Dispositif de sécurisation de brûleur pour allumage de flamme, détection de flamme et commande d'admission de gaz

Description

[0001] La présente invention concerne un dispositif de sécurisation de brûleur pour allumage de flamme, détection de flamme et commande d'admission de gaz, par exemple dans une chaudière ou un chauffe-eau.

[0002] Les brûleurs nécessitent des sécurités afin d'éviter d'une part que la flamme ne reste absente du brûleur, ce qui interdit le fonctionnement du système thermique et, d'autre part, que, si la flamme venait à s'éteindre, le gaz ne continue à être diffusé par le brûleur.

[0003] De nombreux dispositifs destinés à être raccordés au secteur 220 volt sont connus de l'homme du métier. Ces dispositifs connus présentent une forte consommation en énergie électrique à cause de deux fonctions, celle d'allumage de la flamme et celle de commande d'admission de gaz, qui est généralement constituée d'un relais qui commande une électrovanne. La puissance électrique nécessaire à de tels dispositifs interdit leur utilisation sur des appareils alimentés par piles.

[0004] Dans le but de réduire la consommation d'énergie, le brevet des États-Unis n° US-4 167 767 propose un dispositif d'allumage de brûleur à gaz, de détection de flamme et de commande d'admission de gaz, dans lequel la flamme est allumée au moyen d'étincelles produites par un oscillateur entre deux électrodes placées à proximité du brûleur. Ce dispositif comprend un comparateur qui reçoit un signal représentatif de la tension entre les deux électrodes et qui compare cette tension à une première tension de consigne, de manière à interrompre la production d'étincelles (et donc faire des économies d'énergie) lorsque la tension entre les électrodes est inférieure à ladite première tension de consigne, ce qui est interprété comme signalant la présence de flamme sur le brûleur.

[0005] D'autre part, toujours selon US-4 167 767, l'admission de gaz est refusée (pour des raisons de sécurité) lorsque ladite tension entre les électrodes est supérieure à une deuxième valeur de consigne supérieure à la première valeur de consigne, ce qui est interprété comme signalant un défaut de production d'étincelles. La sécurité offerte par ce dispositif est donc incomplète puisque, dans les cas où la tension mesurée entre les électrodes est inférieure à ladite seconde valeur de consigne, le brûleur continuera à diffuser du gaz même si les étincelles produites ne parviennent pas à allumer la flamme.

[0006] La présente invention entend remédier à ces inconvénients en présentant un dispositif électronique d'allumage de flamme sur un brûleur, de détection de ladite flamme et de commande d'admission de gaz dans le brûleur, dont la consommation est si réduite qu'elle peut être fournie par des piles électriques, et offrant un haut niveau de sécurité.

[0007] A cet effet, le dispositif objet de l'invention comporte un montage électronique à sécurité positive, permettant d'allumer et de contrôler la flamme d'un brûleur. Selon l'un des modes de réalisation de l'invention, le dispositif permet l'allumage d'un brûleur principal à l'aide d'un brûleur d'allumage, auquel cas le dispositif ne commande l'allumage du brûleur principal que lorsque la flamme est présente au brûleur d'allumage. Le montage électronique, alimenté à piles, produit des étincelles, vérifie la présence de flamme et alimente, de façon positive, une électrovanne qui autorise l'admission de gaz au brûleur principal. Ce montage s'applique à l'allumage de brûleur avec brûleur d'allumage non permanent.

[0008] On rappelle que la sécurité positive consiste en ce qu'aucune panne d'un constituant ne puisse induire de situation dangereuse pour l'utilisateur.

[0009] Plus précisément, la présente invention propose un dispositif de sécurisation de brûleur pour allumage de flamme, détection de flamme et commande d'admission de gaz, comprenant, de manière classique, un générateur d'étincelles qui comporte un oscillateur adapté à produire un signal alternatif entre deux électrodes placées à proximité dudit brûleur de manière à produire des étincelles entre lesdites deux électrodes, lesdites étincelles étant adaptées à allumer une flamme sur le brûleur. Selon l'invention, ce dispositif de sécurisation de brûleur comprend en outre, d'une part, un comparateur oscillateur à fenêtre adapté à recevoir un signal représentatif de la tension entre les deux électrodes et à comparer ledit signal à deux tensions de consigne, et d'autre part un moyen d'admission de gaz dans le brûleur qui est commandé par ledit comparateur oscillateur à fenêtre en fonction du résultat de ladite comparaison.

