Brevet FR2779214A1 — publié le 19991203

La présente invention concerne un dispositif de régulation du débit de gaz amené à un brûleur, pour un appareil de cuisson à gaz, tel que table de cuisson domestique. Dans un appareil de cuisson à gaz, comprenant habituellement plusieurs brûleurs, il convient de réguler le débit de gaz combustible alimentant chaque brûleur pour adapter ce débit à la grosseur du brûleur et au type de cuisson effectué. Il est aussi nécessaire de régler le débit selon la nature du gaz utilisé, tel que butane, propane ou méthane, qui sont fournis sous des pressions différentes et qui possèdent encore d'autres propriétés (fluidité, pouvoir calorifique,...) variables d'un gaz à un autre. Outre les solutions traditionnelles de réglage purement manuel et mécanique du débit de gaz alimentant un brûleur, on connaît déjà des dispositifs de régulation, qui utilisent des électrovannes. Plus particulièrement, des solutions ont été proposées qui utilisent des électrovannes à rapport cyclique variable, ou des électrovannes proportionnelles. Dans les cas d'une électrovanne à rapport cyclique variable, celle-ci possède une bobine électromagnétique alimentée par des impulsions électriques de fréquence fixe, mais de durée variable en fonction d'un signal d'entrée, représentatif du débit de gaz souhaité. Dans le cas d'une électrovanne proportionnelle, une tension variable dans la bobine, et représentative du débit de gaz désiré, engendre un déplacement d'un noyau mobile d'une valeur variable, que l'on veut contrôler. Ces deux solutions connues nécessitent, une fois que le débit de gaz désiré a été atteint, un maintien de l'alimentation électrique des électrovannes, que celles-ci soient à rapport cyclique variable ou proportionnelles. On est donc là en présence d'un fonctionnement "dynamique", qui non seulement nécessite une alimentation électrique permanente et engendre une usure mécanique, mais encore est désavantageux en termes de précision, en particulier pour de faibles débits de gaz. Un moyen d'améliorer la régulation de débit assurée par de telles électrovannes, pour satisfaire l'utilisateur, consisterait à ajouter un système d'asservissement en boucle fermée, qui ajusterait à tout instant la valeur du débit de gaz passant par l'électrovanne à une valeur de consigne, imposée par l'utilisateur. Un tel système compliquerait et renchérirait le dispositif, sans pour autant remédier à tous ses inconvénients, en particulier ceux liés à son fonctionnement "dynamique". La présente invention vise à remédier à l'ensemble des inconvénients précédemment exposés, en fournissant pour la régulation du débit de gaz une solution précise et économique, particulièrement bien adaptée aux exigences des appareils de cuisson à gaz. A cet effet, I'invention a essentiellement pour objet un dispositif de régulation du débit de gaz, pour appareil de cuisson à gaz, qui comprend pour chaque brûleur un robinet motorisé, monté entre un conduit d'alimentation en gaz combustible et un conduit de gaz raccordé au brûleur concerné, le robinet motorisé comportant un corps évidé, dont l'évidement est en communication avec le conduit d'alimentation en gaz et comporte un orifice de sortie du gaz prolongé par le conduit de gaz raccordé au brûleur, un coulisseau étant monté déplaçable en translation à lI'intérieur de l'évidement précité, et étant accouplé à un moteur électrique pas à pas déplaçant ledit coulisseau de façon contrôlée, ce coulisseau portant à une extrémité un pointeau situé en correspondance avec l'orifice de sortie de l'évidement, et apte à être engagé plus ou moins profondément dans l'orifice de sortie, selon la position du coulisseau commandée par le moteur électrique pas à pas. Ainsi, I'invention propose une solution nouvelle qui peut être qualifiée de "statique", en ce sens que, pour fixer ou modifier le débit de gaz amené au brûleur considéré, on alimente électriquement le moteur en lui faisant effectuer un certain nombre de pas qui correspond au débit (ou à la variation de débit) demandé(e), afin d'amener le pointeau dans une position appropriée relativement à l'orifice de sortie, position à laquelle correspond une valeur du débit. Une fois cette position (donc aussi cette valeur de débit) atteinte, le moteur est arrêté et le robinet se retrouve dans un état statique, si l'on excepte le gaz qui circule dans les conduits et se consume dans le brûleur. Ce principe de fonctionnement s'oppose donc radicalement aux solutions connues, rappelées plus haut, qui utilisent des électrovannes nécessitant une alimentation électrique permanente. La solution proposée par l'invention possède aussi l'avantage d'être remarquablement