Perfectionnements aux dispositifs pour commander avec sécurité des vannes de gaz

Description

[0001] L'invention est relative aux dispositifs pour la commande contrôlée de l'ouverture et de la fermeture d'une vanne de distribution d'un gaz combustible sous pression alimentant notamment un brûleur de chauffe-eau, chauffe-bains ou chaudière de chauffage central à eau chaude, commande devant se traduire automatiquement par la fermeture de ladite vanne après un retard prédéterminé T_o consécutif à son ouverture si le gaz sous pression délivré par cette vanne n'a pas été allumé entre-temps.

[0002] Elle vise plus particulièrement, parmi ces dispositifs, ceux dont la commande est assurée par la fermeture d'un interrupteur électrique de commande et met en jeu successivement l'excitation d'un premier contacteur à relais destiné à assurer l'ouverture de la vanne en alimentant celle-ci à l'aide d'une tension électrique redressée ou continue, l'actionnement d'un allumeur dudit gaz, la détection de la flamme correspondant au gaz ainsi allumé, la fermeture automatique de ladite vanne si cette détection n'est pas effective à la fin du retard T_o et dans le cas contraire, l'excitation d'un second contacteur à relais à plusieurs contacts mobiles monté de façon à arrêter le fonctionnement de l'allumeur et à maintenir l'alimentation électrique de la vanne, au-delà de la période T_o, par une tension alternative redressée.

[0003] Dans le brevet FR-A-2 284 091, on a décrit un tel dispositif de commande de vanne dans lequel un élément disjoncteur de protection est monté de façon à sauter et à couper alors la susdite alimentation de maintien lorsque le dispositif présente certaines défaillances, et en particulier lorsque l'un des contacts mobiles du second contacteur à relais est en mauvaise position lors du démarrage.

[0004] L'invention a pour but, surtout, d'accroître encore la sécurité de ces dispositifs de commande de vanne, en ce sens que toute défaillance d'un tel dispositif se traduit automatiquement par la fermeture de la vanne correspondante: une telle défaillance est en particulier le "collage" indésirable de n'importe lequel des contacts mobiles du second contacteur en sa position pour laquelle ce contacteur commande l'alimentation de la vanne, ou encore la rupture du circuit d'alimentation d'un disjoncteur de protection.

[0005] A cet effet, les dispositifs de commande du genre en question selon l'invention sont essentiellement caractérisés en ce que, pour faire sauter automatiquement l'élément disjoncteur lorsque l'un quelconque des contacts mobiles du second contacteur à relais se trouve en sa position de travail alors que le premier contacteur est au repos, chacun desdits contacts mobiles, en position de travail, branche en série la source de tension, l'élément disjoncteur de protection, l'un des contacts fermé du premier contacteur à relais au repos et des moyens redresseurs permettant le passage d'un courant redressé dans le sens opposé à celui assurant normalement l'alimentation de la vanne au-delà de chaque période T_o. Dans des modes de réalisation préférés, on a recours en outre à l'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes:

- il est prévu un second disjoncteur de protection agencé de façon à être déclenché au bout d'une période T₁ consécutive à l'excitation du premier contacteur si le second contacteur n'a pas été excité pendant cette période T,, et le circuit qui assure l'excitation du premier contacteur à partir de la fermeture de l'interrupteur de commande comprend un organe de verrouillage électrique susceptible d'être rendu conducteur exclusivement par l'éclairage provenant d'un élément lumineux alimenté électriquement à travers l'élément sensible du disjoncteur;

- dans un dispositif de commande selon l'alinéa précédent, l'alimentation électrique du disjoncteur est effectuée à travers un contact au repos du second contacteur,

- l'alimentation électrique de la vanne due à l'excitation du premier contacteur est effectuée par simple décharge d'un condensateur.

[0006] L'invention comprend, mises à part ces dispositions principales, certaines autres dispositions qui s'utilisent de préférence en même temps et dont il sera plus explicitement question ci-après.

[0007] Dans ce qui suit, l'on va décrire un mode de réalisation préféré de l'invention en se référant au dessin ci-annexé, d'une manière bien entendu non limitative.

