Brevet FR2623880A1 — publié le 19890602

L'invention qui se rapporte aux appareils du genre chaudière à gaz concerne plus précisément un méca- nisme qui permet une alimentation modulable du gaz au brûleur de l'appareil à l'aide d'un plateau rotatif muni d'une pluralité d'injecteurs calibrés. L'alimentation en gaz du brûleur d'une chaudière se fait de façon habituelle à l'aide d'une électrovalve dont le clapet obturateur est associé à un noyau ou à une palette magnétique mobile. L'ouverture ou la fermeture du clapet est assurée par l'attraction du noyau mobile ou de la palette qui vient brusquement au collage contre un noyau fixe dès qu'un courant est fourni à la bobine de l'électrovalve. A ce type d'électrovalve simplifiée fonc- tionnant en "tout ou rien", s'est substitué de plus en plus souvent maintenant l'électrovalve à ouverture pro- gressive qui permet d'obtenir, à partir d'un premier seuil d'ouverture correspondant à un débit déterminé, une augmentation progressive de l'admission du gaz, direc- tement asservie à l'intensité du courant d'excitation de la bobine de l'électrovalve. On connaît ainsi une électrovalve telle que décrite dans le FR-A 2 249 275 au nom de la Demanderesse, selon laquelle l'ensemble obturateur est constitué de deux clapets concentriques, un clapet petit débit étant directement solidaire du noyau mobile de la bobine. Le- noyau comporte un prolongement cylindrique qui s'engage dans un orifice central d'un clapet grand débit dont le profil d'ouvertureest progressif et qui porte un système de butée et de plateau d'entraînement grâce auquel il peut, à partir d'un seuil d'intensité, appliqué à la bobine, ouvrir ce clapet grand débit pour que l'ori- fice de passage du gaz soit progressif et asservi aux va- riations d'intensité. Cette électrovalve ou des électrovalves de type voisin, sont exploités de façon habituelle, et fonctionnent correctement, mais présentent cependant un certain nombre d'inconvénients. D'abord en ce qui concerne leur fabrication et leur réglage. Il n'est en effet pas très facile de monter dans un boîtier deux clapets coaxiaux et leurs ressorts de rappel, de telle façon qu'ils se déplacent l'un par rapport à l'autre de façon rigoureuse, en assurant une bonne étanchéité à la ferme- ture et une ouverture progressive bien asservie aux inten- sités appliquées à la bobine de l'électrovalve, avec une force de rappel du ressort qui est difficilement parfaite- ment identique d'un appareil à l'autre. De plus si l'on veut modifier la puissance minimum de l'appareil ou régler le débit minimum du gaz suivant le type de gaz utilisé, il faut remplacer au moins certaines parties de l'électrovalve et procéder à des opérations de démontage et remontage assez longues. Ces électrovalves connues présentent aussi un inconvénient inhérent à leur conception, lié à des problè- mes d'hystérésis. En effet selon que la bobine de l'élec- trovalve est excitée par des intensités croissantes ou décroissantes de courant électrique, du fait de l'hysté- résis, l'ouverture du clapet profilé, à intensité égale, n'est pas identique selon que l'on est en phase de montée de courant, ou en phase de descente de courant. Il en ré- sulte une variation de débit de gaz admis au brOleur. Mais comme l'air comburant nécessaire à la combustion de ce gaz est asservi à l'intensité électrique appliquée à l'élec- trovalve, le débit d'air sera dans un des cas automatique- ment trop important, ou inversement pas assez important par rapport au débit de gaz, d'o instabilité de la flamme 3C au détriment d'un fonctionnement rigoureux. Indépendamment de l'hystérésis, la précision du débit de gaz d'admission est directement liée à la pré- cision de l'ouverture progressive du clapet profilé, et elle est donc très sensible aux variations dimensionnelles du clapet, et à son réglage. Afin d'éviter ces inconvénients, et en même temps apporter une solution plus simple au problème posé par les changements de gaz ou les modifications de puis- sance, la Demanderesse a imaginé un mécanisme complètement différent des électrovalves de tous type, qui ne met plus en oeuvre des pièces électromagnétiques sujettes à