Brevet FR2462660A1 — publié le 19810213

L'invention est relative aux dispositifs pour la com- mande contrôlée de l'ouverture et de la fermeture d'une van- ne de gaz combustible, alimentant notamment un brûleur de chauffe-eau, chauffe-bains ou chaudière de chauffage central à eau chaude, commande devant se traduire automatiquement par la fermeture de ladite vanne après un retard prédéterminé T consécutif à son ouverture si le gaz sous pression délivré par cette vanne n'a pas été allumé entre temps. Elle vise plus particulièrement, parmi ces disposi- tifs, ceux dont la commande est assurée par la fermeture d'un interrupteur électrique de commande et met en jeu successive- ment l'excitation d'un contacteur à relais propre à ouvrir la vanne en appliquant sur elle une tension redressée ou con- tinue, l'allumage du gaz sous pression distribué par la van- ne ainsi ouverte, la détection de la flamme correspondant au gaz ainsi allumé et la fermeture automatique de ladite vanne si cette détection n'est pas effective à la fin du retard T. Elle a pour but, surtout, de rendre totalement "posi- tive" la sécurité de ces dispositifs de commande de vanne, en ce sens que toute défaillance de ces dispositifs se traduit automatiquement par la fermeture des vannes correspondantes. Les dispositifs de commande du genre en question se- lon l'invention sont essentiellement caractérisés en ce qu'ils comportent, en plus du contacteur à relais excité à partir de la fermeture de l'interrupteur de commande et agencé de façon à ouvrir la vanne en appliquant sur elle une tension redressée ou continue pendant une durée maximum égale à To, un second contacteur à relais asservi à la détection des flammes dues à la combustion du gaz distribué par la vanne ainsi ouverte, agencé de façon à relayer le premier contacteur aux fins d'ouverture de la vanne dès que cette détection est effective en appliquant à son tour sur cette vanne une tension redres- sée ou continue. Dans des modes de réalisation préférés, l'on a recours en outre à l'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes: - les plots qui sont reliés par chacun des contacts du second contacteur à relais lorsque l'alimentation électrique de la vanne est assurée à travers eux, sont, tant que le premier contacteur n'est pas excité, branchés en série avec une sour- ce de tension redressée ou continue montée en sens inverse de façon.telle que, si l'un de ces contacts n'est pas en sa position de repos avant l'allumage effectif du gaz, un court- circuit soit automatiquement créé, faisant sauter un élément disjoncteur de protection, - dans un dispositif de commande selon l'alinéa précédent, le déclenchement du premier contacteur est postérieur d'un court retard t0 à la fermeture de l'interrupteur de commande, - dans un dispositif de commande selon au moins l'alinéa qui précède le précédent, l'excitation d'un allumeur de gaz est effectuée à travers un contact au repos du second contacteur, - il est prévu un disjoncteur de protection agencé de façon à être déclenché au bout d'une période T1 consécutive à l'ex- citation du premier contacteur si le second contacteur n'a pas été excité pendant cette période T1, et le circuit qui assure l'excitation du premier contacteur à partir de la fer- meture de l'interrupteur de commande comprend un organe de verrouillageélectrique susceptible d'être rendu conducteur - exclusivement par l'éclairage provenant d'un élément lumineux alimenté électriquement à travers l'élément sensible du dis- joncteur, - dans un dispositif de commande selon l'alinéa précédent, l'alimentation électrique du disjoncteur est effectuée à travers un contact au repos du second contacteur, - l'alimentation électrique de la vanne due à l'excitation du premier contacteur est effectuée par simple décharge d'un condensa- teur oenformèemnt aux enseigneints du brevet Franc EN 79 19763 déposé le ler août 1979 par la demanderesse. L'invention comprend, mises à part ces dispositions principales, certaines autres dispositions qui s'utilisent de préférence en même temps et-dont il sera plus explicite- ment question ci-après. Dans ce qui suit, l'on va décrire un mode de réalisa- tion préféré de l'invention en se référant au dessin ci- annexé d'une manière bien entendu non limitative. La figure unique de ce dessin montre, très schémati- quement, un dispositif de commande de vanne à gaz combusti- ble établi conformément à l'invention. La vanne 1 à commander est propre à distribuer un gaz combustible sous pression au brûleur d'un appareil à gaz com- bustible tel que notamment, un chauffe-eau, un chauffe-bains ou une chaudière de chauffage central à eau chaude. Il s'agit d'une vanne de sécurité en ce sens qu'elle s'ouvre uniquement lors de l'application sur elle d'une ten- sion continue ou redressée V, toute absence d'alimentation électrique de cette vanne se traduisant par sa fermeture. De façon connue en soi, l'application de cette