[0010] Grâce à ces dispositions, la sécurité de fonctionnement du dispositif est positive. En effet, il est bien connu qu'une flamme ionise la matière entre les électrodes et que cette matière ionisée se comporte électriquement comme une diode, c'est-à-dire qu'elle ne permet le passage du courant que dans une direction. La présence de la flamme est donc caractérisée par l'apparition d'une tension continue entre les électrodes, alors qu'en l'absence de flamme, la tension sinusoïdale appliquée entre les électrodes présente une valeur moyenne nulle. Dans ces conditions, si ledit signal représentatif de la tension entre les deux électrodes est inférieur à une première valeur prédéterminée ou supérieur à une deuxième valeur prédéterminée, le comparateur oscillateur à fenêtre détecte le dysfonctionnement du dispositif et arrête l'admission du gaz dans le brûleur. Si le signal représentatif de la tension entre les deux électrodes est compris entre les deux valeurs prédéterminées, le comparateur oscillateur à fenêtre détecte une présence de flamme et admet le gaz dans le brûleur.

[0011] Selon des caractéristiques particulières, le dispositif de sécurisation de brûleur selon l'invention comporte une alimentation à découpage adaptée à alimenter une électrovanne faisant partie dudit moyen d'admission de gaz dans le brûleur, ou une alimentation à découpage à régulation de courant adaptée à alimenter la même électrovanne ou une deuxième électrovanne. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, le dispositif comprend ces deux alimentations à la fois, et l'alimentation à découpage à régulation de courant n'est utilisée que pour fournir brièvement la pleine puissance requise pour amener l'électrovanne en position ouverte, ce qui permet d'économiser l'énergie des piles.

[0012] Préférentiellement, l'une des deux électrodes est constituée du brûleur.

[0013] Grâce à cette caractéristique, la réalisation du dispositif est simplifiée et le positionnement des éléments formant diode entre les électrodes, ne pose aucune difficulté.

[0014] Selon des caractéristiques supplémentaires, le dispositif selon l'invention comprend en outre un moyen de détection de flamme relié à l'une des électrodes et comportant :

• un comparateur adapté à recevoir ledit signal représentatif de la tension entre les deux électrodes et à comparer ledit signal à une tension de consigne, et
• un moyen de commande de l'oscillateur servant à la production d'étincelles, ledit moyen de commande prenant en compte le signal sortant dudit comparateur.

[0015] Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, le signal sortant dudit moyen de commande de l'oscillateur servant à la production d'étincelles est adapté, lorsque le signal sortant dudit comparateur est représentatif de la présence d'une flamme entre les deux électrodes, à réduire la fréquence avec laquelle ledit oscillateur est actionné, ledit moyen de commande pouvant d'ailleurs être constitué par une simple résistance.

[0016] Grâce à cette disposition, la tension moyenne en sortie de l'oscillateur est réduite, et la consommation électrique du dispositif est très faible puisque la phase d'allumage, qui est la plus grande consommatrice d'énergie, est très courte, et que, suite à la phase d'allumage, le fonctionnement du dispositif sert uniquement à tester la présence de flamme sur le brûleur.

[0017] Selon des caractéristiques particulières, ledit oscillateur servant à la production d'étincelles comporte un transformateur primaire et un transistor adaptés à générer conjointement des signaux de test. Selon d'autres caractéristiques particulières, cet oscillateur comporte un transformateur secondaire et un condensateur adaptés à générer conjointement des étincelles d'allumage de flamme entre les deux électrodes.

[0018] Grâce à ces dispositions, la mise en oeuvre du dispositif est particulièrement aisée.

[0019] Enfin, pour des raisons de sécurité, ledit générateur d'étincelles comporte de préférence un éclateur.

[0020] Grâce à toutes ces dispositions, l'énergie nécessaire à la commande du moyen d'admission de gaz est suffisamment faible pour qu'une pile puisse l'alimenter pendant plusieurs mois, en fonctionnement normal. Ainsi, aucun branchement sur le secteur n'est nécessaire et l'installation est grandement simplifiée puisqu'il n'y a plus d'installation électrique à prévoir.

[0021] L'invention vise aussi un moyen de chauffage, chauffe-eau ou chaudière par exemple, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif tel que succinctement exposé ci-dessus.

[0022] D'autres avantages, buts et caractéristiques ressortiront de la description qui va suivre, faite en regard des dessins annexés dans un but explicatif, sur lesquels :

• la figure 1 représente un premier type d'installation thermique incorporant un dispositif selon la présente l'invention ;
• la figure 2 représente un premier mode de réalisation d'un circuit électronique mettant en oeuvre la présente invention et incorporé dans le dispositif illustré sur la figure 1 ;
• la figure 3 représente un deuxième mode de réalisation d'un circuit électronique mettant en oeuvre la présente invention ;
• la figure 4 représente un deuxième type d'installation thermique incorporant un dispositif selon la présente invention, incorporant le circuit illustré sur la figure 3 ;
• la figure 5 représente un troisième mode de réalisation d'un circuit électronique mettant en oeuvre la présente invention ; et
• la figure 6 représente un troisième type d'installation thermique incorporant un dispositif selon la présente invention, incorporant le circuit illustré sur la figure 5.