précise, grâce à I'utilisation d'un moteur électrique pas à pas, et en prévoyant que l'arbre de sortie de ce moteur est lié en rotation à une vis d'entraînement à pas fin et précis, en prise avec un taraudage complémentaire formé dans le coulisseau qui porte le pointeau. Cette configuration permet de commander de faibles déplacements en translation du coulisseau, avec une démultiplication importante, donc de commander de faibles variations de débit, avec les conséquences avantageuses suivantes: - La solution technique retenue (moteur électrique pas à pas + vis d'entraînement) rend inutile le recours à un réducteur de vitesse, d'o une simplification, une économie et un gain de place. - La précision intrinsèque du dispositif proposé permet de réaliser un asservissement du débit de gaz en boucle ouverte, sans rétroaction, ce qui amène une simplification et une économie supplémentaires. - Le robinet motorisé permet de contrôler avec précision de faibles débits gazeux, souhaitables pour des brûleurs de petite puissance et pour certains types de cuisson (mijotage). - Grâce à un profil approprié de son pointeau, le robinet motorisé est apte à réguler le débit de gaz divers, en particulier butane, propane et méthane, pouvant provenir de toute source (réseau de distribution collectif, réservoir, bouteille de gaz), sans apporter aucune modification à ce robinet lui-même. On notera cependant que, selon le gaz utilisé, le même pointeau travaillera dans des zones différentes, de sorte que lors d'un changement de gaz, l'utilisateur devra non seulement changer les injecteurs de gaz, mais aussi agir sur un sélecteur ou analogue, pour informer l'électronique de commande du type de gaz utilisé. Dans une forme de réalisation avantageuse, le coulisseau et son pointeau sont prévus pour assurer, dans une position de fin de course de ce coulisseau, une obturation complète de l'orifice de sortie du gaz. Dans ce cas, de préférence, un joint d'étanchéité annulaire est monté autour du pointeau, à la base de celui-ci, de manière à assurer l'obturation étanche dudit orifice de sortie du gaz, dans la position de fin de course considérée du coulisseau. Ainsi, le même robinet motorisé assure non seulement la régulation du débit de gaz en cours d'utilisation du brûleur, mais encore la fonction d'organe de fermeture, lorsque le brûleur est à l'arrêt. Dans l'ensemble, I'invention fournit ainsi une solution simple, précise, compacte et économique, permettant d'équiper les brûleurs plus ou moins nombreux d'appareils de cuisson à gaz, en satisfaisant pleinement les besoins des utilisateurs de ces appareils. On notera aussi que, dans l'application de l'invention à un appareil de cuisson à gaz à brûleurs multiples, les robinets motorisés associés respectivement aux différents brûleurs sont avantageusement accolés directement à un conduit d'alimentation en-gaz commun à tous les brûleurs, de manière à obtenir une disposition alignée et regroupée, et à simplifier les circuits électriques et de gaz. L'invention sera de toute façon mieux comprise, et d'autres caractéristiques seront mises en évidence, à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemple, une forme d'exécution de ce dispositif de régulation du débit de gaz, pour appareil de cuisson à gaz: Figure 1 est une vue d'ensemble, très schématique, d'une table de cuisson domestique équipée du dispositif objet de l'invention Figure 2 est une vue générale, en perspective, d'un robinet motorisé de ce dispositif; Figure 3 est une vue en coupe longitudinale du robinet de figure 2, avec indication de deux positions du pointeau Figure 4 est une vue en coupe de ce robinet, similaire à figure 3, mais illustrant une troisième position du pointeau. La figure 1 représente une table de cuisson domestique, à quatre "feux", équipée de quatre brûleurs à gaz 1, 2, 3 et 4, alimentés à partir d'une source de gaz non illustrée, par une arrivée de gaz commune 5 aboutissant à au moins une vanne de sécurité 6. En aval de la vanne de sécurité 6, il est prévu un conduit ou "rampe" d'alimentation en gaz 7, commun à tous les brûleurs 1 à 4. Le conduit d'alimentation en gaz 7 comporte quatre départs de gaz latéraux 8, qui alimentent respectivement quatre robinets motorisés identiques 9. Chaque robinet motorisé 9 comporte une sortie de gaz 10, raccordée par un conduit de gaz 11 à l'un des quatre brûleurs 1 à 4. La table du cuisson comprend encore une partie électrique de commande et de sécurité, qui inclut: - un clavier de commande 12, - un ensemble électronique de "gestion" 13, - un allumeur électronique 14, commun à tous les brûleurs, relié électriquement à l'ensemble de gestion 13 ainsi qu'à des électrodes