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DISPOSITIF ELECTRONIQUE PHOTOSENSIBLE POUR LA COMMANDE ET LE CONTROLE DE L' AILUMAGE AUTOMATIQUE DES BRULEURS A NAPHTE OU METHANE.
La présente Invention a pour objet un disposittif électronique photosensible pour la commande et le contrôle automatique de l'organe d'inflammation du combustible et des soupapes électromagnétiques d'air et de gas oil des brûleurs de naphte ou de méthane et pour l'arrêt du brûleur dans les cas où l'allumage ne se produit pas ou bien l'extinction persiste.
Ledit dispositif agit avec une inertie mille sur les organes contrôlés et il est caractérisé par les particularités suivantes : 1- il a un fonctionnement particulièrement stable lorsque la valeur de la tension d'alimentation varie entre de larges limites; 2- il comporte un organe réglable, qui le rend apte à fonctionner normalement indépendamment des caractéristiques de sensibilité de la photocellule à laquelle il est connecté.
Le dispositif dont 11 s'agit est applicable à n'importe quel type de brûleur, dans lequel on brûle des combustibles de n'importe quelle nature.
Il est illustré par son schéma électrique au dessin annexé, dans lequel : - la figure 1 représente le schéma électrique du dispositif; - la figure 2 représente le schéma électrique du dispositif appliqué à un brûleur de naphte.
Le dispositif comprend : une cellule photoélectrique VI, sensible aux rayons rouges et Infrarouges; une pentode V2 amplificatrice et in- verseuse de phase du signal de la cellule photoélectrique ; unepentode V3 amplificatrice de puissance et opératrice; un relais T2 actionné par la pen-
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tode V3; un transformateur Tl pour l'alimentation de l'ensemble du dispos!-' tif; un organe (B-G) pour l'interruption générale de l'alimentation (blocage) en cas de défaut d'allumage ou d'extinction persistante du combustible, qui fonctionne à temps réglable; et les autres éléments suivants : une résistan- ce de charge R1 pour la cellule photoélectrique; une résistance de charge R3 pour le tube V2 ; unpotentiomètre R2 pour le réglage de la tension de gril- le-écran dudit tube ;
deux condensateurs C1 et C2 pour égaliser le courant anodique des tubes V2 et V3 respectivement..
Les circuits du schéma donné par la figure 1 sont dans leur en- semble alimentés en courant alternatif par le transformateur Tl, dont le primaire P est à la tension du réseau et qui comporte trois secondaires SI, S2 et S3; le premier pour le chauffage des tubes V2 et V3, le second pour leur .tension anodique, pour leur tension de grille-écran et pour la tension d'excitation de la cellule photoélectri que, le troisiéme pour actionner lé dispositif thermique de blocage B à temps réglable. Les différentes tensions nécessaires sont prélevées aux prises 0, 1, 2,3, 4 du secondaire S2.
Le fonctionnement du dispositif est le suivant.
On considère seulement la demi-période du courant alternatif dans laquelle les prises 1,2, 3 et 4 de S2 sont positives par rapport à la prise 0. Pendant toute l'autre demi-période la continuité du fonctionne- ment est assurée par les condensateurs C1 et C2, qui ont respectivement avec les résistances R3 et avec la résistance de l'enroulement du relais, une constante de temps supérieure à une demi-période du courant alternatif d'alimentation.
Lorsque la cellule photoélectrique est éclairée, sa résistan- ce interne prend une valeur finie et permet la circulation d'un courant de la prise 1 à travers la résistance Rl et la cellule photoélectrique vers la prise 0 de S2. En outre entre les extrémités de Rl naît une différence de potentiel, qui rend négative par rapport à la cathode la grille de com- mande du tube V2 en diminuant le courant anodique de ce tube. Par consé- quent, la chute de potentiel entre les extrémités de la résistance R3 que traverse le courant anodique de V2 diminue égalemento Aux bornes de cette résistance est branchée l'entrée du tube opérateur V3, de telle sorte que sa grille de commande est toujours à un potentiel négatif par rapport à la cathode.
Par conséquent, lorsque la différence de potentiel aux bornes de R3 diminue,la grille de VR devient moins négative, ce qui a pour effet d'augmenter le courant anodique de ce même tube, qui passe à travers l'en- roulement du relais T2 et détermine l'ouverture des contacts de celui-ci.
Lorsqu'au contrai're la cellule n'est pas éclairée, sa résis- tance interne est de valeur infinie et par suite aucun courant ne circule à travers R1. Par conséquent la grille de V2 se trouve au potentiel de cathode et le courant anodique du tube prend une valeur supérieure à celle que l'on a lorsque la cellule est élcairée, ce qui provoque l'élévation du potentiel de la grille de VR et par suite l'annulation ou la diminution de son courant anodique et la désexcitation du relais T2, donc la fermeture des contacts de celui-ci.
