Brevet FR2612605A1 — publié le 19880923

DISPOSITIF DE SECURITE TOTALE COMPORTANT UN BI-METAL POUR CHAUFFE-EAU A GAZ La présente invention concerne une série d'améliorations apportées aux systèmes de sécurité utilisés dans les chauffe-eau à gaz, plus précisément ceux qui utilisent un bi-métal qui, par déformation thermique, provoque ltouverture et la fermeture de la vanne de sûreté. Comme on le sait, les normes de sécurité exigent que tout appareil de chauffe-eau à gaz soit construit de telle façon que, dans le cas d'extinction éventuelle de ses brûleurs, l'accès du gaz à ces derniers soit interrompu. A cet effet, il existe deux systèmes utilisés plus couramment, l'un dans lequel le système de sécurité est basé sur l'utilisation d'une lame bimétallique et l'autre dans lequel cette sécurité est obtenue au moyen d'un couple thermoélectrique. Le premier système, celui qui utilise un bi-métal, est basé sur la déformation à laquelle est soumise une lame bimétallique de forme convenable, sous l'effet de la chaleur, plus précisément sous l'effet de la flamme pilote. La déformation de cette lame provoque une pression sur un axe qui, à son autre extrémité ouvre une vanne de sûreté, pour laisser passer le gaz vers les brûleurs, ce gaz s'enflamme- au contact de la flamme pilote. Si cette larme s'éteint de façon fortuite, la lame bimétallique se refroidit, revient à sa position primitive et cesse d'appliquer une pression à l'axe en question, ce qui fait que la vanne se ferme en empêchant le passage du gaz vers les brûleurs.Le problème fondamental de cette solution, basée sur l'utilisation d'un bi-métal, est centré sur le fait que la vanne de sûreté en question n'agit pas sur le passage du gaz vers le pilote, ce qui fait qu'en cas d'extinction fortuite du cbauffe-eau, bien que le gaz cesse de sortir par les brûleurs, il continue à sortir par le pilote tant que l'on ne réalise par manuellement la fermeture du robinet correspondant. L'autre système de sûreté est basé sur le courant produit par une sonde thermoélectrique chauffée également par la flamme pilote. Ce petit courant est suffisant pour maintenir ouverte une vanne de fermeture magnétique, qui laisse passer le gaz vers les brûleurs. En cas d'extinction fortuite de la flamme pilote, la sonde se refroidit et cesse de produire du courant, ce qui fait que la vanne magnétique revient à sa position initiale de fermeture en interrompant le passage du gaz tant vers les brûleurs que vers le pilote. L'efficacité de fonctionnement de ce second système de sécurité est totale, mais il présente un problème dû à son coût élevé. Par conséquent, les systèmes de sécurité qui utilisent un bi-métal, du fait que la prise de gaz du pilote doit être située avant la vanne de fermeture automatique actionnée par le passage de l'eau, et du fait que la lame bimétallique et la vanne de fermeture correspondante sont situées à proximité des brûleurs, c'est-à-dire après la vanne de fermeture automatique, ont l'inconvénient de ne pas interrompre le passage du gaz vers le pilote, tandis que les systèmes de sécurité par couple thermoélectrique bien que coupant le passage du gaz tant vers les brûleurs que vers le pilote, présentent l'inconvénient d'un prix de revient élevé. Le système de sécurité proposé par l'invention étant du type qui agit au moyen d'un bi-métal, apporte une solution au problème mentionné plus haut à un prix abordable, comme celui de tout autre système qui utilise un bi-métal, mais en agissant pour interrompre le passage du gaz, en cas d'extinction éventuelle des brûleurs, tant vers ces derniers que vers le brûleur pilote. A cet effet, et de façon plus précise, on part d'un corps de vanne à l'intérieur duquel peut se déplacer l'axe d'un poussoir d'allumage classique dont sont dotés les chauffe-eau à gaz, tandis que dans le corps de vanne sont formés trois sièges de fermeture décalés axialement, réalisés au moyen de légers étranglements radiaux du corps de vanne. Deux d'entre eux sont situés de chaque côté de la conduite de sortie du gaz vers le pilote