[0008] La figure unique de ce dessin montre, très schématiquement, un dispositif de commande de vanne à gaz combustible établi conformément à l'invention.

[0009] La vanne 1 à commander est propre à distribuer un gaz combustible sous pression au brûleur d'un appareil à gaz combustible tel que notamment, un chauffe-eau, un chauffe-bains ou une chaudière de chauffage central à eau chaude.

[0010] Il s'agit d'une vanne de sécurité en ce sens qu'elle s'ouvre uniquement lors de l'application sur elle d'une tension continue ou redressée V, toute absence d'alimentation électrique de cette vanne se traduisant par sa fermeture.

[0011] De façon connue en soi, l'application de cette tension V sur la vanne 1 est assurée par l'excitation d'un contacteur à relais 2, excitation elle-même commandée par la fermeture d'un interrupteur électrique de commande 3.

[0012] Cette fermeture est elle-même asservie à la circulation de l'eau dans le corps de chauffe de l'appareil à gaz, circulation due à un puisage d'eau chaude (cas des chauffe-eau ou chauffe-bains) ou à la mise en marche d'une pompe de circulation 4 (cas des chaudières de chauffage central): à cet effet, une dépression créée par cette circulation est exploitée par un système à valve différentielle pour actionner ledit interrupteur 3.

[0013] Dès ouverture de la vanne 1, celle-ci distribue au brûleur de l'appareil un gaz combustible sous pression.

[0014] On synchronise avec le début de cette ouverture l'excitation d'un allumeur 5 propre à allumer le gaz ainsi distribué.

[0015] On sait l'importance attachée à l'allumage effectif de ce gaz: en particulier, si cet allumage n'est pas assuré au bout d'une période T_o (comprise entre 1 et 5 secondes, de préférence de l'ordre de 3 secondes) consécutive à l'ouverture de la vanne, il faut que cette dernière se referme automatiquement.

[0016] On prévoit donc un détecteur 6 de flamme pour vérifier si l'allumage en question est effectif ou non et c'est seulement dans le cas où cet allumage est obtenu avant l'expiration de la période T_o que des moyens asservis à la sortie de ce détecteur maintiennent l'alimentation électrique de la vanne 1: des moyens de temporisation ou analogues sont prévus pour faire cesser l'application de la tension V sur la vanne, due à la simple excitation du contacteur 2, à la fin de la période T_o.

[0017] L'invention a pour but d'assurer la sécurité positive totale d'un tel ensemble en ce sens que toute défaillance se traduise automatiquement par la fermeture de la vanne.

[0018] Les moyens asservis à la sortie du détecteur de flamme 6 comprennent eux-mêmes un second contacteur à relais 7 propre, lui aussi, à appliquer sur la vanne 1 une tension continue ou redressée V' propre à ouvrir cette vanne, tension présentant la même amplitude que la tension V, mais engendrée éventuellement d'une manière différente.

[0019] Dans le cas présent, cette tension V' est celle W engendrée par le réseau ou secteur 8 (savoir généralement une tension alternative d'amplitude 220 Volts) et redressée à travers un organe unidirectionnel 9 tel qu'une diode.

[0020] (Dans un souci de simplicité, cet organe unidirectionnel et ceux du même genre seront désignés dans la suite par le vocable "diode", mais ce d'une manière non limitative, tous autres organes unidirectionnels ou redresseurs pouvant être également envisagés pour les constituer.)

[0021] La tension V, quant à elle, pourrait être engendrée de manière analogue à la tension V' à travers un organe de temporisation approprié.

[0022] Mais elle est de préférence engendrée ici par décharge d'un condensateur 10 à travers une diode 11, ce condensateur étant lui-même, avant actionnement du contacteur 2 ou plus généralement tant que celui-ci n'est pas excité, chargé à partir du secteur 8 à travers une diode 12 et un résistance de charge 13.

[0023] Pour que le système ci-dessus soit sûr, il est nécessaire que le second contacteur à relais 7 soit déclenché uniquement en réponse à une détection réelle de flamme.

[0024] En particulier, il est nécessaire que ce déclenchement ne soit par provoqué par simulation d'une flamme, c'est-à-dire par émission d'un signal électrique élaboré faussement par le détecteur 6 avant même l'ouverture de la vanne 1.

