Brevet FR2666138A1 — publié le 19920228

i Détecteur de flamme d'un brûleur. DESCRIPTION La présente invention a pour objet des détecteurs de flamme équipant les brûleurs, notamment les brûleurs de chaudières. Le secteur technique de l'invention est celui de la construction des brûleurs. Les brûleurs, notamment les brûleurs de chaudière, sont équipés d'un détecteur de flamme qui a pour fonction d'interrompre l'arrivée de combustible en cas d'absence de flamme afin d'éviter des risques d'explosion, notamment dans le cas des chaudières à gaz. Les détecteurs de flamme connus comportent généralement une cellule de détection des rayonnements ultraviolets émis par la flamme, laquelle cellule est disposée derrière une lentille qui est exposée au rayonnement de la flamme. Les règlements de sécurité imposent que l'on vérifie toutes les secondes le bon fonctionnement du détecteur de flamme et que l'alimentation en combustible soit arrêtée automatiquement, si le détecteur de flamme est déficient. Afin de répondre à cette exigence, on vérifie le bon fonctionnement du détecteur de rayonnement ultraviolet en interposant périodiquement, entre la flamme et ce détecteur, un volet opaque qui masque la flamme. Dans certains détecteurs de flamme connus à ce jour, le volet opaque est actionné périodiquement, dans un sens, par un électro- aimant et il est rappelé à sa position initiale par un ressort. Ces détecteurs présentent des défauts de fonctionnement dus à la présence d'un ressort qui se détériore rapidement et il arrive fréquemment que ces détecteurs de flamme soient en panne, ce qui entraîne l'arrêt de la chaudière. De plus, il est difficile dans ce type de détecteurs, de régler le rapport cyclique, c'est-à-dire le rapport entre la durée de fermeture et la durée d'ouverture du volet au cours de chaque cycle de déplacement alternatif dudit volet. On connaît également des détecteurs de flamme qui comportent un disque opaque comportant une ou plusieurs ouvertures, qui coupe les rayons lumineux entre la flamme et la cellule détectrice et qui est entraîné en rotation à vitesse constante par un moteur synchrone. Quelle que soit la vitesse de rotation du disque, le rapport cyclique entre la durée pendant laquelle la cellule reçoit le rayonnement de la flamme et la durée pendant laquelle la flamme est masquée reste constant. Un objectif de la présente invention est de procurer des détecteurs de flamme comportant un volet obturateur et des moyens pour déplacer alternativement ledit volet sans utiliser aucun ressort de rappel, afin d'éviter les risques de panne du détecteur et donc d'arrêt de la chaudière dus à la détérioration d'un ressort de rappel. Un autre objectif de la présente invention est de procurer un détecteur de flamme comportant des moyens pour déplacer périodiquement un volet obturateur entre la flamme et la cellule de détection du rayonnement ultraviolet, tel qu'il soit facile de régler le rapport cyclique entre la durée pendant laquelle le rayonnement de la flamme atteint la cellule et la durée pendant laquelle le volet obturateur masque la cellule au cours de chaque période de déplacement dudit volet obturateur. Les détecteurs de flamme selon l'invention comportent, de façon connue, une cellule détectrice des rayonnements ultraviolets, qui est exposée à la flamme d'un brûleur et un volet obturateur, qui est intercalé périodiquement entre la flamme du brûleur et ladite cellule détectrice. Les objectifs de l'invention sont atteints au moyen d'un détecteur, dans lequel le volet obturateur est déplacé alternativement dans un sens, puis dans l'autre, par un moteur pas à pas à double sens de marche. Avantageusement, un détecteur selon l'invention comporte des moyens pour régler le rapport cyclique, c'est-à-dire le rapport entre la durée pendant laquelle la flamme du brûleur atteint la cellule détectrice et la durée pendant laquelle la flamme est masquée par le volet obturateur au cours de chaque période du moteur. La présente invention a pour résultat des perfectionnements aux détecteurs de flamme équipant les brûleurs, notamment les brûleurs de chaudières à gaz. Les détecteur de flamme selon l'invention comportent, de façon connue, un volet obturateur qui est intercalé périodiquement entre la flamme et un capteur de rayonnement ultraviolet et qui permet de vérifier très fréquemment, une fois toutes les secondes, que le capteur de rayonnement ne délivre pas de signal pendant une très courte absence de flamme qui est simulée par l'interposition du volet obturateur entre la flamme et le capteur, d'o un auto-contrôle du bon fonctionnement du détecteur. Les détecteurs de flamme selon l'invention se distinguent des détecteurs connus par le fait que le volet obturateur est entraîné périodiquement, dans un sens et dans l'autre, par un moteur pas à pas à double sens de marche. Il en résulte que les détecteurs selon l'invention ne comportent aucun ressort de rappel du volet obturateur, ce qui supprime une cause de pannes du détecteur entraînant l'arrêt automatique du brûleur. Le volet obturateur et le petit moteur pas à pas qui l'entraîne, ont une faible inertie, de sorte que l'on commande chaque déplacement du volet obturateur dans l'un ou l'autre sens en envoyant un nombre d'impulsions au moteur suffisant pour faire pivoter le volet obturateur de la valeur nécessaire. Ainsi, on peut facilement faire varier la durée de l'intervalle entre impulsions successives, ce qui permet de modifier le rapport cyclique, c'est-à-dire le rapport entre les durées d'ouvertures et les durées de fermeture du volet obturateur au cours de chaque cycle. Par exemple, on peut choisir une durée de cycle de 0,6 secondes