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La présente invention est relative à un appareil de chauffage automatique, fonctionnant au gaz, destiné à être employa avec un moteur à combustion interne, à refroidissement par liquide, en vue de maintenir le moteur chaud pendant qu'il ne fonctionne pas et lorsqu'il est exposé à une basse température ambiante.
Différents moyens ont été conçus pour maintenir un moteur à combustion interne, tel que le moteur d'une automobile,
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camion, autobus ou autre véhicule à moteur, chaud, lorsque le mo- teur ne fonctionne pas, de façon à faciliter la mise en marche ul- térieure du moteur par temps froid.
Un dispositif connu assure le démarrage et l'arrêt automatiques, intermittents, du moteur d'un véhicule arrêté. Ce dis- positif entraîne la consommation d'une quantité importante d'es- sence et occasionne l'usure inutile du moteur et, en outre, il-peut être dangereux si le dispositif fonctionne lorsque la boite de vi- tesse du moteur n'est pas au point mort. En outre, ce dispositif est compliqué et il n'est pas sûr et peut se dérégler.
Un autre dispositif connu; très simple,' comporte un appareil de chauffage électrique, directement introduit dans le système de refroidissement du moteur à liquide, mais cet appareil de chauffage électrique nécessite une source extérieure de courant et par suite, le véhicule à moteur doit être parqué dans le voisi- nage d'une prise de courant électrique.
En conséquence, le but général de la présente in- vention est la construction d'un appareil de chauffage de moteur, du type décrit, évitant les inconvénients décrits ci-avant.
Le but principal de la présente invention est la construction d'un appareil de chauffage de moteur, fonctionnant avec un combustible gazeux, tel qu'un alkane ou un combustible de la famille alkène des hydrocarbures.
Un autre objet important de la présente invention est la construction d'un appareil de chauffage de moteur du type décrit, dont le fonctionnement est entièrement automatique et maintenant la température du liquide de refroidissement du moteur à combustion, dans une gamme réglable de températures, perméttant ainsi le démarrage facile et le graissage parfait des organes du moteur à combustion interne, indépendamment de la température at- mosphérique.
Un autre objet important de cette invention est la
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construction d'un appareil de chauffage de moteur, du type décrit, équipé d'un dispositif de sûreté isolant entièrement et instanta- nément le brûleur en cas de non-mise en marche et assurant un bouclier efficace empêchant la flamme de sortir de l'appareil en- fermé,'de telle sorte que l'appareil de chauffage peut être ins- tallé en toute sécurité près du moteur d'un véhicule à moteur, par exemple sous le.capot d'une voiture ou d'un camion.
Un autre objet important de la présente invention est la disposition d'un circuit de commande électrique de l'appa- reil de chauffage du moteur, n'ayant qu'une faible consommation de courant et, par suite, pouvant être connecté directement à la .batterie ordinaire du véhicule à moteur.
Un autre objet important de la présente invention est la construction d'un appareil de chauffage du type décrit,dans lequel tous les organes de commande sont indéréglables,c'est-à-di re dans lequel l'arrivée du combustible est entièrement coupée si . l'appareil ne fonctionne pas ou-si un organe de commande ne fonc- tionne pas correctement.
Un autre objet important de la présente invention est la construction d'un appareil de chauffage du caractère dé- crit, pouvant être alimenté en combustible gazeux, sous pression, tel que le propane ou le propylène, logé dans une bouteille sous pression du type classique, de dimensions permettant le transport facile sur un véhicule à moteur.
Les objets ci-avant et d'autres objets importants de la présente invention ressortiront de la description faite ci- après en se référant aux dessins, sur lesquels :
La figure 1 est une vue en perspective de l'appareil de chauffage de moteur, conformément à la première forme de réali- sation de l'invention.
La figure 2 est une vue en élévation, en partie en
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coupe, de la première forme de réalisation.
La figure 3 est un plan de la partie inférieure de la chambre de combustion.