[0023] Les exemples de mise en oeuvre de l'invention qui vont suivre sont appliqués à une installation thermique utilisant un combustible gazeux. Cependant, l'invention s'applique aisément à des installations thermiques utilisant d'autres formes de combustibles, par exemple liquides, solides ou poudreux, par la simple mise en oeuvre des connaissances normales de l'homme du métier.

[0024] On observe en figure 1 une installation thermique 1, comportant une entrée de gaz 2, une entrée de fluide 3, une sortie de fluide 4 et un brûleur 5 relié à l'entrée de gaz 2 et relié sur le plan thermique à un circuit de fluide 6 allant de l'entrée de fluide 3 à la sortie de fluide 4.

[0025] Un circuit électronique 7, qui est alimenté par une alimentation électrique 8, est connecté à un moyen de détection de présence de flamme 11 placé à proximité de la sortie d'un brûleur d'allumage 14, à un moyen d'allumage de flamme 9 placé à la sortie du brûleur d'allumage 14, à un moyen d'admission de gaz 25 placé entre l'entrée de gaz 2 et le brûleur 5, et à un interrupteur de puisage 13.

[0026] On notera que, selon une caractéristique avantageuse de l'invention, le moyen de détection de présence de flamme 11 est relié à l'électrode 9, qui donc assure la production d'étincelles pour l'allumage de la flamme et sert en même temps à la détection de la présence de flamme.

[0027] L'installation thermique 1 est, par exemple, constituée d'un chauffe-eau ou d'une chaudière, de types connus. Le brûleur 5 est adapté à mélanger de l'air avec le gaz provenant de l'entrée de gaz 2, par l'intermédiaire du moyen d'admission de gaz 25, à assurer la bonne combustion du mélange ainsi constitué et à évacuer les gaz brûlés par une cheminée 12. Le brûleur 5 est de type connu.

[0028] Le brûleur principal 5 est allumé par un brûleur d'allumage 14 dont la flamme est allumée par le moyen d'allumage de flamme 9 et sur lequel la présence d'une flamme est détectée par le moyen de détection de flamme 11, ledit brûleur d'allumage 14 faisant aussi office, selon un mode de réalisation préféré de l'invention, de seconde électrode 45.

[0029] Le fluide, par exemple de l'eau, qui circule entre l'entrée de fluide 3, où il est à une température donnée, et la sortie de fluide 4, où il a été chauffé par la flamme du brûleur 5, parcourt ensuite un circuit qui dépend de l'installation thermique 1.

[0030] L'entrée de gaz 2 est soit reliée à un réservoir de gaz, soit reliée à un réseau de distribution de gaz.

[0031] Le circuit électronique 7 est présenté, selon plusieurs modes de réalisation en figures 2, 3 et 5. L'alimentation électrique 8 comporte préférentiellement une pile électrique ou un accumulateur électrique. Cependant, il peut, éventuellement, être complété par le secteur électrique.

[0032] Le moyen de détection de présence de flamme 11 placé à proximité de la sortie du brûleur d'allumage 14 est adapté à émettre un signal représentatif de la présence ou de l'absence d'une flamme à la sortie du brûleur 5. Le moyen d'allumage de flamme 9 placé à la sortie du brûleur d'allumage 14 est adapté à allumer une flamme à la sortie du brûleur 5. Le moyen d'admission de gaz 25 placé entre l'entrée de gaz et le brûleur 5 est adapté soit à laisser passer le gaz provenant de l'entrée de gaz 2 vers le brûleur 5, lorsqu'il est ouvert, soit à interdire cette circulation, lorsqu'il est fermé.

[0033] L'interrupteur de puisage 13 est commandé par le débit d'eau dans le circuit 6, selon des techniques connues qui ne sont pas détaillées ici.

[0034] Le circuit électronique 7, qui va maintenant être décrit en regard des figures 2, 3 et 5, commande le moyen d'allumage de flamme 9 et un moyen d'admission de gaz 10 en fonction du signal sortant du moyen de détection de flamme 11.