et, à l'intérieur de celle-ci, une durée d'ouverture du volet obturateur de 0,4 secondes et une durée de fermeture de 0,2 secondes qui correspondent à un rapport cyclique égal à deux. Les circuits et composants électroniques d'un détecteur selon l'invention comportent un circuit intégrateur, qui intègre le signal délivré par le capteur de rayonnement ultraviolet pendant toute la durée o le rayonnement de la flamme atteint le capteur au cours de chaque cycle. Le niveau du signal intégré varie donc dans le même sens que la durée d'intégration. Ainsi, en faisant varier le rapport cyclique, on peut faire varier le niveau du signal intégré, ce qui permet d'adopter le détecteur à la qualité de la flamme Si la flamme est riche en ultraviolets, on réduit le rapport cyclique Si au contraire, la flamme est pauvre en ultraviolets, on augmente le rapport cyclique. La description suivante se réfère au dessin annexé qui représente, sans aucun caractère limitatif, une coupe axial d'un détecteur de flamme selon l'invention. Ce détecteur comporte un corps cylindrique 1, qui délimite une chambre 2, dans laquelle est placée une cellule 3 de détection des rayonnements ultraviolets émis par la flamme d'un brûleur. La cellule 3 est un tube contenant une cathode 3 a et une anode. La cathode est exposée au rayonnement de la flamme Elle émet des électrons sous l'impact des rayons ultraviolets, dont la longueur d'onde est comprise entre 180 nm et 280 nm. Le corps 1 est percé d'un alésage axial 4, dans lequel est disposée une lentille en quartz 5, qui concentre le rayonnement de la flamme sur la cathode 3 a. Une bague 6, appelée fouloir de lentille, maintient la lentille 4 appuyée contre un épaulement. La bague 6 est fixée au corps 1 par des vis 7 La bague 6 porte, sur sa face libre, un écran opaque 8 qui comporte, en son centre, une fenêtre 8 a, à travers laquelle passe le faisceau de lumière concentré par la lentille 5. Une pièce tubulaire 9 munie d'une bride de fixation, est fixée sur la face avant du corps 1 par des vis 10 Cette pièce délimite un alésage 11 qui est coaxial avec l'alésage 4. L'alésage 11 contient une bague 12 qui sert à régler le débit d'air de balayage arrivant par une entrée latérale 13. L'extrémité avant de l'alésage 11 comporte un filetage femelle qui sert à fixer le détecteur sur un raccord fileté situé en regard de la flamme du brûleur, sur la porte de l'équipement brûleur, de sorte que le rayonnement de la flamme pénètre dans l'alésage 11, traverse la lentille 5, puis la fenêtre 8 a, pour atteindre la cathode 3 a du détecteur de flamme, qui émet alors un signal électrique indiquant que la flamme est présente. L'extrémité arrière du corps 1 est obturée par un couvercle 14, maintenu par des vis 15. Le repère 16 représente un petit moteur électrique pas à pas à double sens de marche, qui est monté sur le support 17 de la cellule 3, de telle sorte que son axe yyl soit parallèle à l'axe xxl du capteur. Le moteur 16 entraîne en rotation alternative, autour de l'axe yyl, un volet obturateur opaque 18, qui est coudé de telle sorte qu'il présente une partie perpendiculaire à l'axe xxl, qui peut venir s'intercaler entre la fenêtre 8 a et la cellule 3. Le moteur 16 est entraîné en rotation alternativement dans un sens puis dans l'autre, de sorte que le volet obturateur 18 masque puis démasque la fenêtre 8 a. La durée du cycle, c'est-à-dire la période de fonctionnement du moteur 16, est de l'ordre d'une seconde A l'intérieur de cette période, il est possible de faire varier le rapport cyclique, c'est-à- dire le rapport entre d'une part, la durée pendant laquelle la fenêtre 8 a est démasquée et la cellule 3 reçoit le rayonnement et, d'autre part, la durée pendant laquelle la fenêtre 8 a est masquée. Cette possibilité de variation du rapport cyclique permet de régler celui-ci pour l'adapter à l'intensité du rayonnement ultraviolet émis par la flamme de chaque type de brûleur. En augmentant le rapport cyclique, c'est-à-dire en choisissant un temps d'ouverture de la fenêtre supérieur au temps de fermeture et en intégrant le signal émis par la cellule, on obtient un signal intégré plus élevé On peut ainsi adapter le détecteur au cas d'une flamme pauvre en rayonnement ultraviolet. Après traitement de filtrage et de mise en forme du signal émis par la cellule 3, on obtient un signal binaire de niveau 1 lorsque la flamme est présente et que le volet obturateur est ouvert et un signal O lorsque la flamme est éteinte ou que le volet obturateur est fermé, c'est-à-dire masque la fenêtre. Lorsque la durée du signal au niveau zéro dépasse un seuil qui est généralement d'une seconde, l'alimentation d'un relais de sécurité est coupée et le brûleur est arrêté automatiquement, de sorte qu'on obtient ainsi non seulement un contrôle automatique de l'absence de flamme, mais également un auto-contrôle du bon fonctionnement du détecteur de flamme lui-même. REVENDICATIONS 1 Détecteur de la flamme d'un brûleur du type comportant une cellule détectrice des rayonnements ultraviolets ( 3), qui est exposée à la flamme et un volet obturateur opaque ( 18) qui est intercalé périodiquement entre la flamme et ladite cellule détectrice, caractérisé en ce que ledit volet obturateur ( 18) est déplacé alternativement dans un sens, puis dans l'autre par un moteur pas à pas ( 16) à double sens de marche. 2 Détecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens permettant de régler le rapport cyclique, c'est-à- dire le rapport entre la durée pendant laquelle la flamme atteint ladite cellule détectrice et la durée pendant laquelle la flamme est masquée par ledit volet obturateur au cours de chaque période du moteur.