Brevet FR2504648A1 — publié le 19821029

La présente invention a pour objet un dispositif de sécurité pour appareil de chauffage au gaz. Les appareils de chauffage au gaz et notamment ceux à catalyse sont le plus souvent équipés de deux systèmes de sécurité débrayables en phase de démarrage dont l'un interdit l'alimentation en gaz du brûleur lorsque ce dernier n'est pas à une température suffisante et dont l'autre coupe l'alimentation en gaz du brûleur lorsque le taux d'oxygène ambiant atteint une valeur minimale prédéterminée. La première sécurité, appelée "sécurité thermostatique" peut être réalisée sous différentes formes. Selon une première possibilité, la sécurité thermos- tatique peut être réalisée par un thermostat à dilatation linéaire composé essentiellement de deux tiges à coefficients de dilatation très différents qui agissent sur une soupape. Si cet agencement donne des résultats satisfaisants, il n'est cependant pas sans présenter d'inconvénients. En effet, un thermostat à dilatation linéaire présente l'inconvénient d'être encombrant, de réglage délicat et complique singulièrement le circuit de gaz Sa fiabilité est également parfois mise en cause car, compte tenu des températures d'emploi et des chocs thermiques provoqués par l'allumage et l'extinction du brûleur, il se produit des réarrangements cristallins modifiant sensiblement les coefficients de dilatation des composants et par suite le réglage d'origine. Selon une autre possibilité, la sécurité thermostatique est remplie par un thermocouple placé à proximité du brûleur, développant une force électromotrice qui maintient, lorsqu'elle est suffisante, une vanne électromagnétique en position ouverte. Le système à couple thermoélectrique est intéressant en ce qui concerne sa fiabilité Cependant, lorsque l'appareil à contrôler est de type à combustion catalytique, la mesure obtenue par le thermocouple peut ne pas être représentative des conditions de fonctionnement du brûleur. En effet si, à la suite d'un phénomène quelconque, un point chaud subsiste dans la seule zone proche du thermo- couple, alors que le reste de la surface est à une tempéra- ture insuffisante, le thermocouple ne réagira pas à ce défaut de fonctionnement, et l'alimentation en gaz de l'appareil subsistera, bien que la majeure partie de la masse catalytique soit à une température sensiblement inférieure à la température d'amorçage de la réaction, et sans que celle-ci puisse se propager à partir du point chaud pour diverses raisons telles que l'empoisonnement ou l'encrassement partiel du catalyseur. Il faut également noter que, si l'inertie d'un thermo- couple est faible lorsqu'il est au contact d'une flamme, elle est beaucoup plus importante lorsqu'il est à proximité d'un panneau catalytique En outre, un contact entre le thermocouple et le panneau gêne la réaction au niveau de celui-ci, et augmente l'inertie du thermocouple. Il existe d'autres sécurités thermostatiques comme celles exploitant la dilatation d'un liquide ou d'un gaz. Ces systèmes sont cependant de moins en moins utilisés dans les appareils à catalyse, d'une part, en raison de leur prix élevé et, d'autre part, en raison de leur inertie thermique peu compatible avec le temps nécessaire à l'allumage d'un brûleur à catalyse, Cette inertie prolonge également de façon sensible le temps de réponse à la mise en sécurités Le contrôle d'atmosphère est souvent réalisé par une flamme métastable agissant sur un thermocouple développant une force électromotrice maintenant en position ouverte, en conditions normales de fonctionnement, une électrovanne placée sur le circuit d'alimentation en gaz du brûleur. Lorsque l'appareil de chauffage comprend une double sécurité, il faut doubler les composants thermocouple et électrovanne. La présente invention vise à remédier à ces inconvé- nients en fournissant un dispositif comportant une double sécurité du type dans lequel le contrôle d'atmosphère est effectué par un thermocouple soumis à l'action d'une flamme métastable et agissant sur une vanne électro- magnétique. Selon l'invention, ce dispositif comprend un élément sensible à la température, agissant sur le circuit électri- que reliant le thermocouple et l'électrovanne, de manière à fermer celuici en conditions normales de fonctionnement, et à l'ouvrir quand la température du br leur atteint une valeur minimale prédéterminée. Si, pour une raison quelconque, le pourcentage d'oxygène