Brevet FR2462635A1 — publié le 19810213

- 1.- L'invention est relative aux dispositifs de commande des vannes destinées à alimenter en gaz combusti- ble sous pression les brûleurs d'appareils à gaz tels que les chauffe-eau, les chauffe-bains et les chaudières destinées au chauffage central par circulation d'eau chaude dans des radiateurs. Elle concerne plus spécialement, parmi ces dispo- sitifs de commande, ceux pour lesquels les vannes en ques- tion sont commandées électriquement à partir d'une tension continue, cette tension étant de préférence obtenue par redressement de la tension alternative du secteurs On sait l'importance qu'il y a à contrôler l'ouverture de telles vannes: en particulier, après leur ouverture, elles doivent être impérativement refermées si le gaz qu'elles libèrent ne s'allume pas. L'invention a pour but de rendre les dispositifs de commande du genre en question tels qu'ils assurent une sécurité absolue tout en étant de construction particuliè- rement simple, robuste, peu encombrante et peu onéreuse. Les dispositifs de commande de vanne du genre en question comprennent d'une façon connue en soi un circuit d'alimentation électrique de la vanne propre à relier celle-ci, aux fins de son ouverture, à une source de tension électrique à travers un interrupteur de commande et ils sont caractérisés selon l'invention en ce qu'ils comprennent en outre: un condensateur présentant une capacité telle qu'à partir de son état électriquement chargé, sa décharge dans la vanne assure l'ouverture de celle-ci pendant une durée prédéterminée T0 comprise entre 1 et 5 s; un circuit électri- que, comportant un commutateur à deux positions, agencé de façon telle que, pour l'une des deux positions de ce commu- - 2 - tateur, le condensateur soit chargé à partir de la source et aue, pour l'autre position dudit commutateur, le conden- sateur soit déchargé dans la vanne-; des moyens asservis à la commande de l'allumage de l'appareil pour commander les déplacements de ce commutateur de sa première à sa seconde position au début des périodes d'allumage; et des moyens asservis à l'allumage effectif du gaz délivré par la vanne pour fermerun interrupteur de commande et faire ainsi prendre par la source le relais du condensateur aux fins d'alimentation électrique de la vanne. Dans des modes de réalisation préférés, on a recours en outre à l'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes: - le circuit ci-dessus comprend un premier organe unidirectionnel interposé entre la source et le commutateur dans le sens permettant la charge du condensateur par cette source, un second organe unidirectionnel irterposé entre le commutateur et la vanne dans le sens permettant la dé- charge du condensateur dans cette -vanne, et un tronçon de conducteur interposé entre un premier point situé entre la source et le premier organe unidirectionnel et un second point situé entre le second organe unidirectionnel et la vanne, ce tronçon comportant lui-même un troisième organe unidirectionnel monté dans le sens permettant l'alimentation de la vanne à travers lui à partir de la source et un inter- rupteur électrique asservi à l'allumage effectif du gaz, - le dispositif comprend un allumeur de gaz et des moyens pour asservir l'excitation de cet'allumeur aux déplacements du commutateur, - les moyens de commande du commutateur sont agencés de façon à exploiter les déplacements d'un clapet- gaz propre à admettre le gaz combustible au brûleur de l'appareil, - dans un dispositif de commande selon l'alinéa précédent appliqué à un chauffeeau ou à une chaudière de chauffage central à eau chaude, les déplacements du clapet- gaz sont asservis d'une façon connue en soi à la circula- tion effective de l'eau dans le corps de chauffe de l'ap- pareil, 24;2635 -3- - la tension d'alimentation du dispositif étant la tension alternative du secteur à 220 V et la puissance élec- trique consommée par la vanne étant de l'ordre de 5 à 50 W, la capacité du condensateur est comprise entre 100 et 