Brevet FR2594524A1 — publié le 19870821

Dispositif de contrôle de la combustion. La présente invention concerne un dispositif de contrôle de la combustion dans un appareil de combustion ou de chauffa- ge au gaz du type qui est équipé d'une vanne électromagnéti- que de commande proportionnelle interposée dans le passage d'alimentation en gaz du brûleur et d'un ventilateur pour fournir l'air de combustion au brûleur. On connaît un type d'appareil de ce genre dans lequel il est prévu un circuit de contrôle proportionnel pour faire va- rier le courant électrique fourni à la vanne électromagnéti- que de commande proportionnelle en fonction de la différen- ce de température entre la température de fonctionnement du brûleur et la température de réglage de celui-ci, ainsi que d'un circuit d'entraînement du ventilateur qui reçoit un si- gnal de sortie provenant du circuit de contrôle proportion- nel et qui sert à modifier la vitesse de rotation du moteur du ventilateur, c'est-à-dire d'un moteur de ventilateur avec lequel, en fonction de la valeur du signal d'entrée qui lui est appliqué, il est possible de faire varier la vitesse de rotation du moteur du ventilateur en fonction du courant électrique passant dans la vanne électromagnétique de comman- de proportionnelle, et le brûleur peut recevoir une quanti- té d'air correspondant à la quantité de gaz alimentée, de fa- çon que le brûleur fournisse une quantité de gaz de combus- tion prédéterminée correspondant à la température de régla- ge, la température de fonctionnement étant contrôlée de fa- çoni à devenir la température de réglage. Cependant ce type classique est défectueux en ce que, au mo- ment du changement de la température de réglage en une nou- velle température de réglage,et à cause de la différence de vitesse de réponse entre la vanne électromagnétique de com- mande proportionnelle et le moteur du ventilateur, un certai- ne durée est nécessaire après que le courant passant effecti- vement dans la vanne électromagnétique de commande propor- tionnelle ait atteint une condition stable correspondant à la nouvelle température de réglage et après que, de ce fait, le degré d'ouverture réel de la vanne électomagnétique de commande soit devenu un degré d'ouverture stable correspon- dant à la nouvelle température de réglage, pour que la vites- se réelle de rotation du moteur du ventilateur atteigne une valeur stable correspondant à la nouvelle température de ré- glage. Ainsi, pendant une période de transition s'écoulant jusqu'à ce que la vitesse réelle de rotation du moteur du ventilateur atteigne une nouvelle valeur stable, la quanti- té de gaz alimentée et la quantité d'air alimentée ne sont pas mutuellement équilibrées et le brûleur se trouve dans une condition de combustion incomplète et le taux de combus- tion prédéterminé correspondant à la nouvelle température de réglage ne peut pas être atteint. La présente invention a pour but de créer un dispositif ne présentant pas les inconvénients mentionnés ci-dessus, par le fait que la condition d'entraînement du ventilateur ou du moteur du ventilateur, qui a une vitesse de réponse compara- tivement lente, est détectée et, sur sa base, le courant électrique passant dans la vanne électromagnétique de comman- de proportionnelle, qui a une vitesse de réponse comparative- ment rapide, est commandé, le dispositif étant caractérisé par le fait qu'il comprend une vanne électromagnétique de commande proportionnelle interposée dans le passage d'alimen- tation en gaz du brûleur, un ventilateur pour fournir l'air de combustion au brûleur, un circuit de contrôle de la tempé- rature pour produire un signal correspondant à la différen- ce de température entre la température de fonctionnement du brûleur et la température de réglage de ce dernier, un cir- cuit d'entraînement du ventilateur auquel est appliqué le si- gnal de sortie provenant du circuit de commande de la tempé- rature et qui sert à faire varier la quantité d'air de com- bustion alimentée par le ventilateur en fonction de la va- leur du signal d'entrée, un moyen de détection servant à dé- tecter la condition d'entraînement du ventilateur ou du mo- teur du ventilateur, et un circuit d'actionnement de la van- ne de commande