[0025] Il est nécessaire également que les contacts mobiles de ce contacteur 7 soient bien revenus en leur position de repos après l'actionnement précédent de ce contacteur.

[0026] Une sécurité totale vis-à-vis de chacun de ces deux défauts est automatiquement assurée, selon l'invention, en montant en série chacun desdits contacts mobiles, lorsqu'ils se trouvent en leur position active (c'est-à-dire correspondant à l'état excité du contacteur 7) et qu'à la fois le premier contacteur 2 se trouve au repos, avec une source de tension continue ou redressée montée en sens inverse, de façon à provoquer alors un court-circuit faisant sauter un fusible 14 de protection de l'installation.

[0027] Sur la figure, les contacts en question, au nombre de deux, ont été désignés par les références 7₁ et 7₂,

[0028] Le premier contact 7₁ est relié aux bornes du secteur 8 à travers un contact au repos 2₁ du contacteur 2 et deux diodes 15 et 16 en série, montées toutes les deux en sens inverse de la diode 9, la diode 15 étant en outre montée en parallèle sur la vanne 1.

[0029] Quant au second contact 7₂, il est relié aux bornes du secteur 8 à travers également le contact 2₁ au repos et deux autres diodes 17 et 18 également montées en série et en sens inverse de la diode 9.

[0030] Le fonctionnement de cette sécurité est le suivant.

[0031] Lors du démarrage de l'installation, alors que le premier contacteur 2 est encore au repos, le second contacteur 7 doit l'être également, l'excitation de ce dernier n'étant prévue qu'après allumage du gaz distribué par la vanne 1, puis détection de cet allumage en 6, ce qui suppose que ladite vanne est ouverte par l'excitation du premier contacteur 2.

[0032] Si donc l'un des contacts 7₁ et 7₂ se trouve alors en sa position de travail, c'est qu'il existe un défaut quelque part, soit que ledit contact soit resté "collé" après un fonctionnement précédent, soit que le détecteur 6 ait élaboré prématurément un signal d'excitation du contacteur 7, analogue à celui dû à la présence d'une flamme: ce défaut est immédiatement sanctionné par la création d'un court-circuit à travers le contact en mauvaise position, court-circuit qui fait sauter le fusible 14.

[0033] Il faut alors faire appel à un réparateur pour remettre en marche l'installation après repérage et élimination du défaut.

[0034] Le contrôle qui vient d'être décrit peut être réalisé immédiatement après fermeture de l'interrupteur général 19 ou après fermeture de l'interrupteur 3, mais avant déclenchement du premier contacteur 2, un petit retard t_o, par exemple de l'ordre de la seconde, étant avantageusement prévu à cet effet entre ces deux dernières commandes.

[0035] Dans le même ordre d'idées, une diode 20, montée en parallèle sur le condensateur 10, dans le même sens que la diode 15, permet de détecter, par rupture du fusible 14, un "collage" indésirable du contact 2₂ du contacteur 2 en sa position de travail à travers la succession des composants suivants: diode 11, contact 7₁ au travail, diode 16 et contact 2₁ au repos.

[0036] Les éventuels "collages" indésirables de ce dernier contact 2₁ en sa position de travail sont contrôlés d'une autre façon qui va être maintenant décrite.

[0037] Si au bout d'une période T₁, par exemple de l'ordre de 10 secondes, consécutive au déclenchement du premier contacteur 2, le second contacteur 7 n'a pas été déclenché, c'est que la détection de flamme à laquelle est asservi ce dernier déclenchement n'a pas été observée.

[0038] Dans ce cas, la vanne 1 a été refermée au terme de la période T_o qui est plus courte que la période T, et commence en même temps que celle-ci, mais l'installation demeure sous tension: il faut alors la débrancher et déclencher une alerte pour rendre nécessaire une intervention extérieure en vue de la réparation de la panne (laquelle peut être due à un autre phénomène qu'un défaut d'allumage, par exemple à un manque de gaz).