La figure 4 est un croquis schématique complet de l'appareil de chauffage et des circuits de commande, de la premiè- re forme de réalisation de l'invention.
La figure 5 est une vue schématique de détail, sur une plus grande échelle, de l'interrupteur thermostatique disposé .à la partie supérieure de l'appareil de chauffage.
La figure 6 est une vue schématique d'une seconde forme de réalisation de l'invention, montrant les positions des relais pendant la phase initiale de la mise en marche du dispositif de chauffage.
La figure 7 est une vue schématique d'une partie du circuit électrique de la seconde forme de réalisation, montrant la position des relais pendant la seconde phase de la mise en mar- che de l'appareil de chauffage.
La figure 8 est une vue schématique de la seconde forme de réalisation, montrant l'état des circuits électriques pendant le fonctionnement normal de l'appareil de chauffage.
La figure 9 est une vue analogue à la figure 7 et montre l'état du circuit électrique lorsque le brûleur ne s'al- lume pas.
La figure 10 est une vue schématique d'une troisiè- me forme de réalisation de la présente invention, représentant les organes lors de la mise en service de l'appareil de chauffage.
La figure 11 est une vue schématique partielle du circuit électrique de la troisième forme de réalisation dans la position des organes pendant le fonctionnement normal de ltappa- reil de chauf f age .
La figure 12 est une vue schématique d'une partie du circuit électrique commune à toutes les formes de réalisation
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de l'invention, montrant le fonctionnement de cette partie du cir cuit lorsqu'on ferme le contact d'allumage du véhicule à moteur.
La figure 13 est une vue en perspective de la boite contenant les relais,, conformément à la présente invention.
En se référant plus particulièrement aux dessins, sur lesquels les mêmes symboles indiquent les mêmes organes dans tous les dessins, l'appareil de chauffage de moteur comprend un réservoir 1, de préférence de forme cylindrique, ayant un fond 2 et une paroi supérieure 3. Un tuyau d'arrivée de liquide 4 et un tuyau de départ 5 communiquent.avec le réservoir 1, respectivement près du fond 2 et près de la paroi supérieure 3. Les tuyaux 4 et 5 peuvent être raccordés au circuit de liquide de refroidissement d'un moteur à combustion interne, indiqué de façon générale par E sur la figure 4, au moyen de tubulures 6 et 7 respectivement.
Les tubes verticaux 8 formant échangeur thermique, traversent le réservoir 1 et sont fixés sur le fond et sur la pa- roi.supérieure 2 et 3 et débouchent à l'extérieur du réservoir 1.
L'extrémité inférieure des tubes 8 formant échangeur thermique, débouche dans une chambre de combustion 9 fixée sur le réservoir 1, en dessous. Les extrémités supérieures des tubes d'échangeur thermique 8 débouchent dans une chambre d'échappement 10 des gaz de combustion, cette chambre d'échappement 10 ayant une paroi su- périeure 11 et une paroi latérale ouverte munie d'un bouclier 12, en toile métallique à fines mailles, semblable à la toile pare-feu des lampes de mineurs, arrêtant la flamme et empêchant efficacement la flamme de l'appareil de chauffage tout en permettant l'échappe- ment des gaz de combustion. La paroi du fond 13 de la chambre de combustion 9 est munie d'un certain nombre d'orifices 14, blindés de la même façon par rapport à la chambre d'échappement, pour per- ,,mettre l'arrivée'd'air comburant.
Un bec 15, pour la combustion du gaz, est monté dans la chambre de combustion 9, en son centre, et est relié à une
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bouteille sous pression 16 par le tube 17. La bouteille sous pres- sion 16 contient du propane, propylène ou autre gaz combustible sous pression, pouvant être installée en tout point du véhicule à moteur, de préférence dans la malle arrière.
Cette bouteille de gaz sous pression a des dimen- sions spatiales pour assurer plusieurs semaine de service.
