U) destinée à assurer la surveillance de la flamme (10, 3Q) est recueillie, en tant que tension partielle du circuit oscillant série (4, 5, 6; 7, 32, 31), et en ce que des moyens (3, 7, 29, 28, 19; 3, 39) sont prévus pour influer sur les propriétés du circuit oscillant série en vue de modifier la tension de détecteur (U) pendant les intervalles de non-fonctionnement et le programme de démarrage, d'une part, et pendant les périodes de service d'autre part. 2 - Contrôleur automatique de flamme suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la tension partielle destinée à produire la tension de détecteur (UP) est recueillie principalement par l'intermédiaire de la charge capacitive (5; 32). 3 - Contrôleur automatique de flamme suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la fréquence de résonance du circuit oscillant série (4, 5, 6; )3, 32, 31) est, pendant les intervalles de non-fonctionnement, légèrement plus élevée que la fréquence de la tension alternative d'alimentation (UN). 4 - Contrôleur automatique de flamme suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen d'adaptation de la tension de détecteur (UP) est une résistance (7) pouvant être mise en circuit, qui modifie la résistance effective et, par conséquent, la largeur de bande du circuit oscillant série (4, 5, 6). 5 - Contrôleur automatique de flamme suivant la revendication 4, caractérisé en ce que le moyen d'adaptation de la tension de détecteur (UP) est constitué par un diviseur de tension réglable (7, 29, 28, 19) qui, au moyen d'une prise (7a), permet de modifier la tension (URS) agissant sur le circuit oscillant série (4, 5, 6). 6 - Contrôleur automatique de flamme suivant la revendication 1, caractérisé en ce que, pour permettre une adaptation de la tension de détecteur (ut), la fréquence de résonance est modifiable. 7 - Contr8leur automatique de flamme suivant la revendication 6, caractérisé en ce que, pour permettre une modification-de la fréquence de résonance, la grandeur de l'inductance de la charge inductive (33) est influençable. 8 - Contrôleur automatique de flamme suivant la revendication 7, caractérisé en ce que la modification de l'inductance s'effectue par préaimantation en courant continu d'une bobine de choc (33). 9 - Contrôleur automatique de flamme suivant la revendication 6, caractérisé en ce que, pour permettre une modification de la fréquence de résonance, la composante capacitive du circuit oscillant série (33, 32, 31) est modifiable. 10 - Contrôleur automatique de flamme suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'alimentation (26, 27) de l'amplificateur (15) est recueillie sur un élément (31) chargé par le courant d'alimentation de l'amplificateur (19) et servant de résistance effective du circuit oscillant série, et en ce que l'impédance de la bobine de choc (33) et du condensateur (32) du circuit oscillant série (33, 32, 31) sert en mme temps de résistance additionnelle pour l'alimentation (31, 27, 26) de l'amplificateur.