proportionnelle pour faire varier le courant électrique fourni à la vanne electromagnétique de commande proportionnelle en fonction de la valeur du signal prove- nant du circuit de détection. Dans la suite un exemple de réalisation de la présente inven- tion, qui est appliqué à un chauffe-eau à gaz et dans le- quel la vitesse de rotation du moteur du ventilateur est dé- tectée comme condition d'entraînement de celui-ci, va être expliqué avec référence aux dessins ci-joints dans lesquels: La figure 1 est un schéma explicatif montrant un exemple de réalisation du dispositif conforme à l'invention; la figure 2 est un schéma synoptique d'une partie importante de ce dispositif, et la fi- gure 3 est un schéma synoptique montrant un autre exemple de réalisation du dispositif conforme à l'invention. Sur la figure 1, la référence 1 désigne le corps principal du chauffe-eau à gaz qui est pourvu, à sa partie inférieure, d'une ouverture d'entrée d'air 2 et, à sa partie supérieure, d'une cheminée d'évacuation 3, et le corps principal 1 con- tient un carter de combustion 8 qui est pourvu, dans sa par- tie centrale, d'un échangeur de chaleur 4 et d'un brûleur 5 de chauffage de ce dernier, dans sa partie inférieure, d'un ventilateur 6 d'alimentation du brûleur 5 en air combustion, et, dans sa partie supérieure, d'un orifice d'évacuation 7 relié à la cheminée d'évacuation 3 précitée de telle sorte que de l'eau provenant d'une canalisation d'alimentation en eau 9 placée sur le côté amont de l'échangeur de chaleur 4 puisse être chauffée et que de l'eau chaude soit obtenue à partir de la canalisation de fourniture d'eau chaude 10 pla- cée en aval de l'échangeur de chaleur 4, et qu'en même temps les gaz de combustion chauds puissent être évacués à l'exté- rieur par la cheminée 3. Sur les dessins, la référence 11 désigne un passage d'alimen- tation en gaz relié au brûleur 5, et une vanne électromagné- tique d'ouverture et de fermeture 13 placée en amont, ainsi qu'une vanne. électromagnétique de commande proportionnelle 13 placée en aval, sont interposées dans le passage d'alimen- tation en gaz 11. Une commande d'augmentation et de réduction de la quantité d'air alimentée au brûleur 5 est effectuée par un circuit d'entraînement du ventilateur 16, agencé pour recevoir un si- gnal provenant du circuit de commande de température 15 in- corporé dans le circuit de contrôle 14, comme le montre la figure 2. De façon plus détaillée, le circuit de contrôle de températu- re 15 proprement dit est d'un type connu et un signal corres- pondant à une différence de température entre la températu- re réelle de fourniture d'eau chaude, c'est-à-dire la tempé- rature de fonctionnement détectée par un élément thermosensi- ble 17 placé dans la canalisation de fourniture d'eau chau- de 10 et la température de réglage établie dans le circuit de contrôle de température 15, est fourni à la sortie du cir- cuit de contrôle de température 15 et ce signal de sortie est appliqué à l'entrée du circuit d'entraînement du ventila- teur 16 de telle sorte qu'un courant électrique correspon- dant à la valeur du signal puisse être fourni au moteur élec- trique 18 du ventilateur 6 et que la vitesse de rotation de ce dernier puisse être modifiée de façon correspondante. D'autre part, une commande d'augmentation et de réduction de la quantité de gaz alimentant le brûleur 5 est effectuée par un circuit d'actionnement 20 de la vanne de commande propor- tionnelle qui est agencé de manière à recevoir le signal pro- venant d'un circuit de détection 19 incorporé au circuit de contrôle 14, comme le montre la figure 2. De façon plus détaillée, le signal correspondant à la vites- se réelle de rotation du moteur du ventilateur 18 est four- ni à la sortie du circuit de détection 19 et ce signal est appliqué à l'entrée du circuit d'actionnement 20 de la van- ne de commande proportionnelle de telle sorte qu'un courant électrique correspondant à la valeur de ce signal puisse pas- ser dans la bobine de la vanne électromagnétique d'ouvertu- re et de fermeture 12 et dans la bobine de la vanne électro- magnétique de commande proportionnelle 13 en produisant l'ou- verture de la vanne électromagnétique d'ouverture et de fer- meture 12 et le