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BREVET D'INVENTION
Procédé et dispositif de commande et de contrôle électriques pour appareils de chauffage utilisant un combustible liquide ou analogue.
La présente invention vise un dispositif de commande et de contrôle électriques des appareils de chauffage utilisant un combustible liquide tel qu'huile ou essence minérales, animales ou végétales et en particulier le "gas oil" ,
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Les dispositifs qui ont été utilisés jusqu'à présent comportent, d'une part une spirale d'allumage chauffée élec- triquement et placée à l'intérieur du brûleur et, d'autre part, un moteur électrique charge de l'alimentation du brû leur en combustible et en air de combustion. Dans ces appa- reils, l'allumage est généralement réalisa en trdis pnases;
1 - La spire,le d'allumage est chauffée élcctri- quement au rouge vif sans alimentation en combustible pen dant temps dant un temps T1 ;
2 -Le moteur électrique actionnant la pompe ou le distributeur qui envoie du combustible sur la spirale chauffée et qui actionne le ventilateur soufflant l'air de combustion dans le brûleur est mis on Marche à la fin du temps T1, la spirale continuant à être alimentée en courant électrique pendant un temps T;
3 - Le courant de chauffage de la spirale est coupe au bout du temps T2, tendis que le moteur électrique utilise pour l'alimentation du brûleur continue à fonctionner, la combustion s'entretenant automatiquement s'il n'y a pas eu de raté d'allumage .
S'il y a eu rate d'allumage, le système se bloque automatiquement, avec arrêt d'arrivée de combustible, au bout d'un temps T .
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Dans les dispositifs en question, la succession des opérations d'allumage et de contrôle est généralement obtenue à intervalles de temps fixes par la rotation lente et à vitesse constante d'un contacteur à contacts multiples entraîné soit par un moteur électrique soit par un mouvement d'horlogerie chargé d'établir et de couper à des instants déterminés divers circuits électriques. La va,leur des temps
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T1, T2 et T3 ci-dessus indiqués sont, par exemple, de 85 secondes, 75 secondes et 55 secondes respectivement.
Or la source de courant est généralement une batterie d'accumulateur au plomb dont la tension peut varier par exemple de 20 volts (batterie complètement déchargée) à 30 volts (batterie venant d'être chargée à fond ). Des tensions d'une valeur moyenne de 72 volts ont aussi été employées.
Pour les valeurs des tensions aux limites extrêmes la spirale d'allumage éteint le rouge.vif en des temps très différents : 18 secondes sous 30 volts contre 60 secondes sous 20 volts. Un tel dispositif à temps fixes présente donc les inconvénients d'une perte de temps inutile dans l'allumage, d'une consommation nuisible d'énergie électrique, du danger de raté d'allumage lorsque la batterie est déchargée et d'uneusure exagérée de la spirale lorsque la batterie vient d'être chargée.
La disposition accessoire par laquelle on intercale quelquefois une résistance additionnelle dans le circuit de la spirale dès que la tension de la batterie dépasse la moyenne n'apporte qu'un palliatif aux deux premiers inconvénients mais par contre exagère les deux premiers.
La présente invention due aux travaux de Monsieur Pierre LAZE a pour objet un dispositif permettant .de remédier aux inconvénients qui viennent d'être signalés et répondant aux conditions suivantes :
1 - l'allumage rationnel ou l'extinction de l'appareil de chauffage est commandé automatiquement par la température du local à chauffer et en position d'extinction l'alimentation du b'rûleur en combustible et en air de combustion doit cesser;
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20 - le brûleur s 'éteint. 8.¯ltom8,tic:ue[lent en cas de surchauffe, c'est-à-dire si la i,eliy72rta.ture de cet orge,ne s'élève d'une façon anormale pour une cause accidentelle par exemple une circulation d'a.ir ou de gaz d'échappement insuf-
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fisante, le cnauffage normal reprenant due lui-même des que la surchauffe a cesse, si la température du local a chauffer e.:CÎe:8 l' '111IJ.lIlél.:;e; :)0 - le blocage du système en position d'extinctin avec arrêt d'arrivée de CU;.;IJLlSÛ2ble est assuré si au bout d'un terllps déterminé les /2,'[:.2 d'échappement n'ont pas atteint une température suffisante, ce qui est l'indice d'un rate d'allumage.