En définitive, les contacts du relais T2 sont fermés lorsque la cellule n'est pas éclairée et s'ouvrent immédiatement lorsque la cellu- le reçoit de la lumière.
Pour obtenir un fonctionnement sûr, il faut choisir le poten- tiel négatif de la grille de V3 de façon que, lorsque la cellule n'est pas éclairée, le courant anodique de ce tube soit interrompu. Pour ce faire, il est nécessaire que le courant anodique de V2 ,en l'absence de signa,! lu- mineux, soit assez élevé pour donner aux bornes de R3 la différence de potentiel nécessaire pour l'arrêt dans V3 et qu'il s'abaisse ensuite à la va- leur minimum possible lorsque la cellule reçoit de la lumière, afin de per- mettre à V3 le débit maximum de courant.
La diminution désirée du courant anodique de V2 s'obtient xans
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les conditions normales seulement avec les cellules les plus sensibles. Les cellules relativement peu sensibles ne parviennent pas avec l'éclairement normal à fournir à la grille de commande de V2 le potentiel négatif néces- saire pour réduire à 0 le courant anodique. Dans ces cas, on met à'profit l'effet de la tension de grille-écran sur la valeur du courant anodique du tube en faisant varier la tension de cette électrode par réglage de R2 ; plusprécisément on abaisse la tension de grille-écran jusqu'à ce que, la cellu= le étant éclairée, le courant anodique soit ramené à la valeur minimum dési- rée.
Naturellement le courant anodique de V2 sera sensiblement diminué, même lorsque la cellule ne sera pas éclairée mais non pas assez pour ne plus donner à la grille de V3 un potentiel négatif égal ou voisin du potentiel d'interdiction.
Le dispositif est pratiquement insensible aux variations de la tension d'alimentation, dans un domaine de variation maximum de 20% en plus ou en moins de la valeur normale de la tension d'alimentation. Ce résultat est obtenu sans l'emploi de circuits particuliers ou d'organes stabilisateurs, ou d'alimentation en courant continu, mais simplement du fait de certaines particularités du circuit dont il s'agit. On observe en effet qu'à une aug- mentation du courant anodique du premier tube V2 correspond une diminution du courant anodique du second V3; c'est l'inverse qui se produit dans le cas d'une diminution du courant de V2.
Par conséquent, en choisissant de ma- nière appropriée les valeurs des éléments, les caractéristiques des tubes et les courants du circuit, il est possible de metre à profit la particula- rité mentionnée ci-dessus pour maintenir constant le courant anodique de
V3, qui est aussi le courant qui actionne le relais. On supposera, à titre d'exemple, que la tension d'alimentation diminue également et par suite le courant anodique de ce tube ainsi que la valeur négative du potentiel de la grille de V3. Par l'effet de la réduction de la tension d'alimentation, le courant anodique de V3 tend à diminuer également ; ladiminution de la valeur négative du potentiel de la grille de ce tube agit cependant en sens contraire pour une augmentation du courant anodique, ce qui a pour résultat de maintenir ce courant à peu près constant.
On obtient le même résultat par un processus inverse dans le cas où la tension d'alimentation s'élève au-dessus de la valeur normale. La stabilité obtenue est telle qu'elle permet le fonctionnement parfait jusqu'à une variation maximum de 20% en plus ou en moins de la valeur normale prévue de la tension d'alimentation; pour des variations supérieures à 20% le dispositif peut cesser de fonc- tionner régulièrement surtout en raison d'une suralimentation ou d'une sous-aljmentation excessive des filaments des tubes V2 et V3, qui dans le premier cas sont soumis à des sollicitations dangereuses et dans le second cas cessent d'émettre des électrons.
Le secondaire S3 du transformateur Tl sert à actionner par l'intermédiaire de l'un des deux contacts du relais T2 le dispositif thermique de blocage B à temps de déclenchement réglable, qui détermine l'ouverture du contact C dans le cas où, pour une cause quelconque, le dispositif à cellule photoélectrique n'entre pas en action, pour provoquer l'ouverture du relais T2 dans le temps maximum pour lequel est étalonné l'élément de blocage. Ce temps de déclenchement du blocage B est toujours maintenu supérieur au temps nécessaire au chauffage des tubes V2 et V3 afin d'éviter de déterminer le blocage avant que les tubes ne puissent entrer en fonction.
Appliqué à un brûleur de naphte (figure 2) comme dispositif de commande et de contrôle de l'organe d'inflammation du combustible A, et des soupapes électromagnétiques de l'air N et du dispositif à gaz bil G, l'ensemble décrit se comporte de la manière suivante : A la mise en route du brûleur, les contacts du relais T2 sont fermés; l'un permet l'alimentation du primaire du transformateur d'allumage A et des soupapes électromagnétiques d'air N et de gas oil G, .le deuxième fournit du courant à l'élément thermique de blocage B. En même temps le primaire P du transformateir Tl est alimenté et les tubes V2 et V3 sont chauffés et prêts à enter en fonction après environ 15 secondes.