tension V sur la vanne 1 est assurée par l'excitation d'un contacteur à relais 2, excitation ellemême commandée par la fermeture d'un interrupteur électrique de commande 3. Cette fermeture est elle-même asservie à la circula- tion de l'eau dans le corps de chauffe de l'appareil à gaz, circulation due à un puisage d'eau chaude (cas des chauffe- eau ou chauffe-bains) ou à la mise en marche d'une pompe de circulation 4 (cas des chaudières de chauffage central): à cet effet, une dépression créée par cette circulation est exploitée par un système à valve différentielle pour action- ner ledit interrupteur 3. Dès ouverture de la vanne 1, celle-ci distribue au brûleur de l'appareil un gaz combustible sous pression. On synchronise avec le début de cette ouverture l'ex- citation d'un allumeur 5 propre à allumer le gaz-ainsi dis- tribué. On sait l'importance attachée à l'allumage effectif de ce gaz: en particulier, si cet allumage n'est pas assuré au bout d'une période T (comprise entre 1 et 5 secondes, de préférence de l'ordre de 3 secondes) consécutive à l'ouver- ture de la vanne, il faut que cette dernière se referme auto- matiquement. On prévoit donc un détecteur 6 de flamme pour vérifioe si l'allumage en question est effectif ou non et c'est seu- lement dans le cas o cet allumage est obtenu avant l'expi- ration de la période T que des moyens asservis à la sortie de ce détecteur maintiennent l'alimentation électrique de la vanne 1: des moyens de temporisation ou analogues sont pré- vus pour faire cesser l'application de la tension V sur la vanne, due à la simple excitation du contacteur 2, à la fin de la période T0. L'invention a pour but d'assurer la sécurité positive totale d'un tel ensemble en ce sens que toute défaillance se traduise automatiquement par la fermeture de la vanne. Les moyens asservis à la sortie du détecteur de flam- me 6 comprennent-eux-mêmes un second contacteur à relais 7 propre, lui aussi, à appliquer sur la vanne 1 une tension continue ou redressée V' propre à ouvrir cette vanne, tension présentant la même amplitude que la tension V, mais engen- drée éventuellement d'une manière différente. Dans le cas présent, cette tension V' est celle W en- gendrée par le réseau ou secteur 8 (savoir Généralement une tension alternative d'amplitude 220 Volts) et redressée à travers un organe unidirectionnel 9 tel qu'une diode. (Dans un souci de simplicité, cet organe unidirection- nel et ceux du même genre seront désignés dans la suite par le vocable "diode", mais ce d'une manière non limitative, tous autres organes unidirectionnels ou redresseurs pouvant être également envisagés pour les constituer). La tension V,quant à elle, pourrait être engendrée de manière analogue à la tension V' à travers un organe de tem- porisation approprié. Mais-elle est de préférence engendrée ici de la ma- nière qui a été enseignée dans le brevet France ci-dessus, c'est-à-dire par décharge d'un condensateur 10 à travers une diode 11, ce condensateur étant lui-même, avant actionnement- du contacteur 2 ou plus généralement tant que celui-ci n'est pas excité, chargé à partir du secteur 8 à travers une diode 12 et une résistance de charge 13. Pour que le système ci-dessus soit sûr, il est néces- saire que le second contacteur à relais 7 soit déclenché uni- quement en réponse.à une détection réelle de flamme. En particulier il est nécessaire que ce déclenchement ne soit pas provoqué par simulation d'une flamme, c'est-à- dire par émission d'un signal électrique élaboré faussement par le détecteur 6 avant même l'ouverture de la vanne 1. Il est nécessaire également que les contacts mobiles de ce contacteur 7 soient bien revenus en leur position de repos après l'actionnement précédent de ce contacteur. Une sécurité totale vis-à-vis de chacun de ces deux -défauts est automatiquement assurée, selon l'invention, en montant en série chacun desdits contacts mobiles, lorsqu'ils se trouvent en leur position active (c'est-à-dire correspon- dant à l'état excité du contacteur 7) et qu'à la fois le premier contacteur 2 se trouve au repos, avec une source de tension continue ou redressée montée en sens inverse, de fa- çon à provoquer alors un court-circuit faisant sauter un fu- sible 14 de protection de l'installation.