Brevet FR2614676A1 — publié le 19881104

- -' 2614676 La présente invention concerne un foyer automatique pour un appareil chauffé par un combustible et dont le brûleur est alimenté par une conduite munie d'une électrovalvé commandée par un relais dont la bobine est excitée, à la mise en marche du foyer, par un circuit d'attraction, et, pendant la marche du foyer, par un circuit de maintien, et o sont prévus un con- trôleur de flammes, un interrupteur disposé dans le circuit d'at- traction ainsi qu'un interrupteur de sécurité agissant sur les deux circuits. La présente invention a pour but de réal.iser le foyer au- tomatique de sorte que des variations de la tension d'alimenta- tion n'affectent ni le cou-rant- de maintien ni le courant d'at- traction dans le circuit de l'interrupteur de sécurité. Ce but est atteint, conformément à l'invention, par une bobine de relais pour l'électrovalve, incorporée directement dans le circuit d'attraction et de maintien et excitée par une source de courant constant commutable. La première caractéristique offre l'avantage que les cou- rants d'attraction et de maintien de l'électrovalve sont indé- pendants de la fonction de surveillance des foyers automatiques et n'ont pas d'effet sur la sécurité, et la deuxième caractéris- - 2 - 2614676 tique présente l'avantage que l'interrupteur de sécurité est indépendant de la tension. La sécurité intrinsèque du montage est toujours donnée. Par sécurité intrinsèque, on entend le fait que la coupure de n'importe quelle ligne ou le court-circuitage d'un élément ac- tif n'entraîne pas l'ouverture incontrôlée de l'électrovalve. D'autres réalisations et des perfectionnements particuliè- rement avantageux de l'invention font l'objet des sous-revendi- cations ou ressortent de la description suivante qui expose plus en détail un exemple de réalisation de l'invention. La figure montre une représentation schématique d'un chauf- fe-eau instantané avec le foyer automatique. Le chauffe-eau instantané 1 comprend une chambre de chauf- fe 2 avec échangeur de chaleur 3 à lamelles que traverse un tu- be 4 alimenté en eau froide par une conduite 5 o est incorporé un organe de commande hydraulique 6, et qui est reliée à un ré- seau de distribution d'eau froide 7. En aval du tube 4 est pré- vu un tuyau de prise d'eau chaude 8 qui comporte un robinet de prise 9. Avec l'organe de commande hydraulique 6 coopère un in- terrupteur à membrane 10 qui, par l'intermédiaire d'un servo- mécanisme 11, agit sur un contacteur 12. L'échangeur de chaleur 3 est chauffé par un brôleur à gaz 13 alimenté par une condui- te 15 munie d'une électrovalve 14. A la place d'un brOleur'à gaz, on pourrait aussi prévoir un brûleur à mazout, et le foyer automatique ne doit pas for- cément être utilisé sur un chauffe-eau instantané pour eau sa- 3 2614676 nitaire, mais pourrait tout aussi bien équiper un chauffe-eau à circulation ou une chaudière ou un appareil combiné. Le foyer automatique 17 est logé dans le boîtier du chauf- fe-eau 1 et monté en partie sur une platine, des éléments im- portants étant installés ailleurs. L'alimentation en courant du foyer 17 est assurée par un ensemble 18 se composant d'une fiche 19 et d'un transformateur d'isolement 16 qui est relié au foyer par un cordon de raccordement b.t. 21 plus ou moins long. Le transformateur 16 ramène la tension secteur de 220 V à une valeur de 12 V ou 24 V, ce qui a pour avantage que le tech- nicien chargé de l'installation du chauffe-eau ou l'utilisateur ne risque pas d'entrer en contact avec la tension secteur, avan- tage important du point de vue sécurité. Dans un fil du cordon 21 est incorporé le contact 12, le cordon 21 aboutissant à un redresseur 22 d'o partent deux lignes de base 23 et 24, la li- gne 23 étant mise à la terre qui peut être formée par le boî- tier du chauffe-eau. Entre les lignes 23 et 2à est prévu un condensateur C1 qui sert au filtrage de la tension redressée appliquée aux