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Si pendant cette période le combustible s'est enflammé, la cellule est éclairée par la flamme et provoque l'ouverture du relais T2 en coupant l'alimentation du transformateur d'allumage du brûleur, des soupapes d'air et de gas oil et de l'élément de blocage, qui n'a pas'eu le temps d'intervenir. Si la flamme, après avoir été allumée, s'éteint pour une-cau- se quelconque, la cellule n'étant plus éclairée détermine la fermenture immédiate du relais T2 en ramenant le brûleur dans les conditions d'origine pour réenflammer le combustible.
Dans le cas où l'extinction persiste au delà du temps pour lequel le dispositif de blocage est étalonné, ou bien si le combustible ne s'enflamme pas au départ, le dispositif de blocage précité entre en jeu en ouvrant le contact G, qui en coupant l'alimentation de l'enroulement 1 détermine l'ouverture de l'interrupteur principal. Par conséquent, toute l'alimentation du brûleur est coupée (et par suite celles du transformateur d'allumage et des soupapes d'air et de gas oil) et également l'alimentation de la cellule photoélectrique. Dans ce cas, pour remettre en marche le brûleur, il faut la fermeure (manuelle) du contact C; le dispo- sitif à cellule photoélectrique recommence à fonctionner comme dans le cas indiqué ci-dessus d'une mise en marche normale.
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PHOTOSENSIBLE ELECTRONIC DEVICE FOR THE COMMAND AND CONTROL OF THE AUTOMATIC IGNITION OF NAPHTHA OR METHANE BURNERS.
The present invention relates to a photosensitive electronic device for the command and automatic control of the fuel ignition device and of the electromagnetic air and gas oil valves of naphtha or methane burners and for stopping the fuel. burner in cases where ignition does not occur or the extinction persists.
Said device acts with a thousand inertia on the controlled components and it is characterized by the following features: 1- it has a particularly stable operation when the value of the supply voltage varies between wide limits; 2- it comprises an adjustable member, which makes it able to operate normally independently of the sensitivity characteristics of the photocell to which it is connected.
The device in question is applicable to any type of burner, in which fuels of any kind are burned.
It is illustrated by its electrical diagram in the accompanying drawing, in which: FIG. 1 represents the electrical diagram of the device; - Figure 2 shows the electrical diagram of the device applied to a naphtha burner.
The device comprises: a photoelectric cell VI, sensitive to red and infrared rays; a pentode V2 which amplifies and reverses the phase of the signal from the photoelectric cell; a power amplifier and operator V3 pentode; a T2 relay actuated by the pen-
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tode V3; a transformer T1 for powering the entire device! - 'tif; a device (B-G) for the general interruption of the power supply (blocking) in the event of an ignition fault or persistent extinction of the fuel, which operates at an adjustable time; and the following other elements: a load resistor R1 for the photoelectric cell; a load resistor R3 for the tube V2; a potentiometer R2 for adjusting the grill-screen voltage of said tube;
two capacitors C1 and C2 to equalize the anode current of the tubes V2 and V3 respectively.
The circuits of the diagram given in FIG. 1 are in their entirety supplied with alternating current by the transformer T1, the primary P of which is at the voltage of the network and which comprises three secondaries SI, S2 and S3; the first for heating the tubes V2 and V3, the second for their anode voltage, for their grid-screen voltage and for the excitation voltage of the photoelectric cell, the third for actuating the thermal blocking device B to adjustable time. The various voltages required are taken from the sockets 0, 1, 2,3, 4 of the secondary S2.
The operation of the device is as follows.
We consider only the half-period of the alternating current in which the taps 1, 2, 3 and 4 of S2 are positive with respect to tap 0. During the whole other half-period, continuity of operation is ensured by the capacitors C1 and C2, which have respectively with resistors R3 and with the resistance of the relay winding, a time constant greater than half a period of the supply alternating current.
When the photocell is illuminated, its internal resistance assumes a finite value and allows current to flow from tap 1 through resistor R1 and the photocell to tap 0 of S2. In addition, between the ends of Rl a potential difference arises, which makes the control grid of tube V2 negative with respect to the cathode, reducing the anode current of this tube. Consequently, the drop in potential between the ends of resistor R3 through which the anode current of V2 crosses also decreases. To the terminals of this resistor is connected the input of the operator tube V3, so that its control gate is always at a negative potential with respect to the cathode.
Consequently, when the potential difference at the terminals of R3 decreases, the grid of VR becomes less negative, which has the effect of increasing the anode current of this same tube, which passes through the winding of relay T2 and determines the opening of the contacts thereof.