Apres recherche des causes du raté, un opérateur peut annuler le blocage et provoquer un nouvel allumage ;
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40 - l' cn2,uffement de la spirale résistante ser- vant à l'allumage du combustible doit être limite de Manière à éviter une usure trop rapide de cette spirale; si la tension
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de la source de courant est susceptible de varier, ce qui pourrait porter la spirale à une température trop élevée polar sa conservation.
Selon une première caractéristique de 11 invention
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on détermine la. durée du temps T , c'est-à-dire du temps pendant lequel la spirale est chauffée sans aliénée de coca-bustible au brûleur, d'après la vitesse à laquelle la spirale s'échauffe en fonction de l'état de la batterie d'ac- cumulateur.
Selon une autre caractéristique de l'invention,
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la durée T,:, c'est-à-dire celle pondant laquelle la spirale
2 continue à être chauffée tandis que le brûleur est alimenté en combustible et en air de combustion, est maintenue cons-
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tante quelle que soit la tension de la source de courant..
Pour la mise en oeuvre de ces deux caractéristiques, on utilise, conformément à l'invention un relais thermique dont le temps d'excitation correspond au temps T1 etdont le temps de retour de son contact à l'état de repos, après la coupure du courant dans son élément chauffant, correspond au temps T2.
Selon l'invention également, ledit relais thermique est un relais à bilame et à élément chauffant dans lequel la course du contact bilame, ainsi que les caractétistiques du bilame et dudit élément chauffant sont'calculées de manière à obtenir une même inertie calorifique que celle de la spirale d'allumage.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, un relais voltmétrique intervient à la fin du temps t1 pour insérer dans le circuit de la spirale chauffante une résistance additionnelle si la tension est supérieure à une tension donnée (24 volts par exemple).
Selon une autre caractéristique de l'invention, on utilise pour bloquer le système en cas de raté d'allumage, un second relais thermique qui est mis sous tension à la fin de T2 et dont le temps d'excitation correspond au temps T, au bout duquel doit se bloquer le système de contact de ce relais étant disposé dans le circuit du relais de commande du blocage.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, le disp.ositif comporte une signalisation lumineuse à trois voyants colorés qui est utilisée pour contrôler le fonctionnement des divers organes et pour connaître la phase du cycle en cours de réalisation.
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D'autres caractéristiques et avantages de la pré- sente invention apparaîtront au. cours de la description qui v@ suivre et à l'examen du dessin annexe sur lequel on a représente, à titre d'exemples seulement, deux modes de réa- lisation de l'invention.
Sur ce dessin :
La figure 1 est un schéma des connexions êlectri- ques au moyen desquelles l'invention peut être mise en oeuvre.
Et la figure 2 un schéma simplifie permettant également la mise en oeuvre de l'invention.
Si l'on examine le schéma dela figure 1 : - 1 désigne un interrupteur général que l'on ferme des au'on veut mettre le dispositif en service;
2 désigne la spirale d'allumage; - 3 désigne le moteur électrique chargé de l'alimentation du brûleur en combustible et en air de combustion;
4 désigne un thermostat qui est situé dans le local à chauffer et dont le contact est fermé tant que le chauffage est nécessaire;
- 5 désigne un autre thermostat qui est placé dans le conduit d'évacuation des .gaz brûlés, à la sortie du brû leur et dont le contact est coupé s'il y a surchauffe; - 6 désigne un troisième thermostat qui est situé au même point que le précédent et dont le contact de repos est coupé et le contact de travail établi dès que l'élévation de température des gaz brûlés confirme que la. combus- tion est normale, tandis que le contact de travail est coupé et le contact de repos est établi si la température des gaz, à la sortie du brûleur, est insuffisante, ce qui indique un raté d'allumage;
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- 7 désigne une lampe, bleue par exemple, d'un voyant de contrôle qui s'allume si l'installation est en état de fonctionner, mais qui s'éteint dès que la combus- tion est normale ou lorsque le'dispositif est bloqué par suite d'un raté d'allumage; - 8 désigne une lampe, blanche par exemple, qui est allumée lorsque le courant passe dans le spirale d'al- lumage, ce qui permet de contrôler que celle-ci n'est ni brûlée, ni coupée; -9 désigne une lampe, rouge par exemple, qui est allumée lorsque la combustion est normale, mais reste étein- te en cas de raté d'allumage; par suite du non changement de position du contact du thermostat 6;
- 10 désigne un bouton poussoir de contact que l'on presse pour couper un circuit normalement établi, ce qui annule le blocage du système après raté d'allumage; - 11 désigne un relais thermique dont le temps d'excitation détermine la durée du temps T1 pendant lequel la spirale d'allumage 2 fonctionne seule sans alimentation du brûleur en combustible et en air de combustion et dont le temps de retour (ou temps au bout duquel son contact lla retombe après qu'il a cessé d'être excité) détermine lé temps T pendant lequel la spirale d'allumage 2 continue à fonc- tionner avec alimentation du brûleur en combustible et en air de combustion.