L'arrivée de combustible gazeux au bec 15 est com- mandée par les organes suivants, montés en série dans le tube 17 : un robinet d'arrêt à manoeuvre manuelle 18, près de la sortie de la bouteille sous pression 16, un régulateur de pression 20 du ty-. pe classique, un interrupteur de sûreté à basse pression 19 iso- lant tout le dispositif si le cylindre est vide et une électro- valve électromagnétique, basse tension, ou à électro-aimant 21 communément appelée valve du gaz. En outre, un tube de soutirage d gaz 17' est relié à l'électro-valve 21 et donne un jet de gaz près du dispositif d'allumage, pendant quelques secondes, immédiatement avant d'ouvrir la vanne 21.
Le dispositif d'allumage, désigné de façon générale par 22, est monté.dans la chambre de combustion 9 près de la sor- tie du tube de soutirage 17'. Le réservoir 1 comporte une potence 23 pour le montage du réservoir en un endroit convenable, adjacent au moteur à combustion interne E.
Une boîte 24 est montée sur la paroi supérieure 11 de la chambre d'échappement 10. La boîte contient un organe sensi- ble à la chaleur, dans une chambre d'échappement 10; le fonctionne ment et l'objet de cet élément sensible à la chaleur seront dé- crits ci-après.
Dans la première forme de réalisation de la présen- te invention, le dispositif d'allumage 22 se compose d'un fil de résistance 25 pouvant être porté au rouge pour enflammer le gaz à sa sortie du tube de soutirage, assurant l'allumage sûr du bec 15.
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Conformément à cette première forme de réalisation, la résistance 25 est enroulée sur un thermocouple 26 connecté en série avec l'électro-valve basse tension 21 et avec les contacts principaux du relais 27 (figure 4) par les fils 28,29 et 30.
Le thermocouple 26 produit suffisamment de courant pour directement mettre sous tension l'électro-valve 21. L'électro- valve 21 est une vanne à commande électromagnétique, normalement fermée lorsqu'elle n'est pas sous tension; elle est du type à fer- meture sûre, elle est indéréglable et le thermocouple 26 doit four-' nir constamment du courant à l'électro-valve 21 pour que le gaz puisse arriver dans la chambre de combustion 9.
Il existe actuellement sur le marché des électro- valves du type différentiel, ne nécessitant qu'une très faible quantité d'énergie et des thermocouples débitant une quantité suf- fisante de courant pour actionner ces électro-valves.
En se reportant encore à la figure 4, le circuit de commande électrique de la première forme de réalisation comprend les organes suivants, qui sont connectés en série : la masse 32, la batterie classique 31 du véhicule à moteur, un interrupteur princi-' pal 33 monté sur le tableau de bord du véhicule à moteur, un fuis- ble 34, un interrupteur à basse pression 19, les contacts 35 du relais d'isolement 36, un thermostat 37, constitué par le tube d'arrivée de liquide 6, les contacts principaux 90 du relais à action différée 91, à remise en circuit manuelle, la borne A, l'in- terrupteur bi-métal 38 dans la boite 24, la borne C, la résistance 25 et la terre 44.
Le thermostat 37 ferme le circuit lorsque la tempé- rature tombe en dessous d'un minima réglable et ouvre le circuit lorsque la température s'élève au-dessus d'un maximum réglable.
La bande entre le maximum et le minimum peut être réglée si. on le désire.
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L'interrupteur bi-métal 38 normalement ferme le circuit en dessous d'une température prédéterminée et ouvre ce circuit au-dessus de ladite température.
La borne A de la boîte 24 est également connectée à l'électro-aimant 40 du relais 27, l'autre borne de cet électron aimant étant à la masse. La résistance 25 est connectée à la mas- se car elle est directement connectée à la chambre de combustion métallique 9 en 43, figure 3; cette chambre 9 est mise à la masse en 44, figure 2.
L'électro-aimant 92 du relais à action différée 91 est connecté au fil 42. Le relais 91 n'ouvre les contacts 90 qu' après un retard d'environ cinq minutes.