When, on the other hand, the cell is not illuminated, its internal resistance is of infinite value and therefore no current flows through R1. Consequently the V2 grid is at the cathode potential and the anode current of the tube takes a value greater than that which is obtained when the cell is lit, which causes the rise of the potential of the VR grid and therefore following the cancellation or reduction of its anode current and the de-energization of relay T2, therefore the closing of its contacts.
Ultimately, the contacts of relay T2 are closed when the cell is not lit and open immediately when the cell receives light.
To obtain safe operation, it is necessary to choose the negative potential of the grid of V3 so that, when the cell is not illuminated, the anode current of this tube is interrupted. To do this, it is necessary that the anode current of V2, in the absence of signa ,! luminous, is high enough to give the terminals of R3 the potential difference necessary for stopping in V3 and that it then drops to the minimum possible value when the cell receives light, in order to per - set the maximum current flow to V3.
The desired decrease in the anode current of V2 is obtained xans
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normal conditions only with the most sensitive cells. The relatively insensitive cells fail with normal illumination to supply the control gate of V2 with the negative potential necessary to reduce the anode current to 0. In these cases, the effect of the grid-screen voltage on the value of the anode current of the tube is taken advantage of by varying the voltage of this electrode by adjusting R2; more precisely, the screen-gate voltage is lowered until, with the cell being illuminated, the anode current is brought back to the minimum desired value.
Naturally the anode current of V2 will be appreciably reduced, even when the cell is not illuminated, but not enough to no longer give the gate of V3 a negative potential equal to or close to the prohibition potential.
The device is practically insensitive to variations in the supply voltage, within a range of maximum variation of 20% above or below the normal value of the supply voltage. This result is obtained without the use of particular circuits or stabilizer members, or of direct current supply, but simply because of certain peculiarities of the circuit in question. It can in fact be observed that an increase in the anode current of the first tube V2 corresponds to a reduction in the anode current of the second V3; it is the reverse which occurs in the case of a decrease in the current of V2.
Therefore, by appropriately choosing the values of the elements, the characteristics of the tubes and the currents of the circuit, it is possible to take advantage of the above-mentioned peculiarity to keep constant the anode current of
V3, which is also the current that drives the relay. It will be assumed, by way of example, that the supply voltage also and consequently decreases the anode current of this tube as well as the negative value of the potential of the gate of V3. By the effect of the reduction in the supply voltage, the anode current of V3 also tends to decrease; the decrease in the negative value of the potential of the grid of this tube, however, acts in the opposite direction for an increase in the anode current, which results in maintaining this current approximately constant.
The same result is obtained by an inverse process in the case where the supply voltage rises above the normal value. The stability obtained is such that it allows perfect operation up to a maximum variation of 20% above or below the normal expected value of the supply voltage; for variations greater than 20%, the device may cease to function regularly, especially due to overfeeding or excessive underfeeding of the filaments of the V2 and V3 tubes, which in the first case are subjected to dangerous stresses and in the second case stop emitting electrons.
The secondary S3 of transformer T1 is used to actuate via one of the two contacts of relay T2 the thermal blocking device B with adjustable tripping time, which determines the opening of contact C if, for a For whatever reason, the photoelectric cell device does not come into action to cause the opening of relay T2 within the maximum time for which the blocking element is calibrated. This blocking tripping time B is always kept greater than the time necessary for heating the tubes V2 and V3 in order to avoid determining the blockage before the tubes can start working.
Applied to a naphtha burner (figure 2) as a command and control device for the fuel ignition device A, and the electromagnetic valves for the air N and the gas device bil G, the assembly described is behaves as follows: When the burner is started, the contacts of relay T2 are closed; one supplies the primary of the ignition transformer A and the electromagnetic air valves N and gas oil G, the second supplies current to the blocking thermal element B. At the same time the primary P transformer T1 is energized and tubes V2 and V3 are heated and ready to go into operation after about 15 seconds.
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If during this period the fuel has ignited, the cell is lit by the flame and causes the opening of relay T2 by cutting the supply to the burner ignition transformer, the air and gas oil valves and the blocking element, which did not have time to intervene. If the flame, after having been ignited, goes out for any cause, the cell no longer being lit determines the immediate closing of relay T2 by returning the burner to the original conditions to reignite the fuel.
In the event that the extinction persists beyond the time for which the blocking device is calibrated, or if the fuel does not ignite at the start, the aforementioned blocking device comes into play by opening the contact G, which in cutting off the power supply to winding 1 determines the opening of the main switch. Consequently, all the power to the burner is cut off (and consequently those of the ignition transformer and the air and gas oil valves) and also the power supply to the photoelectric cell. In this case, to restart the burner, contact C must be closed (manual); the photocell device resumes operation as in the case indicated above of a normal start-up.