[0035] La figure 2 présente un premier mode de réalisation du circuit électronique 7. Le circuit comprend, dans le premier type d'installation thermique présenté en figure 1:

• le moyen de détection de flamme 11 qui fonctionne par détection de l'ionisation de la flamme (cette ionisation de la flamme est électriquement similaire à une diode), et qui est constitué d'un amplificateur opérationnel IC1, d'un transistor TR2 et de composants associés dont notamment une résistance 18 de polarisation du transistor TR2, émet un signal lorsque la flamme est présente au brûleur ;
• un générateur d'étincelles 20 constitué, d'une part, d'un oscillateur "blocking" 21 comportant un transistor TR1, un transformateur T1 et une résistance R1, qui reçoit le signal sortant du moyen de détection de flamme 11, et d'autre part d'un allumeur à décharge de condensateur 22 comportant une diode D1, un condensateur C2, un éclateur au silicium sid1, constitué d'un thyristor autodéclenché qui ne possède que deux électrodes, et un transformateur T2 qui fournit un signal de 15 kV pour générer des étincelles d'une durée de 5 microsecondes, qui reçoit le signal sortant de l'oscillateur "blocking" 21. Enfin, un éclateur E1 permet d'isoler la masse, d'une part, de l'installation thermique 1, et d'autre part du circuit électronique 7, pendant la détection de flamme. L'oscillateur "blocking" ainsi constitué produit un signal alternatif qui est redressé par la diode constituée de l'ionisation de la flamme. Le signal redressé sortant de cette diode est intégré par des résistances R4 et R5 ainsi que par un condensateur C3 du détecteur de flamme 11 puis comparé, par l'amplificateur opérationnel IC1, à une consigne fixe donnée par les résistances R7 et R8. De cette manière, en présence de la flamme les tests de sa présence s'effectuent avec une période réduite, ce qui économise l'énergie de la pile ;
• un comparateur oscillateur à fenêtre 23, constitué d'amplificateurs opérationnels IC2-a et IC2-b et de composants périphériques, reçoit un signal prélevé entre la résistance 18 et le transistor TR2. Ce comparateur oscillateur a donc deux consignes qui sont données par des résistances de polarisation R27 et R28, et détecte les transitions du signal prélevé ;
• un moyen de commande de l'oscillateur 21 prenant en compte le signal sortant du comparateur IC1 et comportant, dans l'exemple décrit et représenté, une simple résistance R2 ;
• une alimentation à découpage 24 de type connu sous le nom de "boost", qui alimente le moyen d'admission de gaz 10, ici constitué de l'électrovanne 25, de façon positive. Cette alimentation est composée d'un transistor TR60 d'une inductance L60, d'une diode D60 et d'un condensateur C60. Elle fournit 30 mW, ce qui suffit au maintien de l'électrovanne 25 en position ouverte ;
• un moyen de temporisation 26, composé d'un amplificateur opérationnel IC2-c, d'un transistor TR41 et des résistances et capacités associées, qui permet de donner, pendant une durée limitée, un courant amenant l'électrovanne 25 en position ouverte, de manière à économiser les piles ;
• une alimentation à découpage 27 à régulation de courant, elle aussi de type "boost", constituée d'amplificateurs opérationnels IC2-d et IC3-A, de transistors TR50, TR51 et TR61, d'une diode D61, d'une inductance L61 et d'une diode Zener 46, adaptée à fournir ledit courant amenant l'électrovanne 25 en position ouverte, de façon positive. Cette alimentation à découpage 27 fournit 1 watt.
• un moyen de sécurité contre le refoulement de la cheminée, référencé SRC, qui est constitué d'un bilame à réarmement automatique, monté en série avec l'électrovanne, et qui, de manière connue, coupe le circuit lorsqu'un refoulement est détecté, le réallumage étant interdit par la faible puissance de maintien de l'électrovanne qui est insuffisante pour la rouvrir lorsque la sécurité contre le refoulement se referme.

[0036] On note que, pour assurer une sécurité positive, les alimentations à découpage 24 et 27, fournissent des tensions supérieures à la tension de la source de tension. En cas de panne, l'électrovanne 25 ne peut donc être accidentellement commandée.

[0037] Le circuit noté "switch puisage", en haut de la figure 2, représente un moyen de mise sous tension du circuit de la figure 2. Il commande un interrupteur de puisage 13 (figure 1) qui effectue la demande d'allumage.

[0038] Les figures 3 et 4 concernent une installation thermique où le brûleur principal 5 est directement allumé par le moyen d'allumage 9 et la flamme sur ce brûleur est contrôlée par le moyen de détection de flamme 11. Dans ce cas, selon un mode de réalisation préféré de l'invention, c'est le brûleur principal 5 qui fait aussi office de seconde électrode 45.

[0039] On notera la présence, sur la figure 3, d'un disjoncteur 30 comportant deux transistors TR3 et TR4, des résistances associées et un fusible F1, et qui est relié à une entrée de l'alimentation 24.

[0040] Le disjoncteur 30 assure, conjointement avec une capacité C20 du comparateur oscillateur à fenêtre 23, le verrouillage du dispositif lorsque le brûleur n'est pas allumé avant que la capacité C20 ne soit chargée jusqu'à la première valeur prédéterminée du comparateur oscillateur 23, le système ne pouvant être déverrouillé que par l'arrêt du puisage.

[0041] De plus, le moyen de temporisation 26 ne fait pas partie de ce mode de réalisation du circuit électronique 7. Par contre, un circuit d'autorisation de puissance maximale 31, constitué d'un amplificateur opérationnel IC2-e, reçoit le même signal que le comparateur oscillateur 23 et émet un signal vers l'alimentation à découpage à régulation de courant 27 dont le schéma est simplifié en figure 3.

[0042] La simplification de l'alimentation à découpage 27, représentée en figure 3 correspond à une variante de schéma électronique de l'alimentation présentée en figure 2. Cette variante présente l'avantage de pouvoir être raccordée au secteur.

[0043] Le circuit électronique 7 illustré sur la figure 5 est spécifiquement adapté à l'installation thermique 1 illustrée sur la figure 6.

[0044] La figure 6 représente un troisième type d'installation thermique incorporant un dispositif selon la présente invention, dans laquelle, en comparaison avec la figure 1, deux électrovannes 42 et 43 (présentées en figure 5) remplacent l'électrovanne 25, et dans laquelle un circuit électronique 7, tel que présenté en figure 5, commande lesdites électrovannes 42 et 43, en fonction des signaux électriques et des positions d'interrupteur correspondant à la sécurité anti-refoulement, à la demande d'allumage ou de puisage, et à l'électrode d'allumage.

[0045] En figure 5, on retrouve :

• le moyen de détection de flamme 11 ;
• le générateur d'étincelles 20 constitué d'une part d'un oscillateur "blocking" 21 et d'autre part d'un allumeur 22 à décharge de condensateur C2 ;
• le comparateur oscillateur à fenêtre 23, identique à celui présenté en figure 2 à l'exception d'une diode 44 ajoutée en parallèle de la résistance R21, en entrée du circuit comparateur 23 ;
• l'alimentation à découpage 24 qui alimente une électrovanne primaire 43 ;
• un moyen de sécurité contre le refoulement de la cheminée, référencé SRC, placé en série avec l'électrovanne primaire 43 ; et
• l'alimentation à découpage à régulation de courant 27, qui alimente une électrovanne secondaire 42.

[0046] A ces éléments présentés dans la figure 2 s'ajoutent:

• un circuit d'autorisation de puissance maximale 31 qui comporte un amplificateur opérationnel IC2-e dont l'entrée inverseuse reçoit une tension prédéterminée constante et dont l'entrée non inverseuse reçoit le signal entrant dans le comparateur oscillateur à fenêtre 23. Le signal de sortie du circuit d'autorisation 31 entre dans le circuit d'alimentation 27 ;
• un circuit de régulation 40 comportant un amplificateur opérationnel 41 dont l'entrée inverseuse reçoit un signal prélevé entre l'électrovanne secondaire 42 et une résistance R13 reliée à la masse électrique. L'entrée non inverseuse de l'amplificateur opérationnel 41 reçoit une tension prédéterminée fixe correspondant à une consigne de régulation. Le signal de sortie du circuit de régulation 40 entre dans le circuit d'alimentation 27, conjointement au signal sortant du circuit d'autorisation de puissance 31.

[0047] Pour assurer la sécurité de la détection de flamme à l'électrovanne, les principes suivants sont utilisés :