[0039] On prévoit à cet effet un disjoncteur 21, notamment du type thermique ou temporisé, ayant le même rôle que le fusible 14 ci-dessus et dont l'élément sensible (à la température ou au temps) est alimenté dès déclenchement du premier contacteur 2 à partir du secteur 8 à travers le contact 2₁ au travail, une diode 22 et le contact 7₂ au repos.

[0040] L'intégrité de ce circuit d'alimentation du disjoncteur présente une grande importance.

[0041] Pour que sa coupure éventuelle interdise le fonctionnement de l'installation, on a recours, suivant une intéressante disposition de l'invention, au stratagème suivant.

[0042] La bobine du contacteur 2 est excitée électriquement, sous le contrôle de l'interrupteur 3, à partir du secondaire d'un transformateur 23 dont le primaire est alimenté par le secteur 8.

[0043] Cette alimentation est effectuée à travers un organe de barrage opto-électronique schématisé sur le dessin par un photothyristor 24 dont la porte est connectée à une résistance 25.

[0044] Ce barrage ne peut être supprimé que si l'élément photosensible 24 est éclaire à partir d'une lampe 26, telle qu'une diode photoluminescente, laquelle lampe ne peut être alimentée électriquement, à partir du secteur, qu'à travers l'élément sensible du disjoncteur 21, ainsi qu'à travers la diode 22 et le contact 7₂ au repos.

[0045] Ce couplage optique entre la lampe 26 et l'élément photosensible 24, schématisé par la flèche brisée 0, permet de transmettre sélectivement et sûrement une instruction d'un circuit sous moyenne tension (220 Volts) à un circuit sous basse tension (par exemple 24 Volts), et ce sans apporter aucune perturbation à ces circuits.

[0046] Grâce à cette disposition, le premier contacteur 2 ne peut être excité qui si le disjoncteur 21 et son circuit d'alimentation sont intacts et prêts à assurer leur mission de protection, ce qui constitue un nouvel avantage important de l'invention.

[0047] On constate en outre qu'un éventuel "collage" indésirable du contact 2₁ en sa position de travail se traduit par l'alimentation du disjoncteur 21 de la manière indiquée ci-dessus, ce qui déclenche ce dernier si l'allumage véritable du gaz n'entraîne pas l'excitation du second relais 7 avant la fin d'une période T₁ consécutive audit collage. On voit encore sur le dessin:

une résistance 27 montée en série avec la lampe 26,

- une autre résistance 28 montée en série avec l'allumeur 5 et avec une diode 29 montée dans le même sens que la diode 9, la valeur de cette résistance 28 étant nettement supérieure à celle de la résistance 27 de façon telle que la lampe 26 ne puisse être alimentée suffisamment, pour assurer son rôle de vérification, qu'à travers l'élément sensible du disjoncteur 21 et non pas à travers la résistance 28, trop élevée, qui est montée en parallèle sur cet élément sensible tant que le contacteur 7 est au repos,

- une résistance variable 30, permettant de régler la durée T₁, montée en série avec l'élément sensible du disjoncteur 21, l'ensemble de cette résistance variable et de cet élément sensible étant monté en parallèle sur la diode 17 ci-dessus,

- un voyant lumineux 31 monté en parallèle sur les éléments 14 et 21, de façon à signaler la rupture de l'un de ces éléments,

- et un rectangle E symbolisant l'ensemble des circuits électroniques propres, les uns à transformer l'information "détection de flamme" du détecteur 6 en l'excitation électrique du contacteur 7, et les autres à élaborer, en association avec les deux composants 24 et 25, l'excitation électrique du contacteur 2 à partir du secondaire du transformateur 23 alors de la fermeture de l'interrupteur 3.

[0048] Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleur déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus spécialement envisagés; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes, notamment celles ou l'élément photosensible 24 ne serait par un photothyristor, mais un phototransistor, une résistance étant alors prévue entre les deux plots destinés à coagir alternativement avec le contact mobile 7₂ selon la position de ce dernier.

Revendications

1. Dispositif pour la commande contrôlée de l'ouverture d'une vanne de distribution (1) d'un gaz combustible sous pression, ladite commande étant assurée par la fermeture d'un interrupteur électrique (3) et mettant normalement en jeu successivement l'excitation d'un premier contacteur à relais (2) destiné à assurer l'ouverture de la vanne (1) en alimentant celle-ci à l'aide d'une tension électrique (10), l'actionnement d'un allumeur (5) dudit gaz, la détection (6) de la flamme correspondant au gaz ainsi allumé, la fermeture automatique de ladite vanne (1) si cette détection n'est pas effective à la fin d'une période T_o d'ouverture de cette vanne, et l'excitation, dans le cas contraire, d'un second contacteur à relais (7) à plusieurs contacts mobiles (7_i, 7₂) monté de façon à arrêter le fonctionnement de l'allumeur (5) et à maintenir l'alimentation électrique de la vanne (1), au-delà de la période T_o, par une tension alternative (8) redressée à travers des contacts (2₁, 7₁) et un redresseur (9), un élément disjoncteur de protection (14) étant monté de façon à sauter et à couper alors ladite alimentation (8) si l'un des contacts mobiles (7₁, 7₂) du second contacteur à relais (7) est en mauvaise position lors du démarrage, caractérisé en ce que, pour faire sauter automatiquement ledit élément disjoncteur (14) lorsque l'un quelconque desdits contacts mobiles (7₁, 7₂) du second contacteur à relais (7) se trouve en sa position de travail alors que le premier contacteur (2) est au repos, chacun desdits contacts mobiles (7₁, 7₂), en position de travail, branche en série la source de tension (8)' l'élément disjoncteur de protection (14), l'un des contacts (2₁) fermé du premier contacteur à relais (2) au repos et des moyens redresseurs (respectivement 15,16 et 17, 18) permettant le passage d'un courant redressé dans le sens opposé à celui assurant normalement l'alimentation de la vanne (1) au-delà de chaque période T_o.

2. Dispositif de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un disjoncteur de protection (21) agencé de façon à être déclenché au bout d'une période T₁ consécutive à l'excitation du premier contacteur (2) si le second contacteur (7) n'a pas été excité pendant cette période T₁, et en ce que le circuit qui assure l'excitation du premier contacteur (2) à partir de la fermeture de l'interrupteur de commande (3) comprend un organe de verrouillage électrique (24) susceptible d'être rendu conducteur exclusivement par l'éclairage provenant d'un élément lumineux (26) alimenté électriquement à travers l'élément sensible dudit disjoncteur (21).

3. Dispositif de commande selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'alimentation électrique du disjoncteur (21) est effectuée à travers un contact au repos (7₂) du second contacteur (7).

4. Dispositif de commande selon l'une quelconque des précédentes revendications, caractérisé en ce que l'alimentation électrique de la vanne (1) due à l'excitation du premier contacteur (2) est effectuée par simple décharge d'un condensateur (10).

Ansprüche

1. Vorrichtung zur kontrollierten Steuerung des Öffnens eines Ventils (1) zum Zuführen eines unter Druck stehenden Brenngases, bei welcher die Steuerung durch das Schließen eines elektrischen Schalters (3) veranlaßt wird und normalerweise nacheinander die Erregung eines zum Öffnen des Ventils durch Speisung desselben mit einer elektrischen Spannung (von 10) bestimmten ersten Relais (2), die Betätigung einer Zündvorrichtung (5) für das Brenngas, den Nachweis (durch 6) der dem gezündeten Gas entsprechenden Flamme und ein automatisches Schließen des Ventils (1), wenn dieser Nachweis nicht bis zum Ende einer Zeitspanne T_o nach dem Öffnen des Ventils erfolgt, bzw. im gegenteiligen Fall die Erregung eines zweiten Relais (7) mit mehreren beweglichen Kontakten (7₁, 7₂) bewirkt, das so angeordnet ist, daß es die Zündvorrichtung (5) abschaltet und die elektrische Speisung des Ventils (1) über die Zeitspanne T_o hinaus über Kontakte (21,71) und einen Gleichrichter (9) mit gleichgerichteter Wechselspannung (aus 8) aufrechterhält, wobei ein Sicherungselement (14) derart angeordnet ist, daß es anspricht und die erwähnte Speisung (aus 8) unterbricht, wenn einer der beweglichen Kontakte (7₁, 7₂) des zweiten Relais (7) bei der Inbetriebnahme eine falsche Lage einnimmt, dadurch gekennzeichnet, daß zur Automatisierung des Ansprechens des Sicherungselementes (14) im Falle, daß irgendeiner der beweglichen Kontakte (7₁, 7₂) des zweiten Relais (7) seine Arbeitslage einnimmt, während sich das erste Relais (2) im Ruhezustand befindet, jeder der beweglichen Kontakte (7₁, 7₂) in seiner Arbeitslage in Reihe mit der Spannungsquelle (8), dem Sicherungselement (14), einem geschlossenen Kontakt (2₁) des ersten Relais (2) in dessen Ruhezustand und mit Gleichrichtern (15, 16 bzw. 17, 18) liegt, die gleichgerichteten Strom in einer Richtung durchlassen, welche gegensinnig zu jener ist, die normalerweise die Speisung des Ventiles (1) über jede Zeitspanne (T_o) hinaus bewirkt.

2. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Sicherungs-Ausschalter (21) aufweist, der so angeordnet ist, daß er am Ende einer Zeitspanne T₁ im Anschluß an die Erregung des ersten Relais (2) ausgelöst wird, wenn das zweite Relais (7) innerhalb dieser Zeitspanne T₁ nicht erregt worden ist, und daß der Kreis, welcher nach dem Schließen des Schalters (3) die Erregung des ersten Relais (2) bewirkt, ein elektrisches Sperrorgan (24) enthält, das nur durch Beleuchtung seitens einer Lichtquelle (26) leitend gemacht werden kann, welche ihrerseits elektrisch über das empfindliche Element des Sicherungs-Ausschalters (21) gespeist wird.

3. Steuervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Speisung des Sicherungs-Ausschalters (21) über einen Ruhekontakt (7₂) des zweiten Relais (7) erfolgt.

4. Steuervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Speisung des Ventils (1) bei Erregung des ersten Relais (2) durch eine einfache Entladung eines Kondensators (10) erfolgt.

Claims

1. Control device for opening a gate (1) able to deliver a pressurized combustible gas, said control being made by closing an electric switch (3) and setting normally in action, successively, excitation of a first relay contactor (2) intended to open the gate (1) by feeding it with an electric voltage (10), actuation of an igniter (5) of said gas, detection (6) of the flame corresponding to the so ignited gas, automatic closing of said gate (1) if said detection is not actual at the end of an opening period To of said gate and excitation, in the contrary case, of a second relay contactor (7) with several movable contacts (7_i, 7_z) mounted so as to stop the working of the igniter (5) and to maintain the electrical feed of the gate (1), beyond the period To, by an alternating voltage (8) rectified through contacts (2₁, 7₁) and a rectifier (9), a protection circuit-breaker (14) being mounted so as to be blown out and to consequently cut said feed (8) if one of the movable contacts (7₁, 7₂) of the second relay contactor (7) is in an inadequate position on starting, characterized in that, in view of automatically blowing out said circuit breaker (14) when any one said movable contacts (7₁, 7₂) of the second relay contactor (7) is in its working position while the first contactor (2) is in its resting position, each of said movable contacts (7₁, 7₂), in its working position, serially connects the voltage source (8), the circuit-breaker (14), one closed contact (2₁) of the first relay contactor (2) in its resting position and rectifier means (respectively 15, 16 and 17, 18) allowing flowing of a rectified current in the sense opposite to that of the current which normally feeds the gate (1) beyond each period To.

2. A control device according to claim 1, characterized in that it comprises a protection circuit-breaker (21) arranged so as to be released at the end of a period T₁ following upon excitation of the first contactor (2) if the second contactor (7) has not been excited during said period T₁, and in that the circuit which excites the first contactor (2) from the closing of the control switch (3) comprises an electrically bolting part (24) able to be rendered conductor only by the light coming from a luminous element (26) electrically fed through the sensitive element of said circuit-breaker (21).

3. Control device according to claim 2, characterized in that the electrical feeding of the circuit-breaker (21) is made through a resting contact (7₂) of the second contactor (7).

4. Control device according to any one of the preceding claims, characterized in that the electrical feeding of the gate (1) due to excitation of the first contactor (2) is made by the mere discharge of a capacitor (10).

Dessins