réglage du degré d'ouverture de la vanne électromagnétique de commande proportionnelle 13. On va expliquer ci-après le fonctionnement du dispositif dé- crit ci-dessus: Lors du contrôle de la quantité d'air alimentée et de la quantité de gaz alimentée comme mentionné ci-dessus, si la nouvelle température de réglage du chauffe-eau à gaz consti- tuant le dispositif de combustion à gaz est augmentée à par- tir de la température de réglage précédente, un courant élec- trique, correspondant à la différence de température entre la température de fourniture d'eau chaude constituant la tem- pérature de fonctionnement et la nouvelle température de ré- glage, est appliqué au moteur 18 du ventilateur 6 par l'in- termédiaire du circuit d'entraînement du ventilateur 16, et le moteur du ventilateur 18, qui a une vitesse de réaction lente à cause de son inertie, augmente graduellement sa vi- tesse de rotation et atteint la condition de vitesse stable correspondant à la nouvelle température de réglage. La vitesse transitoire de rotation du moteur du ventilateur 18, pendant la période de transition s'écoulant jusqu'à ce que la vitesse de rotation précédente atteigne la vitesse stable, est détectée, moment par moment, par le circuit de détection 19 de telle sorte que le courant électrique pas- sant dans la vanne électromagnétique de commande proportion- nelle 13, qui a une vitesse de réaction rapide, augmente éga- lement graduellement en concordance avec la vitesse de rota- tion du moteur du ventilateur 18 sous l'action du circuit d'actionnement 20 de la vanne de commande proportionnelle, tandis que le degré d'ouverture de la vanne électromagnéti- que de commande proportionnelle 13 est également graduelle- ment augmenté et, en même temps que la vitesse de rotation du moteur du ventilateur 18 prend une valeur stable, le de- gré d'ouverture de la vanne électromatique de commande pro- portionnelle 13 prend une valeur stable. En conséquence, lorsque la température de réglage est chan- gée de façon à prendre une nouvelle valeur supérieure, même pendant la période de transition s'écoulant jusqu'à ce que la vitesse de rotation précédente du moteur du ventilateur 18 atteigne la nouvelle vitesse de rotation stable, l'air et le gaz fournis au brûleur 5 sont mélangés dans une propor- tion appropriée et le brûleur 5 n'est pas amené dans une con- dition de combustion incomplète pendant la période de temps précédente. En outre, lorsque la température de réglage-réelle ou exis- tante est changée en une nouvelle température de réglage qui est inférieure à la température réelle, la vitesse de rota- tion du moteur du ventilateur 18 est graduellement réduite de manière à atteindre une vitesse de rotation stable et, en accord avec la réduction graduelle de la vitesse de rota- tion, le degré d'ouverture de la vanne électromatique de com- mande proportionnelle 13 est également graduellement dimi- nué de façon à atteindre un degré d'ouverture stable, de sor- te que, comme dans le cas de l'augmentation de la températu- re de réglage réelle ou existante jusqu'à une nouvelle tempé- rature de réglage, l'air et le gaz sont mélangés ensemble dans une proportion appropriée et il ne se produit pas de combustion incomplète dans le brûleur 15 pendant la période de transition s'écoulant jusqu'à ce que la condition stable soit atteinte. La figure 3 représente un autre exemple de mise en oeuvre de la présente invention. Cet exemple n'est pas particulière- ment différent de celui représenté sur les figures 1 et 2, excepté que, dans ce cas, le circuit de détection 19 détec- te les valeurs réelles de la pression d'air, de la vitesse d'air, de la quantité d'air ou analogue du ventilateur 6, au lieu de la vitesse de rotation du moteur du ventilateur 18. Comme pour le circuit de détection 19, on peut utiliser, par exemple, pour détecter la vitesse de rotation du moteur du ventilateur 18, un circuit utilisant un élément Hall classi- que, un circuit utilisant un moyen stroboscopique, un cir- cuit utilisant un photo-coupleur, un circuit utilisant une génératrice tachymétrique, ou analogue. Pour la détection de la pression d'air du ventilateur 6, on peut utiliser un cap- teur de pression; pour détecter la vitesse d'air du