L'appareil de chauffage suivant la première forme de réalisation - en supposant que la température du liquide de refroidissement de la¯chambre de combustion interne E soit en des- sous de la température minima réglable du thermostat 37 - fonction- ne comme suit : en se référant à la figure 4, lors de la fermeture de l'interrupteur principal 33, le circuit suivant est fermé : batterie 31, interrupteur 33, fusible 34, interrupteur à basse pression 19, contacts 35 du relais d'isolement 36, thermostat 37, contacts 90 du relais 91 à action différée, borne A de la boîte
24 et armature 40 du relais 27, ainsi que l'interrupteur bi-métal
38, la borne C et la résistance 25.
Lors de la fermeture de ce premier circuit, le relais 27 est mis sous tension, les contacts
41 se ferment et par suite, le circuit secondaire composé du ther- , mocouple 26 et de l'électro-valve basse tension 21 est fermé, mais l'électro-valve 21 ne s'ouvre que si le thermocouple est suffisam- ment chauffé par la résistance 25, qui est alors suffisamment chauf- fée pour enflammer instantanément le gaz sortant du tube de veil- leuse et passant sur les fils portés au rouge ; le gaz est ainsi enflammé..immédiatement et le brûleur principal est allumé,
La flamme produite par les gaz enflammée s'élève
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dans les tubes 8 et chauffe le liquide contenu dans le réservoir 1, circulant en circuit fermé dans le moteur E.
La chaleur produi- te chauffe également l'interrupteur bi-métal 38 monté dans la boi- te 24 à la partie supérieure de la chambre d'échappement 10 des gaz de combustion. Ainsi, cet interrupteur bi-métal 38 ouvre le circuit électrique de la résistance 25, mais le thermocouple 26 qui est maintenant chauffé directement par la flamme du gaz combu tible, continue à alimenter en énergie l'électro-valve basse ten- ' sion 21.
Lorsque la température du liquide de refroidisse- ment du moteur E a atteint la température réglée par le thermostat
37, ce dernier ouvre le circuit principal de l'appareil de chauf- fage,'ouvrant instantanément le relais 27 qui,par suite, ouvre im- médiatement le circuit du thermocouple, ce qui a pour conséquence .de fermer l'électro-valve 21. Ainsi, la flamme produite dans l'ap- pareil de chauffage s'éteint jusqu'à ce que la température du li- quide de refroidissement tombe de nouveau à la température minima,
Il faut remarquer que le relais 27 sert de disposi, tif de sûreté dans le cas où la batterie 31 du véhicule à moteur serait insuffisamment chargée pour permettre le fonctionnement correct de l'appareil de chauffage.
Dans ce cas, le relais 27 est déclenché, il ferme le circuit du thermocouple 26 et de l'électro- valve 21 si la tension tombe en dessous d'un minimum préréglé.
Il faut remarquer également que, dans la première forme de réalisation, le thermocouple 26 sert de dispositif à.ac- tion différée, pour assurer la mise sous tension complète de la ré- sistance 25 avant que l'électro-valve secondaire 21 soit effective-, ment ouverte et laisse pénétrer le gaz combustible dans la chambre de combustion 9. Le thermocouple 26 sert également de dispositif de sûreté supplémentaire car il coupe l'arrivée de gaz combustible lorsqu'il n'y a pas de flamme. En d'autres termes, si,pour une rai- son quelconque,la flamme du bec 15 s'éteint, le thermocouple 26
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devient froid, il n'alimente plus l'électro-valve 21, laquelle, à son tour, coupe l'arrivée de gaz combustible à l'appareil de chaui- fage.
Dans le cas on.le brûleur ne s'allumerait pas, le relais à action différée, à remise en circuit manuelle 91 ouvre le circuit principal après un temps préréglé, empêchant la consom- mation de courant inutile de la batterie. Cependant, le relais 91 n'est pas essentiel car, dans la pratique, on a constaté que le jet de gaz s'échappant du tube 17' constitue un dispositif d'allu- mage efficace du filet de gaz principal.
