Brevet FR2544055A1 — publié le 19841012

A La présente invention concerne les moyens mis en oeuvre pour commander l'alimentation en combustible d'un brûleur à gaz ainsi que pour détecter le fonctionnement de ce dernier afin, le cas échéant, de pouvoir commander l'arrêt d'alimentation en combustible gazeux dans le cas de non- allumage ou de disparition accidentelle de la flnmme. Le domaine technique concerné vise indifféremment les brû- leurs à gaz, de caractère domestique ou industriel, susceptibles d'équiper tous les appareils ou les installations pour lesquels ils constituent une source de production de chaleur. Pour contrôler le fonctionnement d'un brûleur à gaz du type ci-dessus, il est nécessaire de mettre en oeuvre des moyens pour assu- mer deux fonctions. La première consiste à disposer de moyens techniques capables de commander l'alimentation en fluide gazeux Ceci est en général mené à bien au moyen d'une électrovanne interposée sur la canalisation d'alimentation du brûleur en fluide combustible. Sa.commande d'une telle électrovanne peut être assurée par un relais Une telle construction n'est pas satisfaisante car un relais ne peut être garanti pour fournir une fonction d'arrêt automatique En effet, les contacts d'un relais peuvent être amenés à se souder mutuel- lement dans une position de travail Dans un tel cas, la commande en fermeture d'une électrovanne devient impossible. Une électrovanne peut également être commandée par un conver- tisseur à semi-conducteurs Un tel dispositif est fragile et ne possède qu'une puissance de sortie faible souvent incompatible avec la commande répétée de l'électrovanne. Il est également possible de faire appel à un transformateur qui présente l'avantage d'isoler l'électrovanne du circuit de commande de Duissance et d'établir ainsi une sécurité positive Malheureusement, une telle solution ne peut être retenue en considération de son coût, notamment lorsqu'il est nécessaire de prévoir le contrôle et l'ali- mentation d'une installation à plusieurs brûleurs à gaz. La seconde fonction devant être assumée est celle de détec- tion de la présence ou de l'absence d'une flamme au brûleur La dé- tection peut être effectuée par le principe de conduction en mettant à profit le caractère de conductivité d'une flamme pour assurer le passage d'un courant entre une électrode dite de détection et la masse du brûleur. Un tel principe permet effectivement de détecter la présence d'une flamme mais s'avère peu fiable dans le temps Par exemple, une impureté conductrice peut facilement simuler une flamme et fournir en conséquence un résultat erroné. Il est possible également d'avoir recours à une détection par ionisation faisant intervenir un même principe que précédemment, mais avec effet de redressement Un tel principe est beaucoup plus fiable mais présente l'inconvénient d'imposer à l'utilisateur ou au monteur un sens de branchement phase-neutre qui, s'il n'est pas respecté, conduit obligatoirement à l'obtention d'un résultat erroné. Un moyen pour résoudre l'inconvénient ci-dessus consiste à faire intervenir un transformateur d'isolement entre le système de détection et l'alimentation Cependant, une telle solution est coûteuse. Une autre possibilité de détection fait appel à la photo- sensibilité, c'est-à-dire à la mise en oeuvre d'une cellule sensible accordée sur la longueur d'onde infrarouge émise par la flamme du brûleur. Un tel principe est peu appliqué pour le moment et s'avère d'un coût élevé et d'une mise en oeuvre difficile. Au total, la commande et le contrôle d'un brûleur font donc intervenir deux systèmes à fonction propre qui sont dans la plupart des cas chers et peu fiables. L'objet de l'invention est de remédier aux inconvénients ci-dessus en proposant un nouveau générateur pour la commande et le contrôle de l'alimentation en fluide combustible et de la détection de fonctionnement d'un brûleur à gaz, générateur conçu pour assumer, à partir d'un jeu d'éléments constitutifs propres, les deux fonctions ci-dessus. Un objet de l'invention est de proposer un nouveau générateur qui soit à lui seul d'un coût notablement inférieur à celui des dis- positions actuellement connues et utilisées-pour assumer les deux fonctions. Un autre objet de l'invention est de proposer un générateur de courant représentant un produit fiable pouvant être fabriqué en grande série à un prix de revient intéressant - Un autre objet de l'invention est de proposer un nouveau géné- rateur de