Brevet FR2587454A1 — publié le 19870320

La présente invention se rapporte à un dispositif actionneur modulateur pour régulateurs de pression de brûleurs à gaz et destiné, plus particu- lièrement bien que non exclusivement, & des brûleurs à gaz d'installations mixtes de chauffage et de produc- tion d'eau chaude sanitaire. L'obligation d'utiliser dans les installa- tions de ce type des chaudières ou appareils de chauf- fage de l'eau sanitaire ayant un volume réduit a impo- sé la nécessité de réaliser et d'utiliser des appa- reils de régulation du débit de gaz envoyé au brûleur qui permettent de réaliser un réglage approprié de la température dans un intervalle de valeurs le plus étroit possible, et ceci pour des raisons de sécurité aussi bien que pour des raisons d'économie d'énergie. Il est connu que l'appareil qui satisfait le mieux la condition précitée est celui dans lequel une soupape principale intercalée dans le passage du gaz est pilotée par un élément d'actionnement du type dit "à modulation" ou "modulateur", qui permet d'adapter le débit instantané du gaz aux besoins actuels de l'installation, le dispositif de régulation tradition- nel, du type dit "tout ou rien" n'étant pas suffisant pour assurer une bonne régulation. Il est connu par ailleurs que, dans le do- maine des modulateurs, ceux qui se sont le mieux impo- sés sont ceux dans lesquels les déplacements de l'ob- turateur par rapport à son siège sont commandés par des opérateurs ou actionneurs comprenant un organe qui subit une dilatation perceptible sous l'effet de la température et qui est relié audit obturateur par une série plus ou moins complexe de tringleries soumises à l'action d'un ou plusieurs ressort (s) dont on peut régler le tarage. On connait en particulier les avan- tages présentés par les opérateurs modulateurs dont le fonctionnement est basé sur l'utilisation de lames bi- métalliques ou de bulbes ou cartouches contenant un liquide sujet à la dilatation et qui sont immergés dans l'environnement dont il s'agit de régler la température. Malheureusement, ces dispositifs de la tech- nique connue présentent également des inconvénients techniques qui n'ont pas pu être surmontés jusqu'à présent. En particulier, les dispositifs dits mécani- ques et qui n'exigent pas d'alimentation électrique (en particulier ceux qui sont basés sur la dilatation de liquides) présentent l'inconvénient de ne permettre de mesurer la température qu'en un seul point (et par conséquent de ne permettre de régler le débit du gaz que d'après ce seul point); de ne pas accepter de signaux complexes qui ne soient pas la simple relation linéaire température-allongement; d'être très rigides et de ne pas permettre d'apporter facilement des modi- fications aux caractéristiques de modulation de l'ap- pareil (bande proportionnelle). Par ailleurs, les dis- positifs alimentés électriquement qui sont déjà connus ont généralement l'inconvénient, soit de présenter une forte hystérésis (commande par électro-aimant), soit d'avoir des temps de réponse très longs (dispositifs bimétalliques) et, dans tous les cas, d'exiger une énergie de pilotage relativement élevée. Un autre inconvénient de ces dispositifs est qu'ils sont très sensibles à la température ambiante et présentent une dérive de caractéristiques corres- pondante. Le problème qui est à la base de l'invention consiste à réaliser un dispositif modulateur pour ré- gulateurs de pression de brûleurs à gaz qui possède des caractéristiques de structure et de fonctionnement capables de surmonter les inconvénients qui ont été exposés plus haut à propos de la techiques connue. Selon l'invention, ce problème est résolu par un dispositif modulateur comprenant un corps de régulateur de pression, un siège de soupape formé dans un passage de gaz défini dans ledit corps de régula- teur, un obturateur qui coopère avec ledit siège de soupape et est porté par une membrane en forme de disque qui est fixée dans ledit corps le long de son périmètre, en aval du siège de soupape, un levier ar- ticulé dans ledit corps et dont une extrémité agit sur ladite membrane avec interposition d'au moins un élé- ment à ressort, caractérisé en ce qu'il comprend un fil métallique fixé, d'une part, à un point dudit corps du régulateur et associé d'autre part à l'autre extrémité dudit levier, ce fil étant connecté électri- quement à une paire de bornes portées par ledit corps pour être parcouru par un courant électrique fonction de la température. Selon une forme de réalisation préférée de l'invention, ledit fil métallique est associé audit levier avec interposition d'au moins une tige exten- sible dont on peut régler l'allongement, cependant qu'il est prévu des moyens actionnés de l'extérieur du corps pour faire varier la longueur de la tige. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre. Le dessin annexé, donné uniquement à titre d'exemple, représente le dispositif opérateur modulateur selon l'invention par une vue schématique en élévation et en coupe. I.e dessin représente uniquement la partie supérieure d'un régulateur de pression pour brûleurs à gaz, du type dit servo-commandé, plus précisément la partie du dispositif qui présente de l'intérêt pour la compréhension de l'invention. Le dessin représente en particulier la par- tie d'un régulateur de pression dans laquelle le dis- positif opérateur modulateur selon l'invention est incorporé. Dans l'exemple de réalisation représenté sur lb le dessin, un dispositif opérateur modulateur selon l'invention comprend, dans un corps de régulateur de pression 1, un siège de soupape 2 formé dans un pas- sage de gaz défini dans le corps du régulateur et qui coopère avec un obturateur 3; cet obturateur est sup- porté par une membrane 4 en forme de disque qui est fixée dans le corps du régulateur le long de son péri- mètre, en aval du siège de soupape 2, considéré rela- tivement au sens de l'écoulement du gaz, qui est indi- qué par la flèche F. Dans le corps 1 du régulateur, la membrane 4 délimite, au-dessus du siège de soupape 2, une chambre 5 qui est en communication avec le côté de sortie du corps 1 du régulateur à travers une ouver- ture ou un conduit 6. Le siège de soupape 2, l'obtura- teur 3 et la membrane disque 4 de cet obturateur cons- tituent ensemble une soupape pilote servant à piloter une soupape principale (non représentée) du régulateur de pression considéré, ainsi que ceci ressortira plus clairement de la suite de la description. Au-dessus de la membrane disque 4, et à l'intérieur d'une chambre 7 formée dans le corps 1 du régulateur, est monté un levier coudé 8 qui est arti- culé sur un axe 9 fixé dans la chambre 7. Un bras 10 du levier 8 s'étend dans une position qui surmonte la membrane disque 4. A l'extrémité libre de ce bras 10 du levier 8 est fixée une lame 11, repliée à peu près en C retourné et qui agit sur la membrane 4. Une vis 11, permet avantageusement de raidir le bras inférieur de la lame 11 lorsqu'on doit exclure la fonction de régulation de la pression tout en con- servant la fonction de régulation du débit en fonction de la température. Un ressort 12 agit à son tour sur le bras 10 avec une force élastique que l'on peut tarer au moyen d'une vis 13 accessible. de l'extérieur du corps 1 du régulateur.' Au-dessus de la chambre 7, le corps 1 du régulateur présente une autre chambre 14 dont on a in- diqué les parties latérales en 14a et 14b. Dans cette chambre, est montée mobile une tige munie d'un dispo- sitif de présélection de la longueur et qui est désigné dans son ensemble par 15. En particulier, et selon une forme de réali- sation préférée, ladite tige 15 comprend un fût 16 qui comprend lui-même un segment d'extrémité 17 qui est engagé à coulissement à travers un trou traversant 18 ménagé dans la paroi 144 de la chambre. L'extrémité libre 17a du segment 17 est normalement appuyée contre le bras 104 du levier 8. Dans une position intermé- diaire, le ft 16 comprend un segment 19 de diamètre extérieur agrandi et qui présente une denture axiale sur sa périphérie de façon à constituer un engrenage à dents droites. Une vis 20 accessible de l'extérieur du corps 1 du régulateur est constamment en prise avec cet engrenage. L'autre extrémité 22 de la tige 16 est filetée et vissée dans un bras 23 d'un élément coudé 24. Ce bras 23 est engagé pour coulisser à travers une ouverture 25 ménagée dans la paroi 14b de la chambre 14 qui est à l'opposé de la paroi 14a considérée précédemment. Deux fils métalliques 29, 30 qui sont tous deux faits du même alliage métallique sont associés bout à bout par l'intermédiaire d'un balancier 31 qui tourillonne sur un axe 32 supporté par le corps l'du régulateur. Le fil 29 a une extrémité fixée dans un support 33 du corps 1 du régulateur. A l'extérieur du support 33, le fil métal- lique 29 est connecté électriquement à une borne 34. Le fil 30 a une extrémité fixée au bras 26 de l'élément 24. A l'extérieur de ce bras 26, le fil forme une boucle 30A qui est connectée électrique- ment à une borne correspondante 35 et qui a pour fonc- tion de permettre au bras 26 de se déplacer librement par rapport à la borne de contact 35. I5 Il est à remarquer que, pour l'exposé du fonctionnement du dispositif modulateur-selon l'inven- tion, qui sera donné dans la suite, les fils 29 et 30 peuvent être considérés comme un seul fil, tandis que la liaison particulière à balancier établie entre ces fils a été spécialement conçue pour satisfaire les conditions particulières, et toujours actuelles, de réduction de l'encombrement. Le fil métallique 29, 30 est alimenté par un courant électrique fonction de la température de l'élément (l'eau) qu'il s'agit de régler (en parti- culier, en fonction inversement proportionnelle). L'échauffement résultant du fil métallique 29, 30 dé- termine