Le circuit électrique décrit ci-avant peut en ou- tre être complété d'un circuit auxiliaire commandé par le contact d'allumage classique du moteur E. En conséquence, suivant l'inven- tion,un fil supplémentaire est connecté au dispositif d'allumage du moteur existant,comportant le cylindre 45, le contact d'allu- mage 46, la borne 47 et le fil 47' allant à la bobine d'allumage du moteur. Si l'on tourne le contact 46 pour fermer le circuit d'allumage classique, on ferme également le circuit de l'électro- aimant 48 connecté à la masse, en 49. Ainsi, lorsque le conducteur lance le moteur, l'électro-aimant 48 ouvre automatiquement le cir- cuit de l'appareil de chauffage, en ouvrant les contacts princi- paux 35, en dépit du fait que le conducteur peut avoir laissé fer- mé l'interrupteur principal 33.
Conformément à l'invention, il est possible de tou- jours laisser l'interrupteur principal 33 fermé,et l'appareil'de chauffage assurera automatiquement le maintien de la température du moteur dans les limites fixées, lorsque le moteur de la voi- ture ne tourne pas.
Les relais n'absorbent que très peu de courant électrique pour leur fonctionnement et ne consomment de l'énergie électrique que lorsque l'appareil de chauffage fonctionne; par sui- te, la quantité de courant fourni par la batterie 31 sera très fai-
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ble. On a cependant constaté que pour une température moyenne en hiver, par exemple de 10 à 30 F (-12 à -1 C), l'appareil de chauf. fage, suivant la présente invention, chauffe très rapidement le liquide de refroidissement du moteur E à une température par exem- ple de 60 à 70 F(15 à 21 C) et par suite il ne fonctionne que pen- dant un temps relativement court, comparativement aux temps d'ar- rêt.
La seconde forme de réalisation de cette invention, illustrée sur les figures 6 à 9 incluse, emploie également un fil incandescent ou un bouchon incandescent comme dispositif d'alluma- ge, mais l'électro-valve est différente de celle de la première forme de réalisation et fonctionne àu moyen d'un système de relais au lieu du thermocouple de la première forme de réalisation.
En se référant à la figure 6, on voit que le pre- miercircuit série comprend la batterie 31, l'interrupteur princi pal 33, le fusible 34, l'interrupteur à basse pression 19, les coq- tacts 35 du relais de coupure 36, le thermostat 37, les con- tacts 51 d'un premier relais à action différée 52, de préférence réglé pour avoir une action.différée de cinq minutes, l'ensemble d la borne A, des contacts 53, 53' et la borne B de la boite 24' fi- xée à la partie supérieure de l'appareil de chauffage, l'électro- aimant 54 du relais série à action instantanée 55, le fil 56, le bouchon incandescent 57 et la terre 44.
L'élément sensible à la chaleur de la boîte 24' est disposé à double contacts. En particulier, la borne C est connec- tée à l'élément bi-métal 58 qui, lors du'chauffage, se déplacé et vient porter contre le contact 59, monté sur le contact mobile 53, disposé lui-même pour porter contre le contact 53' connecté à la borne B. Les contacts 53 et 59 sont connecté,s à la borne A.
Lorsque la boîte 24' est froide, le circuit A B est fermé et le circuit A C est ouvert, tandis que lorsque la boîte 24 est chauffée par les gaz de combustion de l'appareil de chauffage
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qui fonctionne, le bi-métal 58 ferme le circuit A C et ouvre le circuit A B. Si la boîte 24' est froide, le premier circuit est fermé comme il est dit ci-avant et le second circuit suivant est également fermé ; borne B, contacts 60 du relais à action ins- tantanée 55, électro-aimant 61 du second relais à action différée 62 et la masse.