- 12 désigne un autre relais thermique dont le temps d'excitation détermine le temps T3au bout duquel s'effectue le blocage du système en cas de raté d'allumage; - 13 et 14 désignent des rhéostats ajustables per- mettant de régler les temps de fonctionnement des relais thermiques 11 et 12;
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- 15 désigne un contacteur couimandant, par son contact 15.i2;, l'alimentation, de la. spirale d'alluinage 2; - 16 désigne un eontacteur COïuil,'=.i:d 8.t1 t par son contact 16a,, le fonctionnement du moteur ,3 charge de l'alitentation du brûleur en combustible et en air de combustion;
- 17 désigne une résistance ajustable insérée, une fois pour toutes, dans le circuit de la spirale d'allumage 2 ; - 18 désigne une résistance additionnelle qui est normalement court-circuitée par un contact de repos 19a
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d'un relais voltmetrique 19, mais qui, dams le cas contraire, c'est-à-dire si la tension est suffisante pour exciter le relais 19, crée, au cours du teùips '1' 2 une chute de ten- sion supplémentaire dans le circuit de la spirale d'allumage 2 ;
- 20 désigne un relais auxiliaire qui est excité à la fin du temps T1, du fait de l'établissement du contact 11a en position de travail, mais qui se tient en état d'auto-excitation, grâce à son contact de maintien 20a, lors- que le contact 11a a quitté sa position de travail au début
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du temps 'l' 2 ledit relais s 2 G permettant, par ce même con- tact 20a, en position de travail, l'excitation du contac- teur 16 et du relais 19;
- 21 désigne un second relais auxiliaire qui est
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excité lorsque le contact 11± revient ti. sa position de repos fè la fin du te::ips lj (cette excitation est possible ::;r ::ce au fait que le deuxième contact 20b du relais 20, ainsi que son premier Cuntact 2ü., sont fermés par suite de l'excitation du relais 20), l'excitation de ce r81ais 21 provoquant d'une part, grâce à son contact 21a, la.
coupure de l'excitation du contacteur 15 (et par conséquent l'ou-
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verture, par le contact 15a, du circuit de la spirale d'al- lumage 2) et d'autre part, par son contact 21b, l'excita- tion du relais 12 si le contact du thermostat 6 est en position de repos et se maintenant en état d'auto-excita- tion grâce à son contact de maintien 21c, même si le con- tact lla quittait sa position de repos par suite de vibra- tions mécaniques par exemple ; est à remarquer que le rôle du quatrième contact 21d du relais 21 est de contrôler que le relais 21 n'est pas excité au début du cycle d'allumage pour permettre au contacteur 15 de s'exciter et à son con- tact 15a de fermer le circuit de la spirale d'allumage 2;
- 22 désigne un troisième relais auxiliaire qui ne s'excite que si le contact du thermostat 6 est resté en position de repos (par suite d'un raté d'allumage) et qu'au moment où le contact 12a du relais thermique 12 se ferme, c'est-à-dire à la fin du temps T , l'excitation du relais 22 matérialisant le blocage du système par l'ouverture de ses contacts 22a et 22b, ce qui coupe l'alimentation des contacteurs 15 et 16, des relais 19, 20 et 21 et des relais thermiques 11 et 12; toutefois le relais. 22 se meintient en état d'auto-excitation grâce à son contact de maintien 22c tant que le circuit n'est pas coupé par l'action exercée sur le bouton poussoir 10.
Pour éviter que les temps de fonctionnement des relais thermiques soient influencés par la température am- biante, ceux-ci sont réalisés sous la forme bien connue de "relais thermiques compensés". De plus, pour'assurer la conservation de leurs caractéristiques de fonctionnement, leurs éléments chauffants ne sont mis sous tension que le temps strictement nécessaire à l'établissement du contact
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de travail;
dès que ce contact est établi le courant est coupé par un relais auxiliaire, comme on. l'a vu dansce qui précède, etle relais thermique se refroidissant revient li- brement en. posi tion de repos.