- Sur la figure, les contacts en question, au nombre de deux, ont été désignés par les références 71 et 72 Le premier contact 71 est relié aux bornes du secteur 8 à travers un contact au repos 21 du contacteur 2 et deux diodes 15 et 16 en série, montées toutes les deux en sens inverse de la diode 9, la diode 15 étant en outre montée en parallèle sur la vanne 1. Quant au second contact 72, il est relié aux bornes du secteur 8 à travers également le contact 21 au repos et deux autres diodes 17 et 18 également montées en série et en sens inverse de la diode 9. Le fonctionnement de cette sécurité est le suivant. Lors du démarrage de l'installation, alors que le pre- mier contacteur 2 est encore au repos, le second contacteur 7 doit l'être également, l'excitation de ce dernier n'étant prévue qu'après allumage du gaz distribué par la vanne 1, puis détection de cet allumage en 6, ce qui suppose que la- dite vanne est ouverte par l'excitation du premier contac- teur 2. Si donc l'un des contacts 71 et 72 se trouve alors en sa position de travail, c'est qu'il existe un défaut quel- que part, soit que ledit contact soit resté "collé" après un fonctionnement précédent, soit que le détecteur 6 ait élaboré prématurément un signal d'excitation du contacteur 7, analogue à celui dû à la présence d'une flamme: ce dé- faut est immédiatement sanctionné par la création d'un court-circuit à travers le contact en mauvaise position, court-circuit qui fait sauter le fusible 14. Il faut alors faire appel à un réparateur pour remet- tre en marche l'installation après repérage et élimination du défaut. Le contrôle qui vient d'être décrit peut être réali- sé immédiatement après fermeture de l'interrupteur général 19 ou après fermeture de l'interrupteur 3, mais avant déclen- chement du premier contacteur 2, un petit retard t0, par exemple de l'ordre de la seconde, étant avantageusement pré- vu à cet effet entre ces deux dernières commandes. Dans le même ordre d'idées, une diode 20, montée en parallèle sur le condensateur 10, dans le même sens que la diode 15, permet de détecter, par rupture du fusible 14, un "collage" indésirable du contact 22 du contacteur 2 en sa po- sition de travail à travers la succession des composants sui- vants: diode 11, contact 71 au travail, diode 16 et contact 21 au repos. Les éventuels "collages" indésirables de ce dernier contact 21 en sa position de travail sont contrôlés d'une au- tre façon qui va être maintenant décrite. Si au bout d'une période T1, par exemple de l'ordre de secondes, consécutive au déclenchement du premier contac- teur 2, le second contacteur 7 n'a Das été déclenché, c'est que la détection de flamme à laquelle est asservi ce dernier déclenchement n'a pas été observée. Dans ce cas, la vanne 1 a été refermée au terme de la période T0 qui est plus courte que la période T1 et commence en même temps que celle-ci, mais l'installation demeure sous tension: il faut alors la débrancher et déclencher une aler- te pour rendre nécessaire une intervention extérieure en vue de la réparation de la panne (laquelle peut être due à un au- tre phénomène qu'un défaut d'allumage, par exemple à un man- que de gaz). On prévoit à cet effet un disjoncteur 21, notamment du type thermique ou temporisé, ayant le même r8le que le fusi- ble 14 ci-dessus et dont l'élément sensible (à la température ou au temps) est alimenté dès déclenchement du premier con- tacteur 2 à partir du secteur 8 à travers le contact 21 au travail, une diode 22 et le contact 72 au repos. L'intégrité de ce circuit d'alimentation du disjonc- teur présente une grande importance. Pour que sa coupure éventuelle interdise le fonction- nement de l'installation, on a recours, suivant une intéres- sante disposition de l'invention, au stratagème suivant. La bobine du contacteur 2 est excitée électriquement, sous le contrôle de l'interrupteur 3, à partir du secondaire d'un transformateur 23 dont le primaire est alimenté par le secteur 8. Cette alimentation est effectuée à travers un organe de barrage optoélectronique schématisé sur le dessin par un photothyristor 24 dont la porte est connectée à une résistan- ce 25. Ce barrage ne peut être supprimé que si l'élément pho- tosensible 24 est éclairé à partir d'une lampe 26, telle qu' une diode photoluminescente, laquelle lampe ne peut être ali- mentée électriquement, à partir du secteur, qu'à travers l'é- lément sensible du disjoncteur 21, ainsi qu'à travers la dio- de 22 et le contact 72 au repos. Ce couplage optique entre la lampe 26 et l'élément photosensible 24, schématisé par la flèche brisée 0, permet de transmettre sélectivement et sûrement une instruction d'un circuit sous moyenne tension (220 Volts) à un circuit sous basse tension (par exemple 24 Volts), et ce sans apporter au- cune perturbation à ces circuits. Grâce à cette disposition, le premier contacteur 2 ne peut être excité que si le disjoncteur 21 et son circuit d'a- limentation sont intacts et prêts à assurer leur mission de protection, ce qui constitue un nouvel avantage important de 1 'invention. On constate en outre qu'un éventuel "collage" indési- rable du contact 21 en sa position de travail se traduit par l'alimentation du disjoncteur 21 de la manière indiquée ci- dessus, ce qui déclenche ce dernier si l'allumage véritable du gaz n'entraîne pas l'excitation du second relais 7 avant la fin d'une période T1 consécutive audit collage. On voit encore sur le dessin: - une résistance 27 montée en série avec la lampe 26, - une autre résistance 28 montée en série avec l'allumeur 5 et avec une diode 29 montée dans le même sens que la diode 9, la