atteint une valeur minimale prédéterminée, la flamme de la veilleuse s'éteint ou se déplace provoquant un refroidissement brutal du thermocouple qui n'alimente plus l'électrovanne, provoquant la coupure d'alimentation en gaz du brûleur. Si, pour une raison quelconque, la température du brûleur s'abaisse anormalement ou si le brûleur s'éteint bien que la veilleuse demeure allumée, l'élément sensible à la température ouvre le circuit électrique d'alimentation de ltilectrovanne provoquant la fermeture de celle-ci et par suite la coupure de l'alimentation en gaz du brûleur. Le dispositif selon l'invention assure donc une double sécurité à l'aide d'un seul thermocouple et d'une seule électrovanne dans d'excellentes conditions de fiabilité. Selon une première possibilité, l'élément sensible à la température est constitué par un élément bimétallique actionnant un microcontact monté sur le circuit électrique contenant le thermocouple et l'électrovanne Le micro- contact peut être indépendant de l'élément bimétallique ou intégré à celui-ci. L'élément bimétallique est avantageusement de forme plane de faible épaisseur et de géométrie simple, ce qui simplifie considérablement sa mise en oeuvre et lui confère dans le temps une stabilité certaine assurant la fiabilité du dispositif L'élément bimétallique peut avoir une surface fonction de la puissance surfacique du brûleur (c'est-à- dire de la puissance par unité de surface du brûleur), de manière à capter le maximum d'énergie calorifique sous forme de rayonnement. Après étalonnage du système, il suffit que le rayonnement cesse ou soit réduit à une valeur limite correspondant au bon fonctionnement du brûleur pour que la mise en sécurité de ce dernier intervienne rapidement. Ltintérêt de cet agencement est d'assurer un contr 8 le général du brûleur et non pas un contr 8 le ponctuel, comme tel est le cas avec un thermocouple, et avec une très faible inertie du système. Selon une autre possibilité, l'élément sensible à la température est constitué par une thermistance qui, insérée dans le circuit électrique contenant le thermocouple et l'électrovanne, possède une résistance interne faible permettant un passage de courant suffisant pour autoriser l'alimentation en courant de l'électrovanne quand le brûleur est en température, et une résistance interne suffisamment élevée pour limiter le passage de ce courant jusqu'Aà fermeture de l'électrovanne quand la température du brûleur atteint une valeur minimale prédéterminée. Avantageusement, la thermistance est réalisée en un circuit dit "couche épaisse". Cette caractéristique confère au dispositif une très faible inertie Comme dans le cas d'un élément bimétallique, la position et la surface de la thermistance peuvent être fonction de la puissance surfacique du brûleur. De toute façon, 'iinvention sera bien comprise a l'aide de la description qui suit en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemples non limitatifs, deux formes d'exécution de ce dispositif: Figure t est une vue d'une première forme d'exécution de ce dispositif comportant un élément bimétallique; Figures 2 et 3 sont deux vues en perspective de l'élément bimétallique, respectivement en position de repos et en conditions normales de fonctionnement; Figure 4 est une vue d'une seconde forme d'exécution de ce dispositif comportant un élément thermosensible différent. Le brûleur de l'appareil de chauffage au gaz équipé du dispositif selon l'invention est désigné par la référence g 6 N 6 rale 2 Sur la tubulure 3 d'alimentation en gaz du brûleur est placée une électrovanne 4 alimentée en courant par un circuit 5 sur lequel est monté un thermocouple 6 réagissant à la flamme métastable d'une veilleuse 7 de contrêle d'atmosphère. Sur le circuit électrique 5 est mont 6 un microcontact 8 susceptible d'être ouvert par action d'un élément bim 6 tallique 9 mont 6 dans un cadre 10 à proximit 6 du brûleur. Le fonctionnement de ce dispositif est le suivant: Le br leur et la veilleuse m 6 tastable étant 6 teints, l'élément bim 6 tallique 9 est en contrainte, comme montré à la figure 3, de telle sorte que le circuit électrique 5 du thermocouple est ouvert, l'6 électrovanne 4 n'6 tant pas aliment 6 e en courant et fermant la tubulure 3 d'alimenta- tion du brûleur. Pour r 6 aliser l'allumage du br leur, il suffit d'agir m 6 caniquement sur l'électrovanne 4 pour alimenter le brûleur et la veilleuse 7 en gaz La veilleuse étant allum 6 e, par un proc 6 d 6 quelconque, enflamme le brûleur 2. Après un temps de l'ordre de 30 secondes, l'e 6 lment bim 6 tallique 9 se d 6 forme sous l'action de la chaleur du br leur et libère le levier de commande du microcontact 8, assurant la fermeture de celui-ci, comme montré à la figure 2 La force électromotrice d 6 velopp 6 e par le thermocouple est suffisante pour maintenir l'électrovanne 4 en position ouverte. Dans la forme d'ex 6 cution représent 6 e à la figure 4, l'élément thermosensible est constitué par une thermistance 12, constituée par un circuit de type "couche 6 paisse", insérée dans le circuit électrique 5. Lorsque le brûleur est à une temp 6 rature inf 6 rieure à une température pr 6 d 6 éterminée, la r 6 sistance de la thermistance est suffisamment importante pour limiter le passage du courant fourni par le thermocouple, ce qui se traduit par un d 6 faut d'alimentation de l'électrovanne 4 et par la fermeture de celle-ci. En conditions normales de fonctionnement du br leur, la résistance de la thermistance 12 est suffisamment faible pour ne pas s'opposer au passage du courant d'alimentation de l'électrovanne 4. Comme il ressort de ce qui précède, l'invention apporte une grande amélioration A la technique existante en fournissant un dispositif susceptible d'assurer une double sécurité, de manière extrêmement fiable avec une inertie nettement plus faible que celle des systèmes existants et en mettant en oeuvre un nombre limité d'orga- nes. Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas aux seules formes d'exécution de ce dispositif, décrites ci-dessus A titre d'exemples; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes de réalisation. C'est ainsi notamment que l'élément bimétallique pourrait avoir une forme d'accordéon, ou être plié ou formé différemment, pour capter le maximum d'énergie rayonnée et b 6 néficier d'une inertie thermique la plus faible possible, sans que l'on sorte pour autant du cadre de l'invention. REVENDICATIONS - 1 Dispositif de sécurité pour appareil de chauffage au gaz du type comprenant des moyens de coupure de l'alimentation en gaz du brûleur lorsque ce dernier ne se trouve pas à une température suffisante, et des moyens de coupure de l'alimentation en gaz du brfleur lorsque le taux d'oxygène du milieu ambiant atteint une valeur minimale prédéterminée, ces derniers moyens étant constitués par un thermocouple ( 6) qui, soumis a l'action d'une flamme métastable, développe une force électromotrice suffisante, en conditions normales, pour maintenir en position ouverte une vanne électromagnétique ( 4) disposée sur le circuit d'alimentation ( 3) en gaz du brûleur ( 2), caractérisé en ce qu'il comprend un élément ( 9) sensible à la température, agissant sur le circuit électrique ( 5) reliant le thermo- couple et l'électrovanne, de manière à fermer celui-ci en conditions normales de fonctionnement, et à l'ouvrir quand la température du brûleur atteint une valeur minimale prédéterminée. 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément sensible à la température est constitué par un élément bimétallique ( 9), actionnant un micro- contact ( 8) monté sur le circuit électrique contenant le thermocouple et l'électrovanne. 3 Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'élément bimétallique ( 9) est de forme plane et de surface adaptée à la puissance surfacique du brûleur. 4 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément sensible à la température est constitué par une thermistance ( 12) qui, insérée dans le circuit électrique ( 5) contenant le thermocouple ( 6) et l'électro- vanne ( 4), possède une résistance interne faible permettant un passage de courant suffisant pour autoriser l'alimenta- tion en courant de l'électrovanne quand le brûleur est en température, et une résistance interne suffisamment élevée pour limiter le passage de ce courant jusqu'à fermeture de l'électrovanne quand la températur-e du brûleur ( 2) atteint une valeur minimale prédéterminée. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la thermistance est constituée par un circuit de type "couche épaisse", de façon a pouvoir adapter sa surface à la puissance surfacique du brûleur. 6 Application du dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 à l'équipement de matériels destinés à produire de l'énergie calorifique à partir d'une réaction d'oxydation catalytique d'hydrocarbures ou autres combustibles.