En cas d'interruption accidentelle ou courant d'alimentation, les divers organes de dispositif reviennent au repos et sont prêts pour un nouvel allumage des le re- tour du courant. Ceci présente un avantage supplémentaire sur le système antérieur à contacteur tournant qui devait être débloqué et devait terminer le cycle en coursavant de commencer un nouveau cycle.
La cour se du contact bilame du relais 11 etles caractéristiques du bilame et de son élément chauffant sont calculés de manièreobtenir une même inertie calorifique que celle de la spirale d'allumage. Ainsi, sous une tension de 20 volts, par exemple, le contact 11a venant en posi- tion de travail provoque l'arrivée de combustible au bout de 85 secondes, comme dans le système antérieur à contac- teur tournant, mais sous 30 volts, il provoque le même effet des la 22ème seconde', ce qui économise 63 secondes de consommation de courant et de fatigue de la spirale d'al- lumage 2.
Bien entendu, ces chiffesne sont indiqués qu'à titre d'exemples pour bien mettre en lumière un des avantages qu'offre la présente invention par rapport au système enté- rieur.
Il est à remarquer que le temps de retour du re- lais thermique 11 (temps T2) est une constante de ce relais, fixée, pour une course donnée du contact bilame, par les caractéristiques du rayonnement du bilame. la durée Test
2 donc maintenue constante quelle que soit la tension de la. source de courant.
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On voit également, d'après la description qui précède, qu'on applique à la spirale d'allumage 2, pendant le temps T1, la pleine tension de la source de courant, ce qui a pour effet de la porter au rouge très rapidement, alors que, pendant le temps,T2, on insère, grâce au contact 19a commandé par le relais 19; dans le circuit de ladite spirale, la résistance additionnelle 18 si la tension est supérieure à 24 volts (condition pour que le relais voltmétrique 19 soit excité).
Il est à remarquer que les thermostats 5 et 6, au lieu d'être placés dans le conduit d'évacuation des gaz brûlés, à la sortie du brûleur, pourraient, si'on le désirait, être disposés dans le conduit d'air chauffé à la sortie du brûleur,
On va maintenant décrire, succinctement le fonctionnement du dispositif représenté sur la figure 1 et décrit dans ce qui précède.
Pour mettre en marche l'installation, on commence à fermer l'interrupteur général.
1 - Aussitôt s'établit le circuit du contacteur 15 qui est le suivant : interrupteur 1, contacts de repos des thermostats 4 et 5, contact de repos 22a du relais de blocage 22, contact de repos 21a du relais 21 et contacteur 15. L'excitation de ce contacteur détermine la fermeture de son contact 15a et établit le circuit suivant d'alimentation de la spirale d'allumage 2 ; Interrupteur 1, contact 15a fermé, contact 19a de repos du relais 19, résistance 17 et spirale 2.
La spirale est donc allumée et, en même temps la lame 8 montée en parallèle avec 1a résistance. 17 s'allume.
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.';21 même temps que 1 contacteur 15 s'excite et que la spirale 2 s'échauffe, le relais thermique 11 est alimen-
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te grâce à l'établissement du circuit suivant : Interrupteur 1, contacts de repos des thermostats et 5, contact 32±: de repos du relais de blocsjc 22, contacts de repos 2C et 21d des relais 2G et 21, rdsistance 13 et relais Il.
1\. 1o. fin de Tl' le contact lle, du relais thcrmi- que 11 vient en position de travail, ce qui établit le cir- cuit du relais 20; Interrupteur 2, contacts de repos des thermostats 4 et 5,
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contact de repos 22 du relais 22, contact de travail 11.:: du relais 11 et relais 20
L'excitation du relais 20 amené le contact 20a en position (le travail, ce qui, d'une part, coupe l'excita- tion du relais 11 et, d'autre part, établit le circuit du contacteur 16 :
Interrupteur 1, contacts (le repos des thermostats 4 et 5,
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contact de repos 2a du relais 22, contact de travail ;2ci, du relais20 et contacteur 16.
L'excitation du contacteur 16 provoque la ferme-
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ture de son contact 16a et ]- r 8.1imelt8.tion du moteur 3 (assu- rant 1'alimentation du brûleur en combustible et on air de combustion) par le circuit suivant :
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Interrupteur 1, contact de trava'il 16a du relais 16 et moteur 3,
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Ainsi Le la fin du temps T , le brûleur est ali- mente, tandis que la, spirale reste allumée.
Mais, comme le relais 11 a cessé d'être excite, ainsi qu'il a été dit, son contact 11a retombera en posi-
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tion de repos au bout du temps T2; malgré cela, le relais 20 reste excité par le circuit de maintien suivant : Interrupteur 1, contacts de repos des thermostats 4 et 5, contact d.e repos 22a du relais 22, contact de travail 2oa- et relais 20.
La chute du contact lla en position de repos pro- voque, en même temps, l'excitation du relais 21 par le circuit suivant : Interrupteur 1, contacts de repos des thermostats 4 et 5, contact de repos 22a du relais 22, contact de travail 20a du relais 20, contact de repos 11a du relais 11, contact de travail 20± du relais 20 et relais 21.
L'excitation du relais 21 détermine l'ouverture de son contact 21a et par conséquent la rupture du circuit d'excitation du contacteur 15, ce qui provoque l'ouverture du contacteur 15 et interrompt ainsi, en 15a, le circuit d'alimentation de la spirale d'allumage 2.
Ainsi, à la fin du temps T , la spirale 2 cesse d'être allumée et la combustion se poursuit d'elle-même, le brûleur continuant d'être allaite par le moteur 3, puis- que le contacteur 16 continue à être excité, et son contact 16a à être fermé.
Par suite du fonctionnement du thermostat 6, placé dans le conduit,d'évacuation des gaz brûlés, son contact vient en position de travail et la lampe 9 s'allume, ce qui indique que la combustion est normale.
S'il se produit, au contraire, un raté d'alluma- ge, la température des gaz évacués à la sortie du brûleur est insuffisante pour faire fonctionner le thermostat 6 et son contact reste en position de repos. Dans ces condi-
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tiens, le relais -ül'l8I'...i1ue 12 s'excite pa.... suite do l'établissement du c!rc-jit suivant :
Interrupteur 1, contact de repos du thermostat 6. contact 2112. du relais 21 j i .. ;=<i e 1 est sainbenu en ét,:'c. d'auto-excitation par son contact 21, mêt.'ic si, par suite è8 vibrations mc3.11i(p-leS, le contact 11.ê.: "111ittnit, :::Oïi':G'tlt:?.ilt;ulel;t9 sa position de repos), résistance de rég;1::=je 14, contact de repos 22b du relais 22 et relais 12.
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Le relais 12 étant alimente, au bout d-u temps 2, son contact 12a se fermera, provoquant ainsi l'excitation
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du relais do blocage 22 par le circuit smvanu :
Interrupteur 1, contact de repos du thermostat 6, contact de travail 12a et relais 12.
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;n même te;..ps, la la.:lpe ne s'all'Hdú1'8, pas du fait que le contact du thermostat 6 est en position de repos, indiquant ainsi qu'il F a un rats d'allumage.
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Le relais 22 reste ensuite en utat l'8.uto-exc':'t"tion par son contact de maintien 22c, LI excitation du xela.is s a 2 provoque le blocage de tout le système par l'ouverture du contact 22..±.
Le système peut ensuite êtro remis en :1"lCtae et le cycle des opérations ci-dessus décrit, reCOn1neilcer, si l'opérateur manoeuvre le bouton poussoir lé qui roMpt le circuit de ::¯^-.i.tien du relais 22.
Sur la figure 2, on a reprse.lté un schéma simpli- fia (seule la pa-rtie simplifiée est reprl;s8ütée, le reste du schéma étant identique à celui de la figure 1) , en ce
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sens qu'on a supprimé les contacts de sécurité 21c et a3lda En effet, le circuit de maintien-dû relais :en n'est utile que si le contact 11a du relais thermique 11 risque d'être
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soumis à des vibrations mécaniques. De même, le seul rôle du contact 21d est de contrôler que le relais 21 a bien cessé d'être excité au début du cycle d'allumage pour permettre au contacteur 15 de s'exciter et d'alimenter la spirale 2.
Bien entendu, des modifications pourraient être apportées dans les détails de réalisation des dispositifs décrits et représentés, sans que l'économie générale de l'invention s'en trouve pour cela altérée.
.Bien entendu également, les dispositifs décrits et représentés, bien que décrits dans leur application aux appareils de chauffage utilisant un combustible-liquide, pourraient éventuellement, s'appliquer à des installations utilisant, par-exemple, des combustibles pulvérisés, avec des modifications de détail que pourrait entraîner ce changement de combustible.
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