Le relais 62 a une action différée d'environ cinq à huit secondes, et au bout de ce temps ses contacts 63, figure 7, se ferment, fermant le troisième circuit suivant : contacts 51, fil 64, contacts 63, fil 65 de l'électro-valve 21 A qui, par suite s'ouvre et laisse arriver le gaz combustible à la chambre de com- bustion, ce gaz étant immédiatement enflammé par le bouchon déjà incandescent 57.
Ainsi, l'appareil de chauffage est mis en marche et les gaz de combustion chauffent graduellement la boîte 24',les bi-métaux 58 ouvrent finalement le circuit A B et ferment le cir- cuit A C (voir figure 8). Ainsi,le courant alimentant les trois relais 55, 61 et 52 et le bouchon incandescent 57 est coupé, mais l'électro-valve 21 A est maintenue ouverte par le fil 66 connecté directement entre l'électro-valve 21 A et la borne C de la boîte 24'. Si, pour une raison quelconque, la flamme venait à s'éteindre le bi-métal 58 se refroidirait rapidement, ouvrant le circuit de l'électro-valve 21 A, fermant ainsi l'arrivée de gaz combustible à l'appareil de chauffage.
Lors de la mise en marche de l'appareil de chauffage le relais à action différée 52,qui a son électro-aimant 67 directe, ment connecté au fil 56,monté entre l'électro-aimant 54 du relais à action instantanée 55 et le bouchon incandescent 57, est mis im- médiatement sous tension et après un temps de cinq minutes, il ou- vre le contact 51, ouvrant ainsi tous les circuits (voir figure 9), Ceci ne se produit que si le brûleur ne s'est pas allumé dans le laps de temps ci-avant, les contacts 53 et 53' de la boîte 24' é- tant toujours fermés. Le relais 52 est du type à remise en circuit
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manuelle-et ,,par suite, le brûleur ne sera pas allumé de nouveau après le déclenchement dudit relais 52.
La fonction du relais série à action instantanée 55 est d'empêcher le fonctionnement des organes de commande électri- que de l'appareil de chauffage si la batterie 31 est insuffisammen chargée pour un fonctionnement correct desdits organes.
Comme dans la première forme de réalisation, si l'on tourne le contact d'allumage 4.6,on met sous tension l'électro-ai- mant 48 du relais de coupure 36, ouvrant ainsi les .contacts 35 et- arrêtant le fonctionnement de l'appareil de chauffage.
Il faut remarquer que, dans -la seconde forme de réa- lisation de la présente invention, les relais 55,62 et 52 ne fonctionnent et ne consomment du courant que lors de la mise en marche de l'appareil de chauffage, soit normalement pendant quel- ques secondes seulement, jusqu'à ce-que le bi-métal 58 soit suf- fisamment chaud pour ouvrir le circuit entre A et B. Pendant le fonctionnement normal du brûleur, seul l'électro-valve 21 A consom me du courant.
Tous les relais 36, 55, 62 et 52 peuvent être mon- tés dans une boîte 68, figure 13, fixée à son tour en tout endroit convenable du véhicule à moteur.
On voit par ce qui précède que la seconde forme de réalisation de là présente invention comporte,pour la mise en mar- che, la mise en circuit du bouchon incandescent 57 avant l'ouvertu- re de l'électro-valve 21 A, de sorte que le gaz combustible vient en contact avec un bouchon déjà incandescent et s'enflamme instan-: tanément.
Dans le cas où, pour une cause quelconque, l'appa- reil de chauffage ne s'allumerait pas, le relais à action différée 52 serait déclenché après un temps donné et couperait l'arrivée de gaz combustible ainsi que tous les circuits électriques. Cependant. l'élément sensible à la chaleur se trouvant dans la boite 24' ser-
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virait de dispositif de sûreté constant, arrêtant le fonctionnement de l'appareil de 'chauffage dans le cas où la flamme s'éteindrait.