hysté- résis, ni des clapets multiples ou profilés, rappelés par des ressorts et qui doivent dégager plus ou moins une ouver- ture de passage de gaz en fonction d'une intensité, ledit mécanisme allant dans le sens d'une diminution du prix de revient, d'une simplification du montage, et d'un fonction- nement rigoureux et fiable grâce auquel est obtenLeune ali- mentation modulable du gaz admis aux brûleurs. Aussi l'invention a t-elle pour objet un mécanis- me d'alimentation modulable du gaz au brûleur d'un appareil du genre d'une chaudière à gaz réagissant à une intensité de courant électrique fournie par un dispositif de commande et de régulation en vue d'asservir le débit de gaz admis au brûleur à ce courant en fonction de la demande de calories, mécanisme selon lequel un plateau rotatif est disposé à l'intérieur d'une chambre fermée dans laquelle est admis le gaz à pression normale, et de laquelle le gaz peut sortir par une ouverture en direction des brûleurs et selon lequel ledit plateau porte une pluralité d'orifices cali- brés le traversant sur toute son épaisseur et répartis sur au moins une couronne du plateau, au droit de l'ouverture, au moins une partie du plateau au droit de ladite ouverture étant muni d'un moyen assurant son obturation, mécanisme selon lequel également ledit plateau est monté dans la chambre pour être appliqué contre l'ouverture et est entra;- né en rotation de façon motorisée d'une position ou il obture l'ouverture, à au moins une position correspondant à une intensité déterminée dans laquelle un orifice calibré se trouve vis à vis de l'ouverture et libère un débit de gaz approprié aux brûleurs. A cette fin, le plateau rotatif est logé dans un boîtier de distribution disposant d'une ouverture d'entrée de gaz, un boîtier d'admission gaz étant appliqué contre le boîtier pour faire communiquer une chambre d'admission avec ladite ouverture. Selon une caractéristique particulière de l'in- vention, les orifices portés par le plateau sont calibrés différemment et progressivement de l'un à l'autre, entre un orifice de diamètre minimum et un orifice de diamètre maximum, l'entrainement du plateau étant assuré par un mo- teur pas à pas agissant sur son axe. D'autres caractéristiques particulières et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre d'une forme particulière et non limitative de réalisation faisant référence aux dessins annexés qui re- présentent: - figure 1 une vue en coupe verticale du mécanisme, figure 2 une vue en plan du plateau rotatif selon la figure 1. Le mécanisme représenté à la figure 1 comporte essentiellement un premier boîtier 2 d'admission de gaz qui est associé à un second boîtier de distibution de gaz vers les brûleurs, le second boîtier étant désigné dans son en- semble par la référence 1. Le boîtier 1 qui se présente comme une galette de forme circulaire dispose, à sa partie inférieure d'une ouverture d'entrée de gaz 10 et à proximité de sa bordure périphérique, sur sa partie supérieure, d'une ouverture de départ de gaz Il en direction des brûleurs non représentés. Le pourtour de l'ouverture de départ 11, sur la face interne du boîtier 1 est en relief par rapport audit boîtier en vue de former un tige 22 pour un organe d'étanchéité, comme on le verra plus loin. Le boîtier d'admission 2 a la forme d'une co- quille qui s'applique de façon étanche contre la face inférieure du boîtier 1. Un orifice d'arrivée de gaz 3 autorise l'entrée de gaz dans une chambre d'admission 4 lors de l'ouverture d'un clapet d'arrêt 5. La chambre 4 communique avec la chambre de pression 6 d'un régulateur de débit de gaz dont la membrane 7 à rappel réglable agit sur un clapet de régulation 8 qui ouvre plus ou moins un ori- fice de passage 9. Ce dernier se superpose à l'ouverture d'entrée 10 du boîtier de distribution. Ledit boîtier de distribution 1, quand le cla- pet 5 est ouvert voit sa chambre intérieure 12 remplie de gaz à la pression d'admission. A l'intérieur de cette cham- bre circulaire est monté un plateau rotatif 13 dont l'axe de rotation 14 s'étend verticalement entre les deux faces opposées formant le fond et le couvercle du boîtier 1, sur lesquelles