lignes 23 et 24. En parallèle au ccndensateur C1, les lignes 23 et 24 sont reliées entre elles par un pont Br qui comprend deux bran- ches dont l'une est formée par le montage en série d'une résis- tance R1 et d'une diode Zener D1. Le point de connexion 26 en- tre elles est relié par une ligne 27 à la base 28 d'un transis- tor T1. La jonction collecteur-émetteur de ce transistor fait partie de la deuxième branche du pont, laquelle se compose d'une -4 - Z2614676 part du montage en série d'un interrupteur de sécurité F et d'une bobine 45 d'un relais d'électrovalve, et' de l'autre, de la jonc- tion collecteur-émetteur déjà mentionnée en combinaison avec la résistance R2 et le montage en parallèle de la résistance R3 et de la jonction collecteur-émetteur d'un transistor T2. La deuxième branche du pont comprend donc le montage en série des éléments F, 45, jonction collecteur-émetteur du transistor T1 et les résistances R2 et R3. L'interrupteur de sécurité F présente un contact asservi par une bilame chauffée par un en- roulement. Si la bilame est fortement chauffée, elle ouvre le contact. D'ailleurs, l'interrupteur F est directement en série avec la bobine 45. Un point de jonction 29 entre les deux ré- sistances R2 et R3 est relié au collecteur du deuxième transis- tor T2 dont l'émetteur est relié directement à la ligne 23. La base du transistor T2 est reliée, par l'intermédiaire d'une ré- sistance R5, à la sortie d'un contrôleur de flammes et à l'en- trée d'un allumeur Z qui comporte un transformateur d'aliumage. Par une ligne 30, l'allumeur est rélié à la ligne 23. De i'ai- lumeur Z partent deux lignes 31 et 32, la ligne 31 aboutissant au brûleur 13, tandisque la ligne 32 se termine à une éleczro- de d'allumage 33. La ligne 34 entre la base du transistor T2 et l'allumeur Z est reliée par une ligne de branchement 35 à la sortie d'un mon- tage amplificateur'36 qui fait partie d'un contriôleur de flam- mes 37. Une entrée de l'amplificateur est reliée par une ligne 38 à la ligne 23, et l'autre entrée, par une ligne 39, à un pre- - 5- 2614676 mier enroulement d'un transformateur TR2 et, au-delà de lui, à une électrode de contrôle 20. Le deuxième enroulement du trans- formateur TR2 est relié par les deux fils du câble 40 au cor- don 21. Le relais 45 comprend un contacteur.46 résistant à la sou- dure, et qui fait partie d'une ligne 48 partant en 47 de la li- gne 23 et passant par la bobine SP de l'électrovalve 14 pour se terminer à la ligne 24. Le foyer automatique fonctionne comme suit: au repos, tant qu'il n'y a pas d'écoulement d'eau, le contact 12 est ouvert de sorte que l'ensemble du foyer automatique 17 est à tension nulle. Seul le transformateur d'alimentation sur la prise de raccordement de l'appareil fonctionne, ce qui donne lieu à des pertes de puissance négligeables. Au moment o le robinet de prise d'eau est ouvert, il y a écoulement de l'eau à travers les conduites 7, 5 et 8, que l'organe de commande hydraulique 6 enregistre et provoque, par l'intermédiaire de l'interrupte.r à membrane 10, moyennant une différence de pression, la ferme- ture du contact 12, ce qui assure l'alimentation en courant de l'ensemble 17. D'une part, l'électrode de contrôle 20 est ali- mentée, et de l'autre, l'amplificateur 36. Le transistor T1 de- vient faiblement conducteur, mais le courant traversant le re- lais 45 et l'interrupteur de sécurité F ne suffit pas pour at- tirer le relais 45 de sorte que son contact 46 reste ouvert. L'électrovalve SP/14 reste fermée. Comme le brûleur ne marche pas, l'électrode 20 ne détecte aucune flamme de sorte que la - 6 - 2614676 sortie 35 du contrôleur 37 est sous tension positive. En con- séquence, l'allumeur Z est sous tension de sorte que des étin- celles h.t. sautent de l'électrode 33 vers la. masse du brûleur. En même temps, par l'intermédiaire de la résistance R5., la ba- se du transistor T2 est mise sous tension de sorte à rendre con- ductrice sa jonction