• le signal de détection de flamme est prélevé dans la boucle du contrôle d'ionisation de flamme. Le comparateur comprenant l'amplificateur opérationnel IC1 fixe une valeur de consigne du signal de flamme, interrompt l'oscillateur 21 comportant le transformateur T1 et le transistor TR1 si le signal est supérieur à la consigne et le libère si le signal est inférieur à la consigne. Il commande ainsi la génération d'étincelles au brûleur 5.
• la validation du signal de flamme est effectuée par l'oscillateur comparateur à fenêtre 23 : les amplificateurs opérationnels IC2-a et IC2-b forment conjointement un oscillateur qui ne peut démarrer que si le signal sur l'entrée de IC2-a est compris dans une fourchette définie par les résistances de polarisation R27 et R28. Cet oscillateur est positif : aucun défaut de composant ne peut le faire osciller si le signal d'entrée n'est pas dans la fourchette définie.
• l'alimentation à découpage 24, de type "boost", produit une tension supérieure à la tension d'alimentation nécessaire pour maintenir ouverte l'électrovanne 25. L'énergie emmagasinée dans l'inductance L60 lorsque le transistor TR60 est saturé se décharge par l'intermédiaire de la diode D60 dans le condensateur C60 lorsque le transistor TR60 est bloqué. Ce système ne peut fonctionner que si tous les composants sont actifs et, par conséquent, aucun défaut de composant ne peut provoquer l'alimentation de l'électrovanne 25 si un signal dynamique n'est pas présent sur la base du transistor TR60.
• le moyen de temporisation 26, compte tenu de la pleine puissance requise pour amener l'électrovanne en position ouverte, n'autorise, de façon positive, l'actionnement de l'alimentation à découpage 27 que pendant une durée limitée, ce qui permet d'économiser les piles. La temporisation est initialisée par l'entrée en oscillation de l'amplificateur opérationnel IC2-a.
• l'alimentation à découpage 27 est excitée par l'amplificateur opérationnel IC2-d qui utilise la tension de charge et décharge du condensateur C22 de l'oscillateur comparateur à fenêtre 23. Le courant dans l'électrovanne 25 est régulé par la résistance R64 en coopération avec la diode Zener 46, avec l'amplificateur opérationnel IC3-A et les autres résistances associées. L'amplificateur opérationnel IC3-A agit sur le rapport cyclique du signal carré produit par l'amplificateur opérationnel IC2-d.
• une sécurité contre le refoulement de la cheminée est assurée par un bilame (non représenté) monté dans un boîtier coupe-tirage (non représenté). Il interrompt le courant dans l'électrovanne 25 lors d'un refoulement de gaz dans la cheminée, ce qui provoque la fermeture de l'électrovanne 25. La réouverture de l'électrovanne 25 est interdite, lors de la fermeture du bilame, par le faible courant de maintien délivré par l'alimentation 24. Pour autoriser la réouverture de l'électrovanne 25, il faut faire cesser le puisage et refaire une demande de puisage, selon le fonctionnement présenté ci-dessus.
• pour un allumage direct du brûleur 5 (voir la figure 4), il faut utiliser une temporisation qui limite le temps d'ouverture de l'électrovanne 25 à moins de 5 s (durée connue sous le nom de "temps de sécurité en allumage"), de façon sûre ; ceci est obtenu par le condensateur C20 qui est chargé progressivement par la résistance R21 lors d'une demande d'allumage et maintenu à la valeur de consigne lors d'une détection de flamme. Tant que la tension appliquée au condensateur C20 est comprise dans la fourchette de fonctionnement de l'oscillateur 23, celui-ci fonctionne. Par contre, si une détection de flamme n'apparaît pas avant la charge complète du condensateur C20, la tension de celui-ci sort de la fourchette de l'oscillateur 23 et celui-ci s'arrête.
• l'électrovanne 25 est alimentée dès le début de la demande de puisage lorsque la tension de charge du condensateur C20 a dépassé la limite inférieure de la fourchette de l'oscillateur.

[0048] Dans les variantes représentées sur les figures 3 et 5, pour verrouiller le dispositif, en cas de non présence de flamme avant la fin du temps de sécurité défini par le moyen de temporisation, on utilise le fait que l'oscillateur 23 se bloque en position haute en cas de charge complète du condensateur C20, ce qui provoque une saturation permanente du transistor TR60 puis du transistor TR3, celui-ci bloquant à son tour le transistor TR4. Ce verrouillage est maintenu par la résistance R10 tant que l'alimentation du système est maintenue, même si l'oscillateur bascule à nouveau. Un fusible F1 garantit le verrouillage en cas de court circuit d'un transistor, le courant au moment du défaut devenant très important dans le transistor TR60, l'inductance L60 et le transistor TR4.

[0049] Dans la variante représentée sur la figure 5, le dispositif de l'invention peut être appliqué au contrôle d'allumage d'un brûleur en deux temps, ce qui autorise un temps de sécurité de 10 secondes. On utilise à cet effet :

• une deuxième électrovanne 42 qui autorise la grande puissance dès que la flamme est présente, ou
• une électrovanne à clapet double.

[0050] On utilise à cet effet, soit le circuit IC2-d/TR50/ TR51/TR61/D61, soit un autre circuit semblable pour commander la deuxième électrovanne 42 (ou fournir le courant pour le grand clapet).

[0051] La détection du grand débit est assurée par un amplificateur opérationnel IC2-e qui détecte le passage du signal de flamme à la tension caractéristique d'une présence de flamme et autorise le fonctionnement du second "boost" 27.

[0052] Le second "boost" 27 (simplifié sur la figure 5) peut être réglé à un courant fixe ou être commandé par un système de régulation de courant (voir sur la figure 2 la commande de la tension Vréf aux bornes de la diode Zener 46).

[0053] Ainsi, le circuit d'alimentation électrique, comportant les deux alimentations à découpage 24 et 27 est adapté à appliquer entre les bornes du moyen d'admission de gaz constitué de l'électrovanne 25 ou des électrovannes 42 et 43, une tension supérieure à la tension de sortie de la source d'alimentation, de telle manière qu'un éventuel dysfonctionnement dudit circuit d'alimentation empêche le passage du gaz à travers le moyen d'admission de gaz.

[0054] On notera que ces systèmes respectent les normes européennes de systèmes de commande et de sécurité pour appareils utilisant des combustibles gazeux : EN 298 et EN 26.