ventila- teur 6, on peut utiliser un dispositif de mesure d'écoule- ment ou analogue et, pour détecter la quantité d'air débi- tée par le ventilateur 6, on peut utiliser un débitmètre ou analogue. En outre, dans le cas de l'utilisation d'une génératrice ta- chymétrique dans le circuit de détection 19, il est possi- ble que la force électromotrice de la génératrice tachymétri- que soit appliquée directement à la bobine de la vanne élec- tromagnétique de commande proportionnelle 13 de manière à en- traîner la vanne de commande 13, comme représenté par une li- gne en traits mixtes sur la figure 2. En conséquence, conformément à la présente invention, il est créé un circuit d'entraînement du ventilateur servant à modi- fier la quantité d'air de combustion débitée par le ventila- teur en relation avec la valeur d'un signal de sortie pro- duit par le circuit de commande de la température, le cir- cuit de détection de la condition d'entraînement du ventila- teur ou du moteur du ventilateur, et le circuit d'actionne- ment de la vanne de commande proportionnelle de façon à fai- re varier le courant électrique passant dans la vanne-élec- tromagnétique de commande proportionnelle en concordance avec la valeur du signal de détection de la condition d'en- trainement provenant du circuit de détection, de telle sor- te que le courant passant dans la vanne électromagnétique de commande proportionnelle qui a une vitesse de réaction compa- rativement lente,puisse être modifié en concordance avec la condition d'entraînement du ventilateur 6 ou du moteur du ventilateur 18, qui a une vitesse de réaction comparative- ment rapide. Il en résulte que, même pendant la période de transition s'é- coulant jusqu'à ce que la vitesse réelle de rotation du mo- teur du ventilateur, la pression réelle d'air ou analogue du ventilateur atteignent respectivement la vitesse de rota- tion stable, la pression d'air.stable ou analogue,correspon- dant à la température de réglage désirée, le brûleur peut être alimenté avec un mélange de gaz et d'air dans une pro- portion de mélange appropriée et ainsi le brûleur peut être empêché de passer à une condition de combustion incomplète, comme celà se produisait dans les dispositifs classique, et on peut améliorer la sécurité de fonctionnement du disposi- tif. Revendications 1. Dispositif de contrôle de la combustion, caractérisé en ce qu'il comprend une vanne électromagnéti- que de commande proportionnelle (13) interposée dans le pas- sage d'alimentation en gaz d'un brûleur (5), un ventilateur (6) pour alimenter en air de combustion le brûleur (5), un circuit de commande de la température (15) pour produire un signal correspondant à la différence de température entre la température de fonctionnement du brûleur (5) et la températu- re de réglage de ce dernier, un circuit d'entraînement du -ventilateur (16) recevant en entrée le signal de sortie du circuit de commande de température (15) et servant à modi- fier la quantité d'air de combustion fournie par le ventila- teur (6) en relation avec la valeur du signal d'entrée, un moyen de détection (19) pour détecter une condition d'entraî- nement du ventilateur (6) ou du moteur (18) du ventilateur (6), et un circuit d'actionnement (20) de la vanne de comman- de proportionnelle pour modifier le courant électrique pas- sant dans la vanne électromagnétique de commande proportion- nelle (13) en relation avec la valeur du signal provenant du circuit de détection (19). 2. Dispositif de contrôle de la combustion selon la revendi- cation 1, caractérisé en ce que le circuit de détection (19) comprend un circuit pour détecter la vitesse de rotation du moteur du ventilateur(18). 3. Dispositif de contrôle de la combustion selon la revendi- cation 2, caractérisé en ce que le circuit de détection (19) comprend une génératrice tachymétrique et est agencé de façon que la force électromotrice de celle-ci est appliquée directement à la vanne électromagnétique de commande proportionnelle (13). 4. Dispositif de contrôle de la combustion selon la revendi- cation 1, caractérisé en ce que le circuit de détection (19) comprend un circuit pour détecter la pression, la vitesse, la quanti- té ou analogue de l'air débité par le ventilateur (6).