et sur ces sièges agissent des obturateurs respectifs opposés qui sont associés à I'ae du poussoir et considérablement plus éloignés que les sièges de fermeture correspondants, de façon que lorsqu'un obturateur est en position de fermeture, l'autre soit en position d'ouverture, l'axe du poussoir pouvant cependant adopter une position intermédiaire dans laquelle les deux obturateurs sont ouverts. Le troisième siège de fermeture est déplacé par rapport aux précédents, de l'autre côté du poussoir en question, et ce troisième siège est destiné à être soumis à l'action de l'obtu- rateur qui correspond à la vanne de sécurité contrôlée par le bi-métal et dont l'ouverture peut être également réalisée en poussant l'axe du poussoir vers une position limite de pénétration dans laquelle son extrémité intérieure libre porte axialement sur l'obturateur de la vanne de sécurité, l'entrée de gaz étant située au-delà de ce troisième obturateur, c'est-à-dire également de l'autre c8té du poussoir, tandis que la sortie de gaz vers les brûleurs est située immédiatement à la suite du premier siège de fermeture, vers le poussoir. Pour compléter la structure décrite, l'axe du poussoir comporte un téton radial qui joue dans un orifice en forme de rainure du corps du robinet et qui établit pour l'axe du poussoir trois positions, l'une de repos, c'est-à-dire d'extinction totale, vers laquelle cet axe tend à se déplacer sous effet d'un ressort de rappel, une position intermédiaire qui correspond à la position de fonctionnement définie par un gradin formé dans l'orifice en forme de rainure, et une position instable, d'allumage, qui se maintient seulement pendant que l'on exerce une pression manuelle sur le poussoir. Il est évident que la lame bimétallique est placée, de façon traditionnelle, à proximité du brûler pilote, pour être soumise à l'effet de ce dernier, et au moyen d'un câble ou d'un cordon, doté d'un tube de protection approprié, cette lame bimétallique est reliée au corps de l'obturateur qui correspond à la vanne de sécurité pour exercer sur lui une traction qui tend à l'ouvrir lorsque se produit la déformation du bi-métal sous l'effet de la chaleur. En accord avec cette construction, dans la position de repos ou d'extinction totale, l'obturateur interne des deux obturateurs associés à l'axe du poussoir repose sur le siège de fermeture correspondant, en interrompant le passage du gaz tant vers les brûleurs que vers le pilote, tandis que la vanne de sécurité située en face de l'entrée de gaz, ferme également cette entrée en raison de la position adoptée par le bi-métal, lorsqu'il est froid. Lorsqu'on exerce une pression à fond sur le poussoir, dans le sens opposé à celui de la force du ressort de rappel dont il est doté, son axe se déplace à l'intérieur du corps de la vanne, jusqu'à une position limite dans laquelle son second obturateur, c'est-à-dire l'obturateur situé le plus à l'extérieur, s'appuie sur le siège de fermeture correspondant, tandis que l'autre obturateur se déplace à la position d'ouverture, ce qui fait que le premier obturateur ferme le passage du gaz vers les brûleurs tandis que le second ferme le passage du gaz vers le pilote.Dans cette situation, le déplacement de l'axe est suffisant potr qu'il porte au moyen de son extrémité libre interne sur l'obturateur de la vanne de sécurité, en provoquant le déplacement de ce dernier vers une position d'ouverture, ce qui libère l'entrée de gaz et par conséquent, comme il a été dit plus haut, permet que le gaz accède seulement au brûleur pilote et non aux brûleurs principaux. Après un temps suffisant pour que la chaleur produite dans le brûleur déforme la lame bimétallique, la déformation de cette dernière produit une traction au moyen du câble correspondant, sur le piston ou obturateur de la vanne de sécurité, en la maintenant dans la position d'ouverture dans laquelle elle se trouvait, et permettant que cette position soit maintenue, lorsque l'an cesse d'exercer la pression manuelle sur le poussoir.Lorsque le poussoir revient à sa