Revendications

1. Dispositif de sécurisation de brûleur pour allumage de flamme, détection de flamme et commande d'admission de gaz, comprenant un générateur d'étincelles (20) qui comporte un oscillateur (21) adapté à produire un signal alternatif entre deux électrodes (9, 45) placées à proximité dudit brûleur (5, 14) de manière à produire des étincelles entre lesdites deux électrodes (9, 45), lesdites étincelles étant adaptées à allumer une flamme sur le brûleur (5, 14), ledit dispositif de sécurisation de brûleur étant caractérisé en ce qu'il comprend, d'une part, un comparateur oscillateur à fenêtre (23) adapté à recevoir un signal représentatif de la tension entre les deux électrodes (9, 45) et à comparer ledit signal à deux tensions de consigne, et d'autre part un moyen d'admission de gaz (25, 42, 43) dans le brûleur (5, 14) qui est commandé par ledit comparateur oscillateur à fenêtre (23) en fonction du résultat de ladite comparaison.

2. Dispositif de sécurisation de brûleur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une alimentation à découpage (24) adaptée à alimenter une électrovanne (25, 43) faisant partie dudit moyen d'admission de gaz dans le brûleur (5).

3. Dispositif de sécurisation de brûleur selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte une alimentation à découpage à régulation de courant (27) adaptée à alimenter une électrovanne (25, 42) faisant partie dudit moyen d'admission de gaz dans le brûleur (5).

4. Dispositif de sécurisation de brûleur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'une des deux électrodes (45) est constituée du brûleur (5, 14).

5. Dispositif de sécurisation de brûleur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un moyen de détection de flamme (11) relié à ladite électrode (9) et comportant :

- un comparateur (IC1) adapté à recevoir ledit signal représentatif de la tension entre les deux électrodes (9, 45) et à comparer ledit signal à une tension de consigne, et

- un moyen de commande (R2) dudit oscillateur (21) prenant en compte le signal sortant dudit comparateur (IC1).

6. Dispositif de sécurisation de brûleur selon la revendication 5, caractérisé en ce que le signal sortant dudit moyen de commande (R2) est adapté, lorsque le signal sortant dudit comparateur (IC1) est représentatif de la présence d'une flamme entre les deux électrodes (9, 45), à réduire la fréquence avec laquelle ledit oscillateur (21) est actionné.

7. Dispositif de sécurisation de brûleur selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit moyen de commande (R2) est constitué par une simple résistance.

8. Dispositif de sécurisation de brûleur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'oscillateur (21) comporte un transformateur primaire (T1) et un transistor (TR1) adaptés à générer conjointement des signaux de test.

9. Dispositif de sécurisation de brûleur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'oscillateur (21) comporte un transformateur secondaire (T2) et un condensateur (C2) adaptés à générer conjointement des étincelles d'allumage de flamme entre les deux électrodes (9, 45).

10. Dispositif de sécurisation de brûleur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit générateur d'étincelles (20) comporte également un éclateur (E1).

11. Moyen de chauffage, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de sécurisation de brûleur selon l'une quelconque des revendications précédentes.

Ansprüche

1. Sicherheitsvorrichtung eines Brenners zur Zündung der Flamme, zur Detektierung der Flamme und zur Steuerung der Gaszufuhr, welche einen Funkengenerator (20) aufweist, der einen zur Erzeugung eines Wechselsignals geeigneten Schwinger (21) umfasst, welches zwischen zwei in der Nähe des Brenners angeordneten Elektroden (9, 45) in der Weise erzeugt wird, dass zwischen den beiden Elektroden (9, 45) Funken gebildet werden, wobei die Funken zum Zünden einer Flamme auf dem Brenner (5, 14) geeignet sind, dadurch gekennzeichnet, dass sie einerseits einen Fenster-Vergleichsschwinger (23) aufweist, der zum Empfangen eines für die Spannung zwischen den beiden Elektroden (9, 45) repräsentativen Signals und zum Vergleichen des Signals mit zwei Soll-Spannungen ausgelegt ist, und andererseits eine Einrichtung (25, 42, 43) für die Gaszufuhr zum Brenner (5, 14), welche von dem Fenster-Vergleichsschwinger (23) in Abhängigkeit vom Ergebnis des Vergleichs steuerbar ist.

2. Sicherheitsvorrichtung für Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Strobe-Abschaltversorgung (24) aufweist, welche zur Versorgung eines Elektroventils (25, 43) vorgesehen ist, das Teil der Einrichtung zur Gaszufuhr zum Brenner (5) ist.

3. Sicherheitsvorrichtung für Brenner nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Strobe-Abschaltversorgung zur Stromregelung (27) aufweist, welche zur Versorgung eines Elektroventils (25, 42) vorgesehen ist, das Teil der Einrichtung zur Gaszufuhr zum Brenner (5) ist.

4. Sicherheitsvorrichtung für Brenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine der beiden Elektroden (45) aus dem Brenner (5, 14) besteht.

5. Sicherheitsvorrichtung für Brenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie des weiteren eine Einrichtung zur Detektierung der Flamme (11) aufweist, welche mit der Elektrode (9) verbunden ist und folgendes umfasst:

- einen Vergleicher (IC1), der zum Empfangen des für die Spannung zwischen den beiden Elektroden (9, 45) repräsentativen Signals und zum Vergleichen des Signals mit einer Sollspannung ausgelegt ist, und

- eine Einrichtung (R2) zum Ansteuern des Schwingers (21) unter Berücksichtigung des Ausgangssignals aus dem Vergleicher (IC1).

6. Sicherheitsvorrichtung für Brenner nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangssignal aus der Ansteuereinrichtung (R2) in der Lage ist, die Frequenz, mit welcher der Schwinger (21) betätigt wird, zu verringern, wenn das Ausgangssignal aus dem Vergleicher (IC1) für die Anwesenheit einer Flamme zwischen den beiden Elektroden (9, 45) repräsentativ ist.

7. Sicherheitsvorrichtung für Brenner nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuereinrichtung (R2) aus einem einfachen Widerstand besteht.

8. Sicherheitsvorrichtung für Brenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwinger (21) einen primären Transformator (T1) und einen Transistor (TR1) aufweist, welche so ausgelegt sind, dass sie gemeinsam Prüfsignale generieren.

9. Sicherheitsvorrichtung für Brenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwinger einen sekundären Transformator (T2) und einen Kondensator (C2) aufweist, welche so ausgelegt sind, dass sie gemeinsam Funken zum Zünden der Flamme zwischen den beiden Elektroden (9, 45) erzeugen.

10. Sicherheitsvorrichtung für Brenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Funkengenerator (20) des weiteren eine Entladefunkenstrecke (E1) aufweist.

11. Heizvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Sicherheitsvorrichtung für Brenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist.

Claims

1. Burner safety device for lighting a flame, detecting a flame and controlling admission of gas, comprising a spark generator (20) which has an oscillator (21) that is arranged to produce an alternating signal between two electrodes (9, 45) that are positioned in the vicinity of said burner (5, 14) in such a manner as to produce sparks between said two electrodes (9, 45), said sparks being arranged to light a flame on the burner (5, 14), said burner safety device being characterised in that it comprises, on the one hand, an oscillator comparator defining a window (23), which oscillator comparator is arranged to receive a signal representative of the voltage between the two electrodes (9, 45) and to compare said signal with two control voltages and, on the other hand, means (25, 42, 43) for admitting gas into the burner (5, 14), which means are controlled, in dependence on the result of said comparison, by said oscillator comparator defining a window (23).

2. Burner safety device according to claim 1, characterised in that it comprises a supply device having cut-off means (24) that is arranged to supply an electrovalve (25, 43) that forms part of said means for admitting gas into the burner (5).

3. Burner safety device according to claim 1 or claim 2, characterised in that it comprises a supply device having current regulation cut-off means (27) that is arranged to supply an electrovalve (25, 42) that forms part of said means for admitting gas into the burner (5).

4. Burner safety device according to any one of the preceding claims, characterised in that one of the two electrodes (45) is formed by the burner (5, 14).

5. Burner safety device according to any one of the preceding claims, characterised in that it comprises additionally flame-detection means (11) that are connected to said electrode (9) and comprise :

- a comparator (IC1) that is arranged to receive said signal representative of the voltage between the two electrodes (9, 45) and to compare said signal with a control voltage, and

- means (R2) for controlling said oscillator (21) taking into account the signal from said comparator (IC1).

6. Burner safety device according to claim 5, characterised in that when the signal from said comparator (IC1) is representative of the presence of a flame between the two electrodes (9, 45) the signal from said control means (R2) is arranged to reduce the frequency with which said oscillator (21) is operated.

7. Burner safety device according to claim 6, characterised in that said control means (R2) is formed by a simple resistor.

8. Burner safety device according to any one of the preceding claims, characterised in that the oscillator (21) comprises a primary transformer (T1) and a transistor (TR1) that are arranged to jointly generate test signals.

9. Burner safety device according to any one of the preceding claims, characterised in that the oscillator (21) comprises a secondary transformer (T2) and a capacitor (C2) that are arranged to jointly generate between the two electrodes (9, 45) sparks for lighting the flame.

10. Burner safety device according to any one of the preceding claims, characterised in that said spark generator (20) also comprises a discharge gap (E1).

11. Heating means, characterised in that it comprises a burner safety device according to any one of the preceding claims.

Dessins