d'allumage 15 associées respectivement aux quatre brûleurs 1 à 4, - des dispositifs de surveillance de flamme 16, associés respectivement aux quatre brûleurs 1 à 4 et reliés à l'ensemble de gestion 13, avec possibilité (non illustrée) d'une liaison supplémentaire vers chacun des robinets 9 pour alimenter une petite vanne de sécurité prévue pour chaque robinet, - une liaison électrique 17 entre cet ensemble de gestion 13 et la vanne de sécurité 6, et - quatre liaisons électriques 18, reliant l'ensemble de gestion 13 respectivement aux quatre robinets motorisés 9, dont chacun est associé à l'un des brûleurs 1 à 4. L'invention s'intéresse, plus particulièrement, à la structure et au fonctionnement des robinets motorisés 9, dont l'un est représenté de façon plus détaillée aux figures 2 à 4. Le robinet motorisé 9 comporte un corps évidé 19, qui est accolé au conduit d'alimentation en gaz 7. Le corps 19 comporte un perçage latéral, communiquant directement avec le conduit d'alimentation à gaz 7 et matérialisant ainsi le départ de gaz latéral 8 du conduit d'alimentation 7. Le perçage 8 débouche latéralement dans un évidement cylindrique 20 du corps 19. Un moteur électrique pas à pas 21 est fixé, au moyen de vis 22, à une extrémité du corps 19. L'arbre de sortie 23 du moteur 21 est disposé suivant l'axe central 24 de l'évidement cylindrique , et fait saillie à l'intérieur de cet évidement 20. Du côté opposé au moteur 21, le corps 19 comporte un orifice de sortie 25 calibré, de section circulaire, centré sur l'axe 24 et faisant communiquer l'évidement 20 avec un raccord tubulaire coudé, matérialisant la sortie de gaz 10 du robinet 9 (prolongée par le conduit de gaz 11 menant au brûleur correspondant). Sur l'arbre de sortie 23 du moteur 21 est emmanchée l'extrémité élargie 26 d'une vis d'entraînement 27, possédant un pas fin et précis, qui est disposée suivant l'axe 24 à l'intérieur de l'évidement 20. La vis d'entraînement 27 est en prise avec un coulisseau taraudé 28, monté déplaçable en translation à l'intérieur de l'évidement 20, et immobilisé en rotation; à cet effet, le coulisseau 28 présente extérieurement une rainure longitudinale 29, dans laquelle est engagée la pointe d'une vis latérale 30, qui traverse un trou taraudé du corps 19. A son extrémité la plus éloignée du moteur 21, le coulisseau 28 est prolongé par un pointeau 31, situé sur l'axe central 24 de l'évidement , en correspondance avec l'orifice de sortie 25. On notera encore que, dans l'exemple représenté, le robinet motorisé 9 accolé au conduit d'alimentation en gaz 7 est assemblé à ce conduit 7 par un cavalier 32, fixé au moyen de vis 33 sur le corps 19 du robinet 9. Enfin, divers joints d'étanchéité toriques ou autres sont prévus, comprenant notamment: un joint 34 monté entre le conduit 7 et le corps 19 du robinet 9, au niveau du départ de gaz latéral 8; un joint 35 intercalé entre le moteur électrique 21 et le corps 19 du robinet 9; un joint 36 inséré entre la tête de la vis latérale 30 et le corps 19 du robinet 9. Un dernier joint torique 37 peut être monté autour du pointeau 31, à la base de celui-ci c'est-à-dire à son raccordement au restant du coulisseau 28. La rotation de l'arbre de sortie 23 du moteur 21 s'accompagne d'une rotation identique de la vis d'entraînement 27, qui provoque elle- même le déplacement en translation, suivant l'axe 24, du coulisseau 28 immobilisé en rotation. Selon la position du coulisseau 28, le pointeau 31 est plus ou moins rapproché de l'orifice de sortie 25, ou introduit plus ou moins profondément au travers de cet orifice de sortie 25. Selon la position axiale du pointeau 31, un débit de gaz plus ou moins important traverse le robinet 9, depuis son entrée (perçage latéral 8) jusqu'à la sortie de gaz 10. Pour obtenir le débit de gaz désiré, et modifier éventuellement ce débit, on alimente électriquement le moteur 21, en lui imposant un certain nombre de pas qui correspond au débit souhaité, ou à la variation de débit à obtenir. Pour illustrer ce fonctionnement, la figure 3 indique en traits continus une première position du pointeau 31 éloignée de l'orifice 25 et correspondant au débit de gaz maximum, et en traits mixtes une deuxième position du pointeau 31, engagée partiellement dans l'orifice 25 et correspondant à un débit de gaz intermédiaire. La figure 4 montre une troisième position, dans laquelle le pointeau 31 est enfoncé au maximum dans l'orifice 25; dans cette dernière position, le joint torique 37 assure I'étanchéité tout autour de l'orifice 25, ce qui interdit toute sortie de gaz, le robinet 9 servant ainsi d'organe de fermeture interdisant toute arrivée de gaz vers le brûleur correspondant. Les