1.000 F, ce condensateur étant de préférence d'un type électrochimiaue. L'invention comprend, mises à part ces disposi- tions principales, certaines autres dispositions qui s'uti- lisent de préférence en même temps et dont il sera plus explicitement question ci-après. Dans ce qui suit, l'on va décrire un mode de réalisation préféré de l'invention en se référant au des- sin ci-annexé d'une manière bien entendu non limitative. La figure unique de ce dessin montre très schéma- tiquement un dispositif établi selon l'invention pour com- mander la vanne d'alimentation en gaz combustible d'une chaudière de chauffage centralà eau chaude. La vanne en question a été désignée par la réfé- rence 1 sur ce schéma. Il s'agit d'une vanne de sécurité, laquelle est ouverte uniquement si elle est alimentée électriquement, toute absence d'alimentation électrique se traduisant par sa fermeture automatique. Le dispositif de commande de cette vanné est alimenté à partir de la tension alternative émise par une source 2, qui est notamment le secteur, et il comprend essentiellement: - un condensateur 3 de capacité suffisante pour que sa décharge dans la vanne puisse ouvrir celle-ci pendant une période prédéterminée To 0 - un commutateur 4 à deux positions monté de façon à relier le condensateur 3 soit à la source 2, soit à la vanne 1, un premier redresseur 5 interposé entre la source 2 et le commutateur 4 dans le sens permettant la charge de ce condensateur par la source, - et un second redresseur 6 interposé entre le commutateur 4 et la vanne 1 dans le sens permettant la dé- charge du condensateur dans la vanne. - 4 - Le condensateur 3 est notamment du type électro- chimique et sa capacité dépend des tensions mises-en jeu et de la puissance électrique consommée par la vanne pour son ouverture: dans le cas o la source 2 est le secteur, c'est- à-dire une source de tension alternative à 220 V, si la puissance en question est de l'ordre d'une dizaine de W, ladite capacité est comprise entre 300 et 400 puF, mais, toutes choses égales par ailleurs, ladite capacité serait fois plus élevée si la tension d'alimentation avait une valeur 10 fois plus faible. La période TO est généralement comprise entre 1 et 5 s et est de préférence de l'ordre de 3 secondes. On voit encore sur le dessin: - un interrupteur général 7, - et une résistance de charge 8 montée entre le redresseur 5 et le commutateur 4. On reviendra plus loin sur les autres éléments représentés sur le dessin, ceux qui ont été décrits ci- dessus permettant de faire comprendre le principe général de fonctionnement du dispositif, qui est le suivant. Au repos, c'est-à-dire lorsque la vanne 1 est fermée et qu'aucun débit de gaz n'est donc délivré à l'ap- pareil, le commutateur 4 est dans sa première position, qui a été illustrée en traits pleins sur le dessin, pour laquel- le le condensateur 3 est relié à la source.2; si l'inter- rupteur général 7 est fermé, ce condensateur se charge alors électriquement au maximum à travers les composants 5 et 8. La commande de l'allumage se traduit par le bascu- lement du commutateur 4 de sa position ci-dessus à sa se- conde position, illustrée en tirets: le condensateur 3 se décharge aussitôt dans la vanne 1 à travers le composant 6, ce aui ouvre cette vanne, et ce pendant la période T. Si, au cours de cette période T0, l'alimentation électrique de la vanne 1 n'est pas relayée par d'autres moyens sensibles à l'allumage effectif du gaz sous pression délivré par la vanne, cette dernière se referme obligatoi- rement: il est en effet impossible que le condensateur 3 décharge dans la vanne une énergie électrique supérieure - 5 - à celle qu'il a emmagasinée au préalable. La sécurité de ce type d'alimentation est donc absolue, ce qui représente un avantage capital. Sur le dessin, on a schématisé un mode de réali- sation complet et particulièrement avantageux mettant en oeuvre le principe exposé ci-dessus. Dans ce mode de réalisation: - un tronçon de fil conducteur 9 relie un premier point M situé