position initiale sous l'effet du ressort dont il est doté, le téton associé à son axe s'engage dans le gradin inter mediaire de l'orifice en forme de rainure du corps du robinet, dans une position stable, dans laquelle les deux obturateurs associés à cet axe sont maintenus loin de leur siège de fermeture correspondant et, par conséquent, le gaz peut passer librement tant vers les brûleurs que vers le pilote. Bien que cette situation d'ouverture des obturateurs associés à l'axe du poussoir soit inamovible tant que l'on n'agit pas manuellement sur le poussoir en lui appliquant une légère pression et en le faisant tourner vers la gauche pour qu'il se dégage du gradin, en cas d'extinction éventuelle du brûleur, la lame bimétallique se refroidira, récupèrera sa forme initiale, en donnant lieu à la libération du noyau mobile, du piston ou de l'obturateur de la vanne de sécurité, qui sera projeté vers la position de fermeture sous l'effet d'un ressort dont il est doté, ce qui donnera lieu à l'interruption du passage du gaz à son entrée, et par conséquent ce gaz ne pourra accéder ni aux brûleurs ni au pilote.De cette façon on obtient, en cas d'extinction fortuite de la flamme, une interruption totale de l'accès du gaz au robinet, semblable à celle que l'on obtient avec les systèmes de type traditionnels basés sur l'utilisation d'un couple thermoélectrique, mais avec une construction beaucoup plus simple et économique que celle de ces systèmes. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation et en se référant aux dessins annexés, dans lesquels: - la figure 1 représente une xwe en élévation latérale et en section du dispositif d'alimentation en gaz de chauffe-eau à gaz, doté d'un système de sécurité totale qui utilise un bi-métal, présenté en position de repos ou d'extinction totale; - la figure 2 représente un détail partiel en plan et en section diametrale de l'ensemble représenté à la figure précédente, dans la même position de repos, bétail qui concerne exclusivement le corps de la vanne et le poussoir de commande correspondant; - la figure 3 représente le même détail que la figure précédente, dans la position limite de commande manuelle du poussoir, pendant l'allumage;; - la figure 4 représente le même détail que les figures 2 et 3 dans la position de fonctionnement de la vanne. Aux figures mentionnées plus haut on peut voir un robinet pour chauffe-eau à gaz, réalisé en accord avec les améliorations préconisées, qui est constitué à partir d'un corps de vanne, cylindrique, et de forme considérablement allongée, dans lequel est formé un léger étranglement radial 2, qui donne lieu à la formation de deux sièges de fermeture 3 et 4, entre lesquels est situé l'orifice 5 de passage du gaz vers le brûleur pilote 6, monté sur le support correspondant 7, tandis qu' immédiatement à la suite du siège de fermeture 3, dans le sens de rapprochement vers le poussoir de commande 8, est situé un orifice radial 9, de sortie de gaz, vers la conduite 10 qui le dirige vers les brûleurs, tandis qu'en face de cet orifice 9 est située la vanne automatique classique 11, actionnée par la circulation d'eau à l'intérieur du chauffeeau et qui, évidemment, se ferme automatiquement lorsque cette circulation est interrompue. Les sièges de fermeture 3 et 4 sont destinés à recevoir des obturateurs respectifs 12 et 13 montés sur l'axe 14 dont est solidaire le poussoir 8 de commande manuelle, cet axe 14 pouvant se déplacer axialement à l'intérieur du corps de vanne 1, lorsqu'on agit manuellement sur le poussoir 8 en comprimant le ressort de rappel 15. Comme on peut le voir sur toutes ces figures, les obturateurs 12 et 13 sont séparé s par une distance considérablement supérieure à celle qui sépare les sièges correspondant de fermeture 3 et 4, de façon que, lorsqu'un obturateur se trouve en position de fermeture, l'autre se trouve en position d'ouverture et vice-versa, pouvant en outre adopter une position intermédiaire dans laquelle les deux obturateurs sont ouverts. Pour contrôler la position de l'axe 14 et par conséquent celle des obturateurs 12 et 13, cet axe comporte un téton radial 16 qui joue dans un orifice en forme de rainure 17 du corps du robinet, cet orifice 17 étant doté de deux secteurs extrêmes déplacés latéralement de façon que se forme entre eux un gradin 18 qui détermine une position intermédiaire stable du téton 16. Pour compléter la structure décrite dans le corps de vanne 1, au-delà des sièges de fermeture 3 et 4 et de l'autre côté du poussoir 8, est situé un troisième siège 19, doté de la vanne de sûreté correspondant 20, et qui est situé immédiatement avant l'entrée de gaz 21 de façon que la vanne de sécurité 20 soit capable de fermer de façon absolue cette entrée de gaz 21. L'obturateur 20, qui tend à occuper la position de fermeture sous l'effet d'un ressort 22, est actionné par un câble 23, qui, dûment protégé à l'intérieur d'un tube 24, est fixé à son extrémité opposée sur la lame bimétallique 25 qui est située en position de fonctionnement en face du brûleur pilote 6, pour recevoir éventuellement la chaleur produite par ce dernier. il est évident que les moyens de fixation des extrémités du tube de protection 24, plus précisément les équerres 26 et 27 qui les fixent sur le corps du robinet, ainsi qu'une autre série d'éléments auxiliaires de montage de ces éléments qui sont représentés dans la figure 1, constituent de simples exemples, et peuvent être modifiés de façon importante, pratiquement sans aucune limitation, et par conséquent leur description a été omise de façon délibérée. En accord avec la construction décrite, le fonctionnement du robinet est le suivant en partant de la position de repos ou extinction totale représentée dans les figures 1 et 2, dans lesquelles le poussoir 8 et par conséquent l'axe 14 associé à ce dernier est en position limite de dépassement vers l'avant ou vers ltextérieur, dans laquelle le passage du gaz à partir de l'entrée 21 est interrompu tant par la vanne de sûreté 20 que par l'obturateur 13, lorsque l'on appuie à fond sur le poussoir 8, le téton de guidage 16 glisse dans l'orifice en forme de rainure 17, lequel oblige l'axe à réaliser une légère rotation, tandis qu'il se déplace à l'intérieur du corps de vanne 1, vers une position limite dans laquelle l'obturateur 13 se sépare de son siège 4 et l'obturateur 12 s'appuie sur le siège 3, de façon que ce dernier obturateur 12 empêche le passage du gaz à travers l'orifice 9 vers le passage 10 et vers les brûleurs, même dans le cas où la vanne automatique 11 se trouverait ouverte en raison de l'ouverture simultanée d'un robinet d'eau chaude, tandis que l'extrémité libre de l'axe 14 porte sur l'obturateur 20 de la vanne de sûreté en provoquant l'ouverture de celle-ci, comme on peut le voir de façon détaillée dans la figure 3. Par conséquent, dans cette situation, la vanne de sûreté 20 permet le passage du gaz à partir de l'en- trée 21 jusqu'à la chambre 28, et à partir de cette dernière l'obturateur 13 permet le passage du gaz vers le conduit 5 qui le canalise jusqu'au pilote 6, tandis que l'obturateur 12 empêche que le gaz accède aux brûleurs. Après une courte période de pression sur le poussoir, la chaleur produite par le brûleur 6 provoque la déformation de la lame bimétallique 25, qui prend la position représentée en ligne de tracé discontinu dans la figure 1, ce qui fait que cette lame exerce au moyen du câble ou du cordon 23 une traction sur le noyau mobile de la vanne de sûreté 20, ce qui fait que cette dernière conserve sa position d'ouverture lorsque s'interrompt la pression manuelle exercée sur le poussoir 8 et l'axe 14 revient à sa position initiale sous l'effet du ressort 15, comme il est représenté dans la figure 4, l'axe 14 occupant une position intermédiaire du fait que le téton 16 associé avec lui se situe de façon stable sur le gradin 18 de l'orifice en forme de rainure 17, position dans laquelle, comme on peut le voir dans la figure 4 en question, tant le piston 13 que le piston 12 sont séparés de leurs sièges correspondants 3 et 4 et par conséquent le gaz qui accède au robinet par entrée 21 peut passe librement à travers la vanne de sûreté 20 et passer également libre entre les obturateurs 12 et 13 et leurs sièges correspondants, vers le conduit 5 de passage du gaz jusqu'au pilote 6 et jusqu'à Orifice 9 9 de sortie vers la conduite 10 du passage du gaz dans les brûleurs, lorsque la vanne automatique 11 s'ouvre du fait qu'il existe une circulation d'eau à l'intérieur du chauffe-eau. Si, à partir de cette situation, il se produit une extinction éventuelle de la flamme, celle-ci donnera lieu au refroidissement de la lame bimétallique 25 et bien que les obturateurs 12 et 13 conservent la position d'ouverture représentée dans la figure 4, la déformation due au refroidissement de la lame bimétallique 25 fera que la vanne de sûreté 20 revienne à la position de fermeture illustrée dans la figure 1, sous l'effet du ressort 22, en fermant l'entrée générale de gaz et en empêchant par conséquent que ce dernier sorte à l'extérieur, sans brûler, tant à travers les brûleurs qu'à travers le pilote 6, Lorsque l'on désire volontairement éteindre de façon totale le chauffe-eau, il suffit d'exercer une légère pression sur le poussoir 8 et de le faire tourner un peu simultanément vers la gauche pour que le téton 16 de l'axe 14 se dégage du gradin 18 et que l'axe 14 revienne, sous l'effet du ressort 15 à la position illustrée dans les figures 1 et 2 dans laquelle l'obturateur 13 ferme simultanément le passage du gaz vers la conduite 5 d'alimentation du pilote et vers la conduite 10 d'alimentation des brûleurs, bien que la vanne de sûreté 20 se trouve en position d'ouverture. Immédiatement après la vanne se fermera également en raison du refroidissement de la lame bimétallique 25. Les matières, la forme, les dimensions et la disposition des éléments pourront être modifiées à condition que ceci ne donne pas lieu à une altération du principe essentiel de l'invention. REVENDICATIONS 1- Dispositif de sécurité totale comportant un bimétal pour chauffe-eau à gaz et améliorations pour sa mise en oeuvre, caractérisé essentiellement en ce qu'il consiste en un corps de vanne (1) de forme allongée à l'intérieur duquel joue axialement l'axe associé (14) au poussoir d'allumage/extinction (8), ce corps de vanne étant doté intérieurement de deux légers étranglements radiaux internes, qui forment deux sièges de fermeture (3, 4) destinés à deux obturateurs respectifs (12, 13) associés à l'axe du poussoir, en ce que la conduite de sortie de gaz (9) vers le brûleur pilote (6) étant située entre ces deux sièges de fermeture, en ce que la sortie de gaz vers les brûleurs, par l'intermédiaire de la vanne automatique correspondante (11), se trouve en dehors du siège de fermeture le plus proche du poussoir, en ce que le troisième siège de fermeture (19) est situé au-delà des sièges décrits, de l'autre côté du poussoir et avant l'entrée (21) générale de gaz, ce siège de fermeture étant destiné à recevoir l'obturateur de la vanne de sûreté (20), laquelle est actionnée manuellement par l'axe (14) du poussoir (8) proprement dit, lorsque lton appuie à fond sur ce dernier, ou au moyen d'une traction exercée par la lame bimétallique (25) située à proximité du brûleur pilote (6), au moyen d'un caBle (23) ou d'un cordon qui relie ces deux éléments. 2- Améliorations pour la mise en oeuvre du dispositif apportées aux systèmes de sécurité totale comportant un bi-métal pour chauffe-eau à gaz, selon la revendication 1, caractérisées en ce que l'axe (14) associé au poussoir (8) comporte un téton radial (16) qui joue dans un orifice en forme de rainure (17), formé dans le corps du robinet, et dans lequel sont définis deux secteurs décalés latéralement, qui donnent lieu à la formation d'un gradin (16) qui, à son tour, détermine une position intermédiaire stable du téton (16), le téton (16) occupe la position limite externe de l'orifice en forme de rainure, l'obturateur extrême de cet axe repose sur le siège correspondant en fermant le passage du gaz tant vers le pilote que vers les brûleurs.