robinets motorisés 9, associés respectivement aux différents brûleurs 1 à 4, sont tous commandés à partir du clavier de commande 12 et de l'ensemble électronique de gestion 13, par l'intermédiaire des liaisons électriques 18 qui alimentent les moteurs pas à pas respectifs 21 de ces robinets 9. Comme il va de soi, I'invention ne se limite pas à la seule forme d'exécution de ce dispositif de régulation du débit de gaz, pour appareil de cuisson à gaz, qui a été décrite ci-dessus à titre d'exemple; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes de réalisation et d'application respectant le même principe, quels que soient notamment les détails constructifs des robinets motorisés, le nombre des brûleurs, et les équipements additionnels, notamment de sécurité, une électrovanne de sécurité pouvant être associée à chaque robinet motorisé 9, donc à chacun des brûleurs 1 à 4, de manière à satisfaire les normes en vigueur. REVENDICATIONS 1 - Dispositif de régulation du débit de gaz amené à un brûleur, pour un appareil de cuisson à gaz, caractérisé en ce qu'il comprend pour chaque brûleur (1 à 4) un robinet motorisé (9), monté entre un conduit d'alimentation en gaz combustible (7) et un conduit de gaz (11) raccordé au brûleur concerné, le robinet motorisé (9) comportant un corps évidé (19), dont l'évidement (20) est en communication (en 8) avec le conduit d'alimentation en gaz (7) et comporte un orifice de sortie du gaz (25) prolongé par le conduit de gaz (11) raccordé au brûleur, un coulisseau (28) étant monté déplaçable en translation à l'intérieur de l'évidement (20), et étant accouplé à un moteur électrique pas à pas (21) déplaçant ledit coulisseau (28) de façon contrôlée, ce coulisseau (28) portant à une extrémité un pointeau (31) situé en correspondance avec l'orifice de sortie (25) de l'évidement (20), et apte à être engagé plus ou moins profondément dans l'orifice de sortie (25), selon la position du coulisseau (28) commandée par le moteur électrique pas à pas (21). 2 - Dispositif de régulation du débit de gaz selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'arbre de sortie (23) du moteur électrique pas à pas (21) est lié en rotation à une vis d'entraînement (26, 27) à pas fin et précis, en prise avec un taraudage complémentaire formé dans un coulisseau (28) qui porte le pointeau (31). 3 - Dispositif de régulation du débit de gaz selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le coulisseau (28) présente une rainure longitudinale (29), dans laquelle est engagée la pointe d'une vis latérale (30) qui traverse un trou taraudé du corps (19) du robinet motorisé (9), de manière à immobiliser en rotation ce coulisseau (28). 4- Dispositif de régulation du débit de gaz selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le coulisseau (28) et son pointeau (31) sont prévus pour assurer, dans une position de fin de course de ce coulisseau (28), une obturation complète de l'orifice de sortie du gaz (25), de telle sorte que la robinet motorisé (9) assure non seulement la régulation du débit de gaz, mais encore la fonction d'organe de fermeture. 5 - Dispositif de régulation du débit de gaz selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'un joint d'étanchéité annulaire (37) est monté autour du pointeau (31), à la base de celui-ci, de manière à assurer l'obturation étanche dudit orifice de sortie du gaz (25), dans la position de fin de course considérée du coulisseau (28). 6- Dispositif de régulation du débit de gaz selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il est appliqué à un appareil de cuisson à gaz à brûleurs multiples (1 à 4), et en ce que les robinets motorisés (9) associés respectivement aux différents brûleurs (1 à 4) sont accolés directement à un conduit d'alimentation en gaz (7) commun à tous les brûleurs (1 à 4). 7 - Dispositif de régulation du débit de gaz selon la revendication 6, caractérisé en ce que le corps (19) de chaque robinet motorisé (9) comporte un perçage latéral (8) débouchant dans son évidement (20), et communiquant directement avec le conduit d'alimentation en gaz (7). 8- Dispositif de régulation du débit de gaz selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que les robinets motorisés (9), associés respectivement aux différents brûleurs (1 à 4), sont tous commandés à partir d'un clavier de commande (12) et d'un ensemble électronique de gestion (13), par l'intermédiaire de liaisons électriques (18) qui alimentent les moteurs pas à pas (21) respectifs de ces robinets (9). 9- Dispositif de régulation du débit de gaz selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'une électrovanne de sécurité est associée à chaque robinet motorisé (9).