courant pouvant être utilisé, de façon rapide, pratique et sans modification importante, pour le contrôle de l'alimentation en fluide combustible et pour la détection de fonctionnement d'un ou de plusieurs brûleurs devant être commandés et contrôlés indépendamment et/ou simultanément. Un autre objet de l'invention est de proposer un nouveau géné- rateur de courant capable d'établir une sécurité positive dans tous les cas de disfonctionnement de l'un de ses éléments constitutifs. Pour atteindre les buts ci-dessus, le générateur conforme à l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend un transformateur comportant: un enroulement primaire alimenté à partir d'une source de courant continu par un interrupteur statique comman- dé par un générateur d'impulsions, un premier enroulement secondaire incluant un ensemble résistance-condensateur et aboutissant à au moins une électrode de détection de fonctionnement d'un brûleur à gaz, et un second enroulement secondaire assurant l'alimen- tation en courant continu d'au moins une électrovanne d'alimentation en combustible du brûleur à gaz. L'objet de l'invention vise également un dispositif de comman- de et de contrôle d'une installation possédant au moins un brûleur à gaz. Diverses autres caractéristiques ressortent de la description faite ci-dessous en référence aux dessins annexés qui montrent, à titre d'exemples non limitatifs, des formes de réalisation de l'objet de l'invention. La fig I est une vue schématique du générateur de courant 4- conforme à l'invention. La fig 2 est une vue schématique illustrant une variante de réalisation du générateur. La fig 3 est une vue schématique illustrant un dispositif de commande et de contrÈle faisant application de l'objet de l'invention. Selon la fig 1, le générateur de courant pour l'alimentation d'un br leur à gaz, tel que 1, susceptible d'être alimenté en fluide combustible à partir d'une source 2 par une canalisation 3, comprend un transformateur 4 dont l'enroulement primaire 5 est raccordé par l'une de ses bornes à une source de production ou de-distribution d'un courant continu Le principe de fonctionnement du transformateur 4 est respecté en prévoyant de raccorder la seconde borne de l'en- roulement primaire 5 à un interrupteur statique 6 interposé avant la borne 7 de la source de distribution ou de production L'interrupteur statique 6 est de préférence constitué par un transistor dont le chan- gement d'état est placé sous la dépendance d'un générateur d'impulsions 8 branché à la base du transistor 6. Le schéma illustré par la fig I montre une possibilité de construction selon laquelle la borne 7 fait partie, avec une borne 9, d'une source de courant alternatif redressé et filtré par un ensemble diode 10 condensateur Il interposé entre les bornes 7 et 9 et celles de raccordement de l'enroulement primaire 5 Dans un tel cas particu- lier, selon l'invention, il est prévu d'utiliser un transformateur choisi pour que son rendement maximal corresponde à une fréquence d'alimentation différente de celle du courant-alternatif fourni afin. d'établir de cette manière une sécurité positive par non fonctionnement en cas de détérioration par exemple de la diode 10 ou du condensateur Il. Le transformateur 4 comporte, selon l'invention, un premier enroulement secondaire 12 dont l'une des bornes est reliée à la masse par un ensemble résistances 13 et 14 et condensateur 15 L'autre borne de l'enroulement secondaire 12 est reliée à une électrode de détection 16 placée à proximité du brûleur I lui-même relié à la masse L'électrode 16 est de préférence constituée pour que la fonc- tion "détection présence" d'une flamme découle de la mise en oeuvre de l'effet d'ionisation résultant de la présence d'une telle flamme. Selon l'invention, le transformateur 4 comporte un second enroulement secondaire 17 chargé d'assurer l'alimentation en courant continu d'une électrovanne 18 interposée sur la canalisation 3 entre la source 2 et le brûleur 1 A cette fin, le second enroulement 17 comporte entre ses bornes et l'électrovanne 18 un ensemble diode 19 condensateur 20. Le générateur de courant décrit ci-dessus fonctionne de la façon suivante Le générateur 8 commande, à une fréquence donnée, le change- ment d'état de l'interrupteur statique 6 pilotant l'alimentation de l'enroulement primaire 5, soit à partir de la source de courant continu, tel qu'évoqué ci-dessus, soit à partir de la source de courant alternatif redressé et filtré