collecteur-émetteur, ce qui fait court-cir- cuiter la résistance R3. Comme l'émetteur du transistor T1 n'est alors en connexion avec la ligne 23 que par la résistance R2, la chute de tension apparaissant sur cette résistance corres- pond au courant d'attraction qui circule dans la jonction col- lecteur-émetteur du transistor Tl et alimente ainsi la bobine de même que l'interrupteur de sécurité F. Cet état de fonc- tionnement est le premier de la source de courant constant for- mé par le pont Br. La fonction de la source de courant constant résulte de la tension de base constante que la diode Zener D1 fournit à la base du transistor Tl, à laquelle est comparée la chute de tension sur la résistance R2. Le courant traversant la jonction collecteur-émetteur du transistors Tl, soit le cou- rant d'attraction, est donc constant et indépendant d'.éventuei- les variations de tension du secteur. Ainsi, la bobine 45 est alimentée en un courant constant d'une valeur qui suffit juste- ment pour assurer l'attraction du relais 45. Donc, la bobine est suffisamment excitée, et le contact 46 se ferme de sor- te que l'électrovalve 14 s'ouvre. Cette valve ne fonctionnant qu'en tout ou rien, il y a alimentation en gaz du brûleur 13 par la conduite 15. Le gaz est inflammé par l'électrode 33, brû- - 7- 2614676 le et chauffe ainsi le chauffe-eau 3 de sorte que l'utilisateur peut prélever de l'eau chaude. L'alimentation en courant de la bobine 45 fait aussi chauffer l'enroulement de l'interrupteur de sécurité F. Ce chauffage par le courant d'attraction de la bobine 45 a en outre comme conséquence que le contact dudit in- terrupteur s'ouvre après un temps préréglé, soit le temps de sécurité. Comme dans le cas présent le brOleur est déjà allu- mé, la naissance de la flamme a déjà été signalée par l'élec- trode 20 au contrôleur 37. La conséquence en est que la sortie change de potentiel, ce qui coupe l'alimentation de l'allumeur Z et bloque d'autre part le transistor T2 de nouveau. Ce blo- cage a pour conséquence que la résistance R3 reprend effet dans la deuxième branche du pont de-sorte à faire réduire le courant circulant dans la jonction collecteur-émetteur du transistor T1 à une valeur égale au courant de maintien de la bobine 45, qui est juste assez grand pour maintenir fermé le relais. Ce courant ne permet pas de fermer le relais ouvert. Cet-état.cor- respond donc à l'autre état de fonctionnement de la source de courant constant. Le courant réduit circulant par la bobine et l'interrupteur de sécurité provoque évidemment un chauffage de la bilame dudit interrupteur, mais si faible qu'il ne donne pas lieu à l'ouverture du contact. Il n'est pas difficile de maté- rialiser ce rapport puisque le rapport entre le courant d'at- traction et le courant de maintien est à peu près 1:5 ou peut, par le choix approprié des éléments de la bobine et de l'inter- rupteur, être facilement mis sur cette valeur. Donc, la seule - 2 - source de courant constant est caractérisée par deux états de fonctionnement qui se traduisent par des courants bien définis dans la bobine 45 du relais. Si le temps de sécurité est écoulé avant que le brûleur n'ait été mis en marche, le contact de l'interrupteur de sécu- rité s'ouvre et coupe ainsi le courant dans la bobine 45, in- dépendamment de l'éventuelle signalisation.ultérieure d'une flam- me par l'électrode 20. D'autre part, la bobine 45 n'étant plus sous tension, l'électrovalve SP/14 se ferme immédiatement. Une étude plus poussée de l'ensemble fait ressortir la sé- curité intrinsèque du foyer automatique 17 o l'on peut couper toutes les connexions faisant partie de la branche R1-D1. Si la partie comportant la résistance R1 est coupée, le transis- tor T1 n'est pas mis sous tension. Il en est de même si la li- gne 27 est coupée. Si la branche avec la diode D1 est coupée, le point 26, c'est-à-dire la base du transistor, devient posi- tif, le courant maxi s'écoulant alors à travers la jonction col- lecteur-émetteur du transistor T1, courant supérleur au courant d'attraction de la bobine 45. La fonction de la source de cou- rant constant est ainsi supprimée de sorte que l'interrupteur de sécurité F est très fortement chauffé par ce courant élevé, ce qui provoque son ouverture rapide. Cela a pour conséquence que la bobine 45 est alimentée pour peu de temps en un courant très élevé, ce qui entraîne l'ouverture de l'éleptrovalve SP/14, mais le tout se passe plus rapidement que le temps de sécurité ne s'écoule. 