La troisième forme de réalisation de la présente invention, représentée sur les figures 10 et 11, utilise une bou- gie d'allumage normale au lieu du bouchon incandescent, comme dans la seconde forme de réalisation,ou un fil incandescent dans la pre- mière forme de réalisation. Cette bougie est représentée schémati- quement en 71, figure 10. Par ailleurs, la construction de l'appa- reil de chauffage lui-même est identique à celle de l'appareil de chauffage de la seconde forme de réalisation. Les organes suivants sont également identiques à ceux de la seconde forme de réalisation: interrupteur à hasse pression 19 et électro-valve 21 A, thermostat 37, régulateur de pression 20, relais de coupure 36 y compris le contact d'allumage et son circuit, les organes de la boîte 24' à la partie supérieure du réservoir 1.
Le circuit d'allumage du véhicule à moteur étant ouvert, l'électro-aimant 48 n'est pas sous tension et les contacts 35 du relais d'isolement 36 sont fermés. Lors de la fermeture de l'interrupteur principal 33, en supposant que le moteur et l'appa- reil de chauffage soient froids, les circuits suivants sont fer- més : 1er circuit :
Batterie 31, interrupteur 33, fusible 34, interrup- teur à basse pression 19, contacts 35 du relais 36, thermostat 37, contacts 72 d'un relais à action différée 73, réglé de préférence pour une action différée de cinq minutes, borne A de la boîte 74', contacts 53, 53', borne B, fil 74, électro-aimant 75 du relais 73 et la masse; par suite,le relais à.action différée 73 est mis sous tension et ne sera déclenché que pour ouvrir les contacts 72 après cinq minutes.
Second circuit ;
Le même circuit que celui qui vient d'être défini
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jusqu'à la borne B et,de là, par le fil 76 afin de mettre sous tension l'électro-aimant 77 d'un vibreur 78.
Troisième circuit :
Le même circuit que le premier circuit défini'jus- qu'aux contacts 72, puis le fil 79 allant au vibreur 78, organe 80.
En variante, le vibreur 80 porte contre les contacts opposés 81 du vibreur 78 qui sont connectés aux bornes du primaire 82 d'un trans., formateur élévateur de tension 83; le centre dudit primaire 82 étant mis à la terre par le fil 84.
Quatrième circuit :
Le secondaire 85 du transformateur 83, le fil 86, la bougie 71 et la masse 87.
Cinquième circuit :
Identique au premier circuit décrit jusqu'à la bor- ne B,puis par le fil 88, l'électro-valve 21 et la masse: Sixième circuit :
La borne C de la boîte 24', le fil 89 et l'électro- valve 21 A.
Le.fonctionnement de la troisième forme de. réalisa- tion de l'invention est le suivant, l'interrupteur principal 33 étant fermé et le système d'allumage étant ouvert : lorsque le li- quide réfrigérant du moteur E est tombé à une température en des- sous de la température minima réglée du thermostat 37, les contacts du thermostat ferment les quatre premiers circuits, la bougie 71 est mise sous tension et produit une série continue d'étincelles successives ; simultanément, le gaz combustible arrive à la chambre de combustion 9. Le gaz s'enflamme et la flamme produite chauffe le bi-métal 58 à l'intérieur de la boite 24', ouvrant ainsi le cir- cuit entre les bornes A et B fermant le circuit entre les bornes A et C.
Le temps nécessaire pour chauffer l'élément 58 est beau- coup plus court que le temps de cinq minutes nécessaire pour ou- vrir les contacts principaux 72 du relais à action différée 73.
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Lors de la fermeture du circuit de A à C, l'électro-valve 21 A continuera à être sous tension grâce au fil 89 et,par suite, elle continuera à laisser passer le gaz allant à la chambre de combus- tion 9. L'ouverture simultanée du circuit entre A et B coupe le circuit alimentant la bougie 71.
Dans le cas où la flamme s'éteindrait pendant le fonctionnement de l'appareil de chauffage, le bi-métal 58 se re- froidirait et ouvