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DISPOSITIF POUR LA SURVEILLANCE DE FLAMMES, ET PLUS PARTICULIEREMENT DE
FLAMMES NON ECLAIRANTES. '
Dans les installations de combustion à alimentation automatique du combustible liquide ou gazeux, on applique, comme moyen de sécurité contre les explosions, et pour éviter le gaspillage de combustible, des dispositifs de surveillance, qui opèrent lors de l'extinction des flammes, et qui in- terrompent automatiquement l'alimentation du combustible. Comme tâteurs, sol- licités par les flammes, on applique des résistances sensibles à la chaleur, éléments bimétalliques, cellules photoélectriques, ionisateurs... etc.
La présente invention concerne un dispositif pour la surveillance de flammes, et plus particulièrement de flammes non éclairantes, telles que par exemple les flammes de gaz d'éclairage, de méthane, d'hydrogène, ce dis- positif se caractérisant en ce qu'il applique un ionisateur, raccordé à une tension alternative, et présentant des électrodes à surfaces différentes et pénétrant dans des parties à chaleur différente de la flamme à contrôler, ledit ionisateur étant relié à un circuit, comportant un relais qui commande un robinet de contrôle de l'alimentation du combustible.
Le dessin annexé schématise un exemple 'd'exécution non limitatif de l'objet de l'invention.
Dans ce schéma, la référence 1 indique un tâteur,. surveillant les flammes, et se constituant d'un ionisateur, comportant deuk'élpctrodes, dont l'une présente une surface relativement grande et pénétré dans le noyau rela- tivement froid de la flamme,tandis que l'autre électrode présente une surfa- ce relativement petite, et pénètre dans une partie chaude de la flamme. Comme l'ionisation est plus forte dans la partie chaude périphérique de la.flamme, que dans le noyau froide on obtient dans l'ionisateur, lorsqu'il est raccordé à une tension alternative, un effet redresseur.
Lorsque la flamme devient plus courte, en sorte que l'une des électrodes n'est plus sollicitée, ou lorsque la flamme s'éteint, ledit effet redresseur disparaît.. Le tâteur ! est directe-
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ment relié à une borne 2, et, via une résistance 4, à une borne 3. Ces bornes 2-3 reçoivent une tension alternative. Les flammes produisent dans le tâteur 1, opérant comme redresseur, un courant continu correspondant à une demi-onde du courant alternatif, alimentant le tâteur 1. Ce courant continu est recti- fié par uncondensateur 5, et subit, à la résistance 4, une chute de tension Ul.
Un dispositif redresseur, comportant un redresseur sec 6,un enroulement de relais 8 miscensérie avec une résistance 7, et un condensateur de recti- fication 9, produit une tension continue fixe Uo, La tension continue Ul, ob- tenue aux points 10, 11, est comparée à la tension continue fixe Uo aux points 12, 13, à l'aide d'un enroulement de relais 14 et d'une lampe 15, disposés en série entre les points 10-12. Une autre lampe, 16, est disposée parallèlement à la résistance de fagon à se mettre en série avec l'enroulement de relais 14.
Les enroulements de relais 8 et 14 ont le même noyau et commandent un commu- tateur 17. Le dispositif complet est réalisé comme relais polarisé, c'est-à- dire que le commutateur 17 est, suivant la direction du courant et sous l'ef- fet de l'enroulement de relais 14, placé et retenu dans l'une ou l'autre posi- tion de commutation. Dans l'enroulement de relais 8 circule normalement un courant constant, provoquant la pré-aimantation du relais. L'excitation de 1' enroulement de relais 8 est déterminée en sorte que,dans les deux positions de commutation, l'armature du relais assure une pression de contact identi- que. Sans cette excitation, par exemple quand la tension est interrompue, les effets magnétiques sur l'armature du relais varient en sorte que ce der- nier remet le commutateur 17 en position de repos.
Ce dispositif pour la surveillance de flammes fonctionne comme suit : au départ, le commutateur 17 est en position de repos, illustrée au dessin; le robinet, controlant le conduit d'alimentation en combustible, et commandé par le commutateur, est fermé. Quand l'installation de combustion est mise en marche, le dispositif de surveillance des flammes reçoit une ten- sion alternative, et on obtient la tension continue fixe Uo. Le courant con- tinu, circulant dans l'enroulement de relais 8 entraine l'excitation de base du relais polarisé.
Quand la flamme est allumée, l'alimentation en combustible étant assurée par une conduite appropriée, on obtient également la tension con- tinue Ul, ce qui entraine l'allumage de la lampe 16 ; le condensateur 2 se dé- charge par impulsion de courant, via l'enroulement de relais 14 et la lampe 16, en direction de la flèche en traits pleins. Ainsi, le commutateur 17 os- cille vers le bas dans sa position active, d'où - résulte l'ouverture du ro- binet controlant l'alimentation du combustible. Si, par une cause quelconque, les flammes ne seraient pas encore allumées, la tension continue Ul n'est pas produite et la tension continue Uo, sollicitant la lampe 15, allume cette der- nière.
Dans l'enroulement de relais 14 circule alors un courant, en direction de la flèche en traits pointillés, ce courant ne sollicitant cependant pas le commutateur 17, vu que ce dernier est encore en position de repos, c'est-à- dire en une position dans laquelle il est sollicité par le premier courant qui circule dans l'enroulement de relais. Dans ce cas, le robinet d'alimen- tation du combustible n'est donc pas ouvert.
Lorsque l'installation de combustion travaille normalement, on obtient entre les points 10 et 12 une différence de tension, créée par la pré- sence simultanée des deux tensions continues opposées U1 et Uo, ladite diffé- rence de tension étant inférieure à la tension d'allumage de la lampe 15.
Un allumage intermittent de la lampe 16, produit par une tension continue suffisante U1 n'a aucune suite, étant donné, que le commutateur 17 est solli- cité seulement vers sa position active, qu'il occupe déjà. Toutefois, si par exemple à cause d'une alimentation insuffisante, la flamme devient plus courte ou disparaît, la tension continue U1 disparait également, et la lampe 15 re- çoit la tension continue complète Uo, d'où résulte son allumage. Via l'enrou- lement de relais 14, un courant circule en direction de la flèche en traits pointillés, et sollicite le commutateur 17 vers sa position de repos (illus- trée) en sorte que le robinet d'alimentation du combustible est fermé.
Si, pendant le fonctionnement normal, la tension du réseau est coupée, l'excita- tion de base du relais polarisé, produite par l'enroulement de relais 8, est enlevée ; le commutateur 17 est également remis en position de repos, et l'a- @
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limentation est coupée.
Si, après un fonctionnement prolongé, et à cause d'un entretien défectueux (rouille, huile, eau de condensation... etc.), une résistance com- plémentaire à la fermeture devrait intervenir entre les deux électrodes du tâ- teur 1;, l'effet redresseur ne peut plus se produire, et à la résistance 1± on obtient une chute de la tension alternative au lieu de la tension continue; au premier passage à zéro de cette tension alternative, la lampe reçoit à nouveau la tension continue complète Uo, et elle s'allume, ce qui provoque le retour du commutateur 17 en position.de repos, et ainsi l'interruption de 1' alimentation du combustible. Ce résultat représente un avantage très spécial du dispositif de l'invention.
Il va de soi, que le dispositif de surveil- lance susdécrit peut aussi être appliqué pour contrôler une veilleuse au lieu d'une flamme active. Si, dans ce cas, la veilleuse, contrôlant la flamme acti- ve, s'éteint, en sorte qu'on-n'est plus assuré que la flamme active serait al- lumée par la veilleuse lorsqu'elle est à nouveau alimentée, le dispositif de surveillance de flammes coupe l'alimentation complète. Avant de remettre le dispositif en marche, on répare alors la veilleuse. Il est évident que, se-. lon la pratique usuelle dans les dispositifs à brûleurs d'huile, le disposi- tif de l'invention est complété par des thermostats, minuteries .... etc., capables de remettre l'installation au repos à nouveau en marche, après une interruption plus ou moins longue.
Si ces moyens restent sans suite, le dis- positif de surveillance est définitivement considéré comme étant dérangé.
REVENDICATIONS.
1) Dispositif pour la surveillance de flammes, et plus particuliè- rement de flammes non éclairantes, caractérisé en ce qu'il applique un ionisa- teur, raccordé à une tension alternative, et présentant des électrodes à sur- faces différentes et pénétrant dans des parties à chaleur différente de la flamme à contrôler, ledit ionisateur étant relié à un circuit, comportant un relais qui commande un robinet de contrôle de l'alimentation du combus- tible ..
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DEVICE FOR THE MONITORING OF FLAMES, AND MORE PARTICULARLY OF
NON-ILLUMINATED FLAMES. '
In combustion plants with automatic supply of liquid or gaseous fuel, as a means of safety against explosions and to avoid fuel wastage, monitoring devices are applied, which operate when the flames are extinguished, and which automatically cut off the fuel supply. As feelers, solicited by the flames, we apply heat-sensitive resistors, bimetallic elements, photoelectric cells, ionizers, etc.
The present invention relates to a device for monitoring flames, and more particularly non-illuminating flames, such as, for example, flames of lighting gas, methane or hydrogen, this device being characterized in that it applies an ionizer, connected to an alternating voltage, and having electrodes with different surfaces and penetrating into parts with different heat of the flame to be controlled, said ionizer being connected to a circuit, comprising a relay which controls a control valve of the fuel supply.
The appended drawing shows schematically a non-limiting example of execution of the subject of the invention.
In this diagram, reference 1 indicates a feeler ,. monitoring the flames, and consisting of an ionizer, comprising two electrodes, one of which has a relatively large surface and penetrated into the relatively cold core of the flame, while the other electrode has a surface relatively small, and enters a hot part of the flame. As the ionization is stronger in the peripheral hot part of the flame, than in the cold core, a rectifying effect is obtained in the ionizer, when it is connected to an alternating voltage.
When the flame becomes shorter, so that one of the electrodes is no longer stressed, or when the flame goes out, said rectifying effect disappears. The feeler! is direct-
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ment connected to a terminal 2, and, via a resistor 4, to a terminal 3. These terminals 2-3 receive an alternating voltage. The flames produce in the feeler 1, operating as a rectifier, a direct current corresponding to half a wave of the alternating current, supplying the feeler 1. This direct current is rectified by a capacitor 5, and undergoes, at the resistor 4, a voltage drop Ul.
A rectifier device, comprising a dry rectifier 6, a winding of a miscenserial relay 8 with a resistor 7, and a rectifying capacitor 9, produces a fixed direct voltage Uo, The direct voltage Ul, obtained at points 10, 11 , is compared to the fixed direct voltage Uo at points 12, 13, using a relay winding 14 and a lamp 15, arranged in series between points 10-12. Another lamp, 16, is arranged parallel to the resistor so as to be put in series with the relay winding 14.
The relay windings 8 and 14 have the same core and control a switch 17. The complete device is realized as a polarized relay, that is to say the switch 17 is, depending on the direction of the current and under the current. effect of the relay winding 14, placed and retained in one or the other switching position. In the relay winding 8, a constant current flows normally, causing the relay to pre-magnetize. The energization of the relay winding 8 is determined so that in both switching positions the relay armature provides an identical contact pressure. Without this excitation, for example when the voltage is interrupted, the magnetic effects on the armature of the relay vary so that the latter returns the switch 17 to the rest position.
This device for monitoring flames operates as follows: initially, switch 17 is in the rest position, illustrated in the drawing; the cock, controlling the fuel supply pipe, and controlled by the switch, is closed. When the combustion plant is started up, the flame monitoring device receives an alternating voltage, and the fixed direct voltage Uo is obtained. The direct current, flowing in the relay winding 8, causes the basic excitation of the polarized relay.
When the flame is ignited, the fuel supply being ensured by a suitable pipe, the continuous voltage U1 is also obtained, which causes the lighting of the lamp 16; the capacitor 2 is discharged by a current pulse, via the relay winding 14 and the lamp 16, in the direction of the arrow in solid lines. Thus, the switch 17 oscillates downwards in its active position, from which the opening of the valve controlling the fuel supply results. If, for any reason whatsoever, the flames are not yet ignited, the direct voltage Ul is not produced and the direct voltage Uo, calling on the lamp 15, lights the latter.
In the relay winding 14 then flows a current in the direction of the arrow in dotted lines, this current however not requesting the switch 17, since the latter is still in the rest position, that is to say in a position in which it is requested by the first current flowing in the relay winding. In this case, the fuel supply valve is therefore not open.
When the combustion plant is working normally, a voltage difference is obtained between points 10 and 12, created by the simultaneous presence of two opposite direct voltages U1 and Uo, said voltage difference being less than voltage d light up the lamp 15.
An intermittent ignition of the lamp 16, produced by a sufficient direct voltage U1 has no effect, since the switch 17 is only requested towards its active position, which it already occupies. However, if, for example, due to insufficient power, the flame becomes shorter or disappears, the direct voltage U1 also disappears, and the lamp 15 receives the full direct voltage Uo, hence its ignition. Via the relay winding 14, a current flows in the direction of the dotted line arrow, and forces the switch 17 to its rest position (shown) so that the fuel supply valve is closed.
If, during normal operation, the mains voltage is cut off, the basic excitation of the polarized relay, produced by the relay winding 8, is removed; the switch 17 is also returned to the rest position, and the a- @
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the power is off.
If, after prolonged operation, and due to faulty maintenance (rust, oil, condensation water, etc.), an additional closing resistance should occur between the two electrodes of sensor 1; , the rectifying effect can no longer occur, and at resistance 1 ± we obtain a drop in the alternating voltage instead of the direct voltage; at the first zero crossing of this alternating voltage, the lamp again receives the full direct voltage Uo, and it lights up, which causes the return of the switch 17 to the rest position, and thus the interruption of the power supply fuel. This result represents a very special advantage of the device of the invention.
It goes without saying that the above-described monitoring device can also be applied to control a pilot light instead of an active flame. If, in this case, the pilot light, controlling the active flame, goes out, so that it is no longer certain that the active flame would be ignited by the pilot when it is re-energized, the flame monitoring device cuts off all power. Before restarting the device, the pilot is then repaired. It is obvious that, se-. According to the usual practice in oil burner devices, the device of the invention is supplemented by thermostats, timers, etc., capable of putting the installation back into operation after a break. more or less long interruption.
If these means are not followed up, the monitoring device is definitively considered to be disturbed.
CLAIMS.
1) Device for monitoring flames, and more particularly non-illuminating flames, characterized in that it applies an ionizer, connected to an alternating voltage, and having electrodes with different surfaces and penetrating into parts with different heat from the flame to be controlled, said ionizer being connected to a circuit comprising a relay which controls a fuel supply control valve.