9- 26614676 Si la branche du pont comprenant la bobine 45 et l'inter- rupteur de sécurité F est ouverte, la bobine ne peut pas être excitée. Si la branche o se trouvent les résistances R2 et R3, est ouverte, il n'y a pas d'écoulement de courant d'attraction pour la bobine. La notion de sécurité intrinsèque implique de plus que tous les éléments actifs peuvent être court-circuités sans qu'il en résulte un état instable. Le court-circuitage de la diode Zener D1 a pour conséquence que le transistor T1 ne devient pas conducteur. Un court-circuit du transistor T1 se traduit par une mise hors fonction de la source de courant cons- tant et, par là, par le fonctionnement de l'interrupteur F. L'é- lectrdvalve SP/14 s'ouvre pour une certaine durée, mais se re- ferme dans un laps de temps inférieur au temps de sécurité. Le courtcircuitage du transistor T2 provoque la mise sous tension de la bobine 45, soit le courant d'attraction, par l'effet de la source de courant constant. Le temps de sécurité écoulé, cet état est terminé. Cela permet la mise en marche correcte de l' appareil, mais après l'écoulement du temps de sécurité, l'ai- mentation en gaz est coupée par l'action de l'interrupteur de sécurité F, la source de courant constant ne débitant pas de courant de maintien. Ce qui est important c'est que la réaction de l'interrupteur de sécurité se traduit par une coupure déf;- nitive de l'appareil. Cette perturbation ne peut être réparée que par la commande manuelle d'un bouton de l'interrupteur. D' autres pannes du foyer automatique provoquent également toujours le retour à l'état sûr. Supposons une panne du circuit de con- - 10 - 2614676 trâle de flammes 37 dans l'appareil fonctionnant correctement, le transistor T2 fait court-circuiter la résistance R3. Cela a pour conséquence que la bobine est alimentée en courant d'ou- verture, ce qui provoque, après écoulement du temps de sécuri- té, la réaction de l'interrupteur de sécurité. Si, le robinet de prise d'eau étant fermé, le contrôleur de flammes 37 signa- lait la présence d'une flamme, le courant d'attraction de la source de courant constant ne pourrait plus être téalisé au mo- ment de la mise en marche suivante de l'appareil puisque le tran- sistor T2 est bloqué dans cette condition. Au lieu d'une seule source de courant constant qui comprend d'ailleurs les éléments D1, R2, R3, T1 et R1, on pourrait aus- si prévoir deux sources de courant constant réglées sur des seuils de courant appropriés. Revendications 1. Foyer automatique (17) pour un appareil (1) chauffé par un combustible et dont le brûleur (131 est alimenté par une conduite (15) munie d'une électrovalve (14) commandée par un relais dont la bobine (Sp) est exitée, à la mise en marche du foyer (1), par un circuit d'attraction, et, pendant la marche du foyer (1), par un circuit de mainien, et o sont prévus un contrôleur de flammes (20), un interrupteur (46) disposé dans le circuit d'attraction ainsi qu'un interrupteur de sécurité (F) agissant sur les deux circuits, caractérisé par le fait que l'excita- tion de la bobine (Sp) du relais (45) est assurée par une source commutable de courant constant (43). 2. Foyer automatique suivant la revendication 1, caracté- "risé par le fait que le montage (17) du foyer automatique est muni d'une alimentation (18) qui comprend un trans- formateur d'isolement à basse tension (TR1) incorporé directement dans la fiche secteur.