par l'ensemble 10-11 Le second enroulement secondaire 17 du transformateur 4 commande l'alimentation de l' électrovanne 18 eneétablissant la circulation du fluide combus- tible entre la source 2 et le brûleur 1. Lorsque le fluide combustible est allumé par tout moyen con- venable, la flamme entretenue par le brûleur 1 permet, par ionisation, de fermer par l'électrode 16 le circuit du premier enroulement 12 permettant de charger à une valeur négative le condensateur 15 et de disposer ainsi d'un signal d'information correspondant à la présence de la flamme au brûleur 1. Ainsi que cela ressort de ce qui précède, le générateur con- forme à l'invention permet, sous une forme compacte, de ne mettre en oeuvre qu'un seul transformateur et d'assumer avec toutes les garan- ties de sécurité, simultanément, les fonctions de contrôle d'alimen- tation en fluide combustible d'un brûleur à gaz et de détection de la présence d'une flemme à ce brûleur. Un avantage de l'objet de l'invention réside dans la struc- ture compacte et fiable permettant de fournir un produit susceptible d'assurer un service prolongé en toute sécurité pour l'utilisateur. Un autre avantage de l'objet de l'invention réside dans le fait que le générateur de courant peut être utilisé pour assumer une troisième fonction qui est celle d'allumage du fluide combustible amené au brûleur 1. En effet, comme cela apparaît à la fig 2, le premier enroule- ment secondaire 12 peut être prolongé au-delà de la borne de connexion par un conducteur 21 muni d'une résistance 22 et branché à l'une des bornes de l'enroulement secondaire 23 d'un transformateur d'allumage 24 dont l'enroulement primaire 25 peut être relié à une source élec- trique par un interrupteur 26 commandé L'enroulement secondaire 23 est relié d'un côté à une électrode 27 et de l'autre à la masse, par un éclateur auxiliaire Cette électrode est placée à proximité du brûleur 1, comme dans l'exemple décrit à la fig 1. Le fonctionnement de cette variante de réalisation permet de faire assumer au générateur une fonction supplémentaire En effet, après l'ouverture de l'électrovanne 18, l'interrupteur 26 peut être commandé de manière à provoquer par l'enroulement 23 une étincelle entre l'électrode 27 et le brûleur 1 Le courant à haute tension pro- duit par l'enroulement 23 n'a pas d'influence sur le transformateur 4 compte tenu de la présence de la résistance d'écrêtement 22 L'étin- celle produite permet l'allumage du mélange combustible délivré par le brûleur 1. Le transformateur 24 est ensuite coupé de l'alimentation par l'interrupteur 26, de sorte que l'électrode 27 peut alors assumer la mâme fonction que l'électrode 16 en permettant la fermeture du cir- cuit du premier enroulement 12 lorsque la flamme du brûleur 1 auto- rise la conduction entre cette électrode et le brûleur. La fig 3 montre de façon pratique la structure d'un dispo- sitif de commande et de contrôle d'une installation comportant au moins un brûleur à gaz pour lequel l'alimentation doit être placée sous la dépendance d'une logique de commande ou de programmation dé- terminée, avec établissement de sécurité en cas de disfonction. L'information de charge du condensateur 15 est conduite par un conducteur 28 à l'une des entrées d'une porte "OU" 29 dont l'autre entrée est branchée par un conducteur 30 à un ensemble de temporisa- tion 31 réglable ou non La sortie de la porte 29 est branchée à l'entrée d'un bloc logique 32 dont la caractéristique de structure, de fonctionnement ou de programmation ne fait pas partie de l'inven- tion Le bloc 32 est interposé entre la sortie du générateur 8 et la base du transistor 6 en étant placé en amont d'un amplificateur 33. Ainsi, lors de la mise sous tension du dispositif, la tempo- risation 31 assure le fonctionnement du bloc 32 autorisant l'ali- mentation du transistor 6 par le générateur 8 et l'amplificateur 33. Comme précédemment, ceci établit l'alimentation du transfor- mateur 4 et, par suite, l'ouverture de l'électrovanne 18 D'une façon ou d'une autre, l'allumage du brûleur 1 est commandé, de sorte que l'électrode 16 établit la fermeture du circuit du premier enrou- lement secondaire 12 produisant par le condensateur 15 un signal appliqué à la porte 29 pour relayer la temporisation 31 et maintenir le bloc 32 dans l'état de fonctionnement. Dans le cas o après une durée prédéterminée, un allumage du brûleur I n'est pas intervenu pour une raison quelconque, le conducteur 28 ne fournit aucun signal à la porte 29, de sorte que l'alimentation du bloc 32 est placée sous la seule dépendance de la temporisation 31 maintenant l'état de fonctionnement pendant une durée choisie au terme de laquelle le transistor 6 n'est plus ali- menté et interrompt le fonctionnement du transformateur 4 Dans un tel cas, l'électrovanne 18 se ferme pour interrompre la fourniture du fluide combustible au brûleur I et rétablir des conditions de non-fonctionnement offrant toute garantie de sécurité pour l'utili- sateur. Dans le cas o après un fonctionnement normal une disparition accidentelle de flamme intervient, le circuit 28 ne fournit aucune information à la porte 29 Le bloc 32 est alors soit maintenu en état de fonctionnement temporaire en cas de réallumage possible, soit dé- pourvu d'alimentation Dans ce dernier cas, le transistor 6 ne reçoit plus les impulsions de commande et coupe alors l'alimentation du trans- formateur 4 L'électrovanne 18 se ferme et coupe l'alimentation en - fluide combustible du brûleur 1. L'examen de la fig 3 permet de constater que l'objet de l'in- vention est à même d'assurer une sécurité positive étant donné que l'alimentation du transformateur 4 est interrompuedans tous les cas de détérioration ou de destruction de l'un des composants faisant partie du dispositif. La fig 3 montre que l'objet de l'invention peut être mis en oeuvre pour assurer l'alimentation en fluide combustible de plusieurs brûleurs, par exemple en prévoyant autant d'électrovannes 18 N qu'il y a de brûleurs Ces électrovannes 18 N peuvent être alimentées indivi- duellement par le transformateur 4 au moyen d'un commutateur 34 asservi à une commande 35 Le circuit du premier enroulement secon- daire 12 peut alors comporter autant d'électrodes 16 N affectées aux brûleurs correspondants, ces électrodes 16 N pouvant être remplacées dans le cas de construction selon la fig 2 par des électrodes 27 assumant successivement la fonction d'allumage-détection. L'invention n'est plus limitée aux exemples décrits et représentés car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS I Générateur de courant pour l'alimentation et la détection de fonctionnement d'un br 6 ûleur à gaz ( 1) caractérisd en ce qu'il comprend un transformateur ( 4) comportant un enroulement primaire ( 5) alimenté à partir d'une source de courant continu par un interrupteur sta- tique ( 6) commandé par un générateur d'impulsions ( 8), un premier enroulement secondaire ( 12) incluant un ensemble résistance ( 13) condensateur ( 15) et aboutissant à au moins une électrode ( 16) de d 9 tec- tion de fonctionnement d'un brûleur à gaz, et un second enroulement secondaire ( 17) assurant l'alimentation en courant continu d'au moins une électrovanne ( 18) d'alimentation en combustible du brûleur à gaz. 2 Générateur de courant selon la revendication 1, carac- térisé en ce que l'enroulement primaire ( 5) du transformateur ( 4) est relié à une source de courant alternatif par un système redres- seur ( 10-11). 3 Générateur de courant selon la revendication 2, caracté- risé en ce que le transformateur ( 4) est choisi pour présenter un rendement maximal pour une fréquence différente de celle du courant alternatif de la source. 4 Générateur de courant selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le transformateur ( 4) comporte un pre- mier enroulement secondaire ( 12) relié, d'une part, à la masse par un ensemble résistance ( 13) condensateur ( 15) et, d'autre part, par une résistance ( 22) à l'enroulement secondaire ( 23) d'un trans- formateur d'allumage ( 24) à fonctionnement commandé, ledit enroule- ment secondaire étant branché à au moins une électrode de détection et d'allumage ( 27). Générateur de courant selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le second enroulement secondaire ( 17) du transformateur ( 4) est branché par un commutateur commandé ( 34) à l'un quelconque de circuits en dérivation alimentant N électro- vannes ( 18). 6 Dispositif de commande et de contr 8 le d'une installation à au moins un brûleur à gaz, caractérisé en ce qu'il comprend: un générateur selon l'une des revendications l à 5, et un circuit de commande comprenant tun bloc logique ( 32) interposé entre le généra- teur ( 8) d'impulsions et l'interrupteur ( 6) et en amont d'un amplificateur ( 33), et une porte "OU" ( 29) placée sur l'entrée du bloc et raccordée à un circuit de temporisation ( 31) et à un circuit de maintien ( 28) issu du premier en- roulement secondaire.