valeur de cette résistance 28 étant nettement supérieu- re à celle de la résistance 27 de façon telle que la lampe 26 ne puisse être alimentée suffisamment, pour assurer son rôle de vérification, qu'à travers l'élément sensible du dis- joncteur 21 et non pas à travers la résistance 28, trop éle- vée, qui est montée en parallèle sur cet élément sensible tant que le contacteur 7 est au repos, - une résistance variable 30, permettant de régler la durée T1, montée en série avec l'élément sensible du disjoncteur 21, l'ensemble de cette résistance variable et de cet élément sensible étant monté en parallèle sur la diode 17 ci-dessus, - un voyant lumineux 31 monté en parallèle sur les éléments 14 et 21, de façon à signaler la rupture de l'un de ces élé- ments, - et un rectangle E symbolisant l'ensemble des circuits élec- troniques propres, les uns à transformer l'information "dé- tection de flamme" du détecteur 6 en l'excitation électrique du contacteur 7, et les autres à élaborer, en association avec les deux composants 24 et 25, l'excitation électrique du 2Q contacteur 2 à partir du secondaire du transformateur 23 lors de la fermeture de l'interrupteur 3. Comme il va de soi et comme il résulte d'ailleurs dé- jà de ce qui précède, l'inventi-on ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus spécialement envisagés; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes, notamment celles o l'élément photosen- sible 24 ne serait pas un photothyristor, mais un phototran- sistor, une résistance étant alors prévue entre les deux plats destinés à coagir alternativement avec le contact mobile 72 selon la position de ce dernier. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour la commande contrôlée de l'ouver- ture d'une vanne de gaz combustible, ladite commande étant assurée par la fermeture d'un interrupteur électrique et met- tant en jeu successivement l'excitation d'un contacteur à relais propre à ouvrir la vanne en appliquant sur elle une tension redressée ou continue, l'allumage du gaz sous pres- sion distribué par la vanne ainsi ouverte, la détection de la flamme correspondant au gaz ainsi allumé et la fermeture automatique de ladite vanne si cette détection n'est pas ef- fective à la fin d'une période T d'ouverture de cette vanne, caractérisé en ce qu'il comporte, en plus du contacteur à re- lais ci-dessus (2), un second contacteur à relais (7) asser- vi à la détection (en 6) des flammes dues à la combustion du gaz distribué par la vanne (1) ouverte et agencé de façon à relayer le premier contacteur aux fins d'ouverture de la van- ne dès que cette détection est effective en appliquant à son tour sur cette vanne une tension redressée ou continue. 2. Dispositif de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce que les plots qui sont reliés par chacun des contacts mobiles (71 7 2 du second contacteur à relais (7) lorsque l'alimentation électrique de la vanne est assu- rée à travers eux, sont, tant que le premier contacteur (2) n'est pas excité, branchés en série avec une source de ten- sion redressée ou continue montée-snsens inverse (8, 15, 16; 8, 17, 18) de façon telle que, si l'un de ces contacts n'est pas en sa position de repos avant l'allumage effectif du gaz, un court-circuit soit automatiquement créé, faisant sauter un élément disjoncteur de protection (14). 3. Dispositif de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce que le déclenchement du premier contacteur (2) est postérieur d'un court retard to à la fermeture de l'interrupteur de commande (3). 4. Dispositif de commande selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'excitation d'un allumeur de gaz (5) est effectuée à travers un contact au repos (71) du second contacteur (7). 5. Dispositif de commande selon l'une quelconque des précédentes revendications, caractérisé en ce qu'il comprend un disjoncteur de protection (21) agencé de façon à être dé- clenché au bout d'une période T1 consécutive à l'excitation du premier contacteur (2) si le second contacteur (7) n'a pas été excité pendant cette période T1, et en ce que le circuit qui assure l'excitation du premier contacteur à partir de la fermeture de l'interrupteur de commande comprend un organe de verrouillage électrique (24) susceptible d'être rendu conduc- teur exclusivement par l'éclairage provenant d'un élément lu- mineux (26) alimenté électriquement à travers l'élément sen- sible dudit disjoncteur. 6. Dispositif de commande selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'alimentation électrique du disjonc- teur (21) est effectuée à travers un contact au repos (72) du second contacteur (7); 7. Dispositif de commande selon l'une quelconque des précédentes revendications, caractérisé en ce que l'alimenta- tion électrique de la vanne due à l'excitation du premier contacteur est effectuée par simple décharge d'un condensa- teur (10) conformément aux enseignements du brevet France n0 79 19763.