un allongement de ce fil qui peut être consi- déré comme proportionnel au courant. Par l'intermé- diaire de l'élément coudé 24, sollicité par un ressort 24k, l'allongement du fil métallique 29, 30 détermine un déplacement de la tige 15, avec déplacement angu- laire consécutif et correspondant du levier 8. A chaque déplacement angulaire du levier 8, correspond un déplacement de l'obturateur 3Ydans le sens qui se rapproche ou s'éloigne du siège de soupape 2 de cet obturateur, qui détermine un accroissement ou une diminution de la pression du gaz dans la chambre I située au-dessous du siège de soupape. Lorsqu'aucun courant ne parcout le fil mé- tallique 29, 30, ce fil est froid et présente sa lon- gueur minimum. Dans ce cas, la tige 15, commandée par le fil agit sur le levier 8 qui, en exerçant une ac- tion prédominante sur celle du ressort 12, détermine par l'intermédiaire de la lame 11, la levée maximum de l'obturateur 3 par rapport à son siège de soupape 2. Il en résulte que la pression est à sa valeur minimum dans la chambre I, puisque cette pression se décharge à travers le siège 2. Lorsque le courant électrique parcourant le fil métallique 29, 30 est à sa valeur maximum, ce fil est à sa température maximum et, par conséquent à son allongement maximum. La tige 15 s'éloigne par consé- quent du levier coudé 8 qui, sous l'effet du ressort 12 et par l'intermédiaire de la lame 11, détermine la levée minimum de l'obturateur 3 par rapport à son siège de soupape 2. La pression du gaz dans la chambre I est par conséquent à sa valeur maximum. Des courants électriques d'une valeur inter- médiaire entre celles qui ont été considérées ci- dessus imposent à l'obturateur 3 des positions inter- médiaires par rapport au siège de soupape 2, ce qui se traduit par des débits intermédiaires de la soupape (fonctionnement en modulation). Par un choix approprié de la matière du sup- port, de l'élément 33 et de l'axe 32, et de la matière de la tige 16, on peut rendre le dispositif indépen- dant de la température ambiante, de sorte que la posi- tion de l'extrémité 17a de la tige 16 et, par consé- quent, la position de l'obturateur 3 sont alors des fonctions univoques de la puissance électrique qui est appliquée au fil 29, 30 à travers les bornes 34, 35. Il est à remarquer qu'en agissant sur la vis 13, qui agit sur le ressort 12, on peut régler le ni- veau maximum de la pression du gaz qui sort du régula- teur tandis que, au moyen de la vis 20, on peut régler le niveau minimum de cette pression. En outre, en agissant sur la- vis 11a, on peut raidir le ressort lame 11 de manière que la position de l'obturateur 3 par rapport au siège 2 devienne indépendante de la valeur de la pression régnant dans la chambre 5 et qui agit sur la membrane 4. REVENDICATIONS 1. Dispositif actionneur modulateur pour régulateurs de pression de brûleurs à gaz, en parti- culier pour installations mixtes de chauffage et de production d'eau chaude sanitaire, comprenant un corps (1) de régulateur de pression, un siège de soupape (2) formé dans un passage de gaz défini dans ledit corps (1) du régulateur, un obturateur (3) qui coopère avec ledit siège de soupape (2) et est porté par une mem- brane (4) en forme de disque qui est fixée dans ledit corps (1) le long de son périmètre, en aval du siège de soupape (2), un levier (8) articulé. dans ledit corps (1) et dont une extrémité (10) agit sur ladite membrane (4) avec interposition d'au moins un élément à ressort (11), caractérisé en ce qu'il comprend un fil métallique (29, 30) fixé d'une part à un point (33) dudit corps (1) du régulateur et associé d'autre part à l'autre extrémité (10a) dudit levier (8), ce fil métallique (29, 30) étant connecté électriquement à une paire de bornes (34, 35) portées par le corps (1) du régulateur, de manière à être parcouru par un courant électrique fonction de la température. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit fil métallique (29, 30) est associé audit levier (8) avec interposition d'au moins une tige extensible (15) dont on peut régler l'allongement, cependant qu'il est prévu des moyens (19, 20) actionnés de l'extérieur dudit corps (1) pour faire varier la longueur de ladite tige (15). 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit fil métallique est con- titué par deux tronçons de fil (29, 30) associés bout à bout par l'intermédiaire d'un élément balancier (31) qui tourillonne sur un axe (32) supporté par ledit corps (1) du régulateur. 4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit levier (8) est un levier coudé dont un bras (10) agit sur ladite membrane disque (4) et dont l'autre bras (10) est associé & l'extrémité de ladite tige (15), ledit bras (10) étant soumis à l'action d'un ressort (12) que l'on peut tarer au moyen d'une vis (13) accessible de l'exté- rieur dudit corps (1) du régulateur et qui constitue une vis de maximum.