il prend appui au centre du boîtier. Le plateau est monté sur l'axe 14 de telle sorte que sa face supérieure soit en appui sur le siège 22. Un ressort spi- rale 15 est intercalé sur l'axe entre le fond du boîtier et la face inférieure du plateau 13; une de ses extrémi- tés est ancrée au boîtier, l'autre est ancrée au plateau lui-même. L'axe 14 traverse de façon étanche le couvercle du boîtier 1 et se raccorde à un moteur pas à pas 20 monté de façon fixe dans une alvéole 21 à l'extérieur du boîtier. Le plateau 13, également représenté à la figure 2 présente sur toute sa périphérie une succession d'orifices 16 (16a, 16b, 16c... 169) qui sont calibrés différemment et progressivement d'un orifice à l'orifice voisin entre un orifice 16a de diamètre minimum et un orifice 16 de dia- mètre maximum. Autour de chaque orifice 16, sur la face supérieure du plateau 13, est prévue une couronne annu- laire 19 servant de pièce de frottement contre le siège 22 et assurant ainsi l'étanchéité de la chambre 12 entre l'ouverture de sortie 11 et l'orifice 16 porté par le pla- teau 13. En un endroit du plateau 13, il n'y a pas d'orifice mais un petit clapet obturateur 17 au dessus du plateau,mon- té coulissant sur une petite tige support perpendiculaire au plan du plateau, un petit ressort de rappel 18 étant intercalé entre ledit clapet 17 et le plateau. On remarquera que le clapet 17 est localisé entre l'orifice 16a de plus petit diamètre, et l'orifice 16n de plus grand diamètre, lesdits orifices encadrant le clapet. Selon une variante, le clapet 17 pourrait être constitué par une simple plage fixe du plateau, avec éventuellement une surépaisseur ou une pièce d'étanchéité rapportée. Les orifices 16 sont obtenus directement par per- çages dans le plateau ou encore ils sont constitués d'une série d'injecteurs à orifices variables montés de façon étanche dans des ouvertures identiques du plateau. Ces in- jecteurs gaz sont par exemple ceux déjà utilisés dans les appareils classiques, ce qui introduit ainsi une simplifica- tion dans la réalisation du dispositif. Quand il n'y a pas de demande de calories à l'appareil, mais que celui-ci est prêt à fonctionner, le clapet 5 est ouvert et le gaz est admis à sa pression d'alimentation, dans la chambre 12. Le plateau 13 occupe alors une position pour laquelle le clapet obturateur 17 se trouve vis à vis de l'ouverture 11 et appliqué contre le siège 22 sous l'action de son petit ressort de rappel 18, et le gaz ne peut sortir en direction des brûleurs. Dès qu'une intensité de courant électrique est fournie au moteur 20 sous la commande du dispositif de régulation, intensité minimum correspondant à la puissance minimum recherchée, ledit moteur va tourner d'un pas et faire tourner le plateau 13 de façon correspondante pour amener le premier orifice 16a de plus petit diamètre, immédiatement voisin, au droit de l'ouverture 11, à la place du clapet 17. Le gaz est alors admis à très petit débit aux brûleurs à partir de l'ouverture 11. Si l'inten- sité augmente, le moteur 20 tournera d'un nombre de pas correspondant à l'intensité qui lui est appliquée et viendra alors positionner l'orifice 16 approprié devant l'ouverture 11, pour fournir un débit de gaz plus important aux brûleurs. La pluralité d'orifice 16 permet donc d'ob- tenir des puissances variables et progressives de l'appa- reil en fonction de l'intensité appliquée. Selon une variante non représentée, et pour éviter de multiplier ces orifices on peut envisager de 26235S80 donner, grâce au moteur 20, une oscillation permanente rapide du plateau 13 pour que deux orifices 16 voisins se placent à tour de rôle devant l'ouverture 11. On obtiendra ainsi un débit moyen stabilisé de gaz par l'ou- verture, en fonction de la fréquence d'oscillation. Après fonctionnement, quand le moteur 20 n'est plus sollicité, il y a remise à zéro du mécanisme par retour du plateau 13 dans sa position originale sous l'action du ressort spirale 15, position pour laquelle le clapet 17 obture l'ouverture 11. Le mécanisme ainsi décrit est simple à réaliser. Le plateau 13 peut être moulé ou en tôle emboutie. Les étanchéités au niveau de l'ouverture 11, grâce à la couron- ne 19 sont aisées à réaliser. Une fois le plateau monté, aucun réglage n'est plus à faire. D'autre part quand un changement de gaz est nécessaire il suffit deremplacer le plateau 13 par celui correspondant au gaz approprié. On notera que le mécanis- me, ainsi décrit à titre d'exemple, et qui peut présenter des variantes constructives, est compact et donc facile- ment intégrable dans les appareils. R E V E NDI C A T I 0 N S 1.- Mécanisme d'alimentation modulable du gaz au brûleur d'un appareil du genre d'une chaudière à gaz réa- gissant à une intensité de courant électrique fournie par un dispositif de commande et de régulation en vue d'asser- vir le débit de gaz admis au brûleur à-ce courant en fonction de la demande de calories, caractérisé en ce qu'un plateau rotatif(13)est disposé à l'intérieur d'une chambre fermée (12) dans laquelle est admis le gaz à pres- sion normale, et de laquelle le gaz peut sortir par une ouverture (11) en direction des brûleurs, en ce que ledit plateau porte une pluralité d'orifices calibrés (16) le traversant sur toute son épaisseur et répartis sur au moins une couronne du plateau, au droit de l'ouverture (11), au moins une partie du plateau au droit de ladite ouver- ture étant muni d'un moyen (17) assurant son obturation, en ce que ledit plateau est monté dans la chambre (12) pour être appliqué contre l'ouverture (11) et en ce qu'il est entraîné en rotation de façon motorisée d'une position ou il obture l'ouverture, à au moins une position corres- pondant à une intensités déterminée dans laquelle un ori- fice calibré (16a, 16b...) 'se trouve vis à vis de l'ouver- ture et libère un débit de gaz approprié aux brûleurs. - 2.- Mécanisme selon la revendication 1, caractérisé en ce que le plateau rotatif (13) est logé dans un boîtier de distribution (1) disposant d'une ouverture d'entrée de gaz (10) un boîtier d'admission gaz (2) étant appliqué contre le bottier (1) pour faire communiquer une chambre d'admission (4) avec ladite ouverture. 3.- Mécanisme selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le pourtour de l'ouverture (11) du boîtier de distribution (1) est enrelief par rapport audit boîtier, formant un siège (22) pour un organe d'étanchéité. 4.- Mécanisme selon les revendications 1, 2 et 3, caractérisé en ce que le plateau (13) est solidaire d'un axede rotation (14) qui s'étend entre les deux faces oppo- sées formant le fond et le couvercle du boîtier de distri- 2623S80 bution (1), et en ce que le plateau est monté sur l'axe (14) pour que sa face supérieure soit en appui sur le siège (22). 5.- Mécanisme selon la revendication 4, carac- térisé en ce que un ressort spirale (15) est intercalé sur l'axe(14)entre le fond du boîtier (1) et la face inférieure du plateau (13). 6.- Mécanisme selon la revendication 1, caractéri- sé en ce que les orifices (16a, 16b, 16c.... 16n) sont calibrés différemment et progressivement de l'un à l'autre entre un orifice 16a de diamètre minimum et un orifice 16n de diamètre maximum. 7.- Mécanisme selon les revendications 1 et 6, caractérisé en ce que autour de chaque orifice 16 sur la face supérieure du plateau(13) est prévue une couronne annu- laire 19 servant de pièce de frottement et d'étanchéité. 8.- Mécanisme selon la revendication 1, caracté- risé en ce que le moyen assurant l'obturation de l'ouverture (11) est un petit clapet (17) monté sur le plateau (13), sur une petite tige support perpendiculaire à son plan, et rappelé par un ressort de rappel (18). 9.- Mécanisme selon les revendications 6 et 8, caractérisé en ce que le clapet (17) est localisé entre l'orifice (16a) de plus petit diamètre et l'orifice (16n) de plus grand diamètre. 10.- Mécanisme selon les revendications 1 et 4, caractérisé en ce que l'entraînement en rotation du pla- teau (13) est assuré par un moteur pas à pas (20), monté à l'extérieur du boîtier (1) et agissant sur son axe (14). 11.- Mécanisme selon les revendications 1 et 10, caractérisé en ce que le moteur (20) donne au plateau (13) une oscillation permanente et rapide entre deux orifices (16) voisins pour fournir un débit moyen de gaz par l'ou- verture (11).