entre la source 2 et le redresseur 5 à un second point P situé entre le redresseur 6 et la vanne 1, tronçon comprenant d'une part un troisième redresseur 10 monté dans le sens qui permet l'alimentation à travers lui de la vanne 1 à partir de la source 2 et d'autre part l'interrupteur Il d'un relais 12, - le basculement du commutateur 4 assure simul- tanément l'excitation d'un allumeur 13, ce qui a été sym- bolisé par la flèche Fe - l'allumage effectif, à l'aide de cet allumeur 13, du gaz délivré à travers successivement la vanne 1 et le brûleur 14 de l'appareil, est détecté par un organe 15, - et cet organe 15 est associé au relais 12 ci- dessus de façon telle que seule la présence effective d'une flamme se traduise par l'excitation de ce relais et la fermeture de son interrupteur 11, ce qui est schématisé par la flèche G, l'absence de l'extinction de ladite flamme assurant au contraire automatiquement l'ouverture dudit interrupteur 11. Le temps de réponse de la chaîne F,'13, 15, G, Il est inférieur à la période T0, de sorte que, si le gaz délivré par le brûleur 14 est correctement allumé, l'alimen- tation électrique de la vanne 1, amorcée par la décharge du condensateur 3, est relayée par la source 2 à travers les éléments 9, 10, Il avant épuisement total de l'énergie déchargée par ce condensateur. Bien entendu, si aucune flamme n'apparaît au brûleur 14 et/ou n'est détectée par l'organe 15 au cours de ladite période To0 l'interrupetur Il demeure ouvert et, après épuisement du condensateur 3 au terme de la période T0, - 6 - la vanne 1 est refermée, ce qui exige une intervention extérieure: tout risque de pollution et/ou d'explosion est donc écarté. Le retour du commutateur 4 en sa position initia- le peut être asservi à la cessation du phénomène auquel est asservi le déclenchement de l'allumage. Dans une application particulièrement intéressante schématisée sur le dessin, le phénomène en question est la circulation de l'eau dans une canalisation 16 destinée à être chauffée par le gaz du brûleur 14, canalisation faisant partie d'un chauffe-eau ou d'une chaudière destinée au chauf- fage central par circulation d'eau chaude dans des radiateurs 17 à l'aide d'une pompe 18. D'une façon connue en soi pour une telle applica- tion, une dépression créée par cette circulation d'eau agit sur la membrane 19 d'une valve différentielle 20, de façon à ouvrir un clapetgaz 21 interposé entre la vanne 1 et le brûleur 14, et ce sont les déplacements de ce clapet-gaz qui sont exploités pour commander, directement ou non, les basculements du commutateur 4: cette exploitation a été schématisée par le trait mixte H sur le dessin. On voit finalement qu'avec une telle installa- tion, la mise en marche de la pompe de circulation 18, due notamment à l'émission d'un signal de commande par un ther- mostat d'ambiance, entraîne successivement la circulation de l'eau dans l'installation, l'ouverture du clapet-gaz 21, le basculement du commutateur 4, l'alimentation et l'ouver- ture de la vanne I1par décharge du condensateur 3 dans celle-ei, etd= la distributiondceg sous pression par lebf EUr 14,1'ex- citation deel 'alảmeur 13,la détection cela flamie rrsttanteen15,lafemne- ture de l'interrupteur 11,et la prise en charge de l'alimenta- tion de la vanne par la source 2 à travers ce dernier. Si aucun allumage du gaz normalement délivré par la vanne 1 ouverte n'est observé pendant une période T consécutive à son ouverture, cette dernière se referme automatiquement, comme indiqué précédemment. En suite de quoi, et quel que soit le mode de réalisation adopté, on obtient finalement un dispositif 2' -7- de commande de vanne dont la constitutirin et le fonctionne- ment résultent suffisamment de ce qui précède. Un tel dispositif présente de nombreux avantages sur ceux existant jusqu'à ce jour, notamment en ce qui concerne la sécurité, le faible encombrement, la robustesse, la simplicité et le faible prix, vu que la plupart des élé- ments constitutifs peuvent être formés d'organes électro- niques. Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes de réalisation et d'application qui ont été plus spécialement envisagés; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes, notamment celles o le dispositif de commande de vanne décrit ci-dessus équiperait un appareil autre qu'un chauffe-eau, qu'un chauffe-bains, ou qu'une chaudière à circulation d'eau, appareil dans lequel la vanne serait encore commandée, non pas manuellement, mais automatiquement en fonction notamment du dépassement d'un seuil donné par un paramètre prédéterminé tel que le temps (minuterie) ou la température (thermostat). REVENDICATIONS 1.- Dispositif pour commander une vanne destinée à ali- menter en gaz combustible le brQleur d'un appareil à gaz,l'ou- verture de ladite vanne étant commandée par application sur celle-ci d'une tension électrique continue ou redressée à par- tir d'une source à travers un interrupteur de commande,carac- térisé en ce qu'il comprend un condensateur (3) présentant une capacité telle qu'à partir de son état électriquement char- gé,sa décharge dans la vanne (1) assure l'ouverture de celle- ci pendant une durée prédéterminée To comprise entre 1 et 5s; un circuit électrique,comportant un commutateur (4) à deux positions,agencé de façon telle que,pour l'une des deux posi- tions de ce commutateur, le condensateur soit chargé à partir de la source (2) et que, pour l'autre position dudit commuta- teur,le condensateur soit déchargé dans la vanne; des moyens (4) asservis à la commande de l'allumage de l'appareil pour commander les déplacements de ce commutateur de sa première à sa seconde position au début des périodes d'allumage;et des moyens (G)asservis à l'allumage effectif du gaz délivré par la vanne pour fermerun interrupteur de commande(I1) et faire ainsi prendre par la source le relais du condensateur aux fins d'alimentation électrique de la vanne. 2.- Dispositif de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit comportant le commutateur(4) comporte en outre un premier organe unidirectionnel(5)inter- - posé entre la source (2) et le commutateur(4) dans le sens per- mettant la charge du condensateur(3) -à partir de la source (2), muncord organe unidirectionnel (6) interposé entre le commuta- teur et la vanne(1) dans le sens permettant la décharge du condensateur dans cette vanne,et un tronçon de conducteur(9) interposé entre un premier point (M) situé entre la source et le premier organe unidirectionnel et un second point (P) situé entre le second organe unidirectionnel et la vanne,ce tronçon comportant lui-même un troisième organe unidirectionnel (10) monté dans le sens permettant l'alimentation de la vanne à travers lui à partir de la source et un interrupteur élëctri- aue (11) asservi à l'allumage effectif du gaz. 9 _ 3.- Dispositif de commande selon.l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comprend un allumeur de gaz (13) et des moyens (F) pour asservir l'excitation de cet allumeur aux déplacements du commuta- teur (4). 4.- Dispositif de commande selon l'une quelconque des précédentes revendications, caractérisé en ce que les moyens (H) de commande du commutateur sont agencés de façon à exploiter les déplacements d'un clapet-gaz (21) propre à admettre le gaz combustible au brûleur (14) de l'appareil. 5.- Dispositif de commande selon la revendication 4, appliqué à un chauffe-eau, à un chauffe-bains ou à une chaudière de chatffage central à eau chaude, caractérisé en ce que les déplacements du clapet-gaz (11) sont asservis d'une façon connue en soi à la circulation effective de l'eau dans le corps de chauffe (16) de l'appareil. 6.- Dispositif de commande selon l'une quelconque des précédentes revendications, caractérisé en ce que, la source électrique (2) étant le secteur (tension alternative à 220 V) et la puissance électrique consommée par la vanne étant de l'ordre de 5 à 50 W, la capacité du condensateur egt comprise entre 100 et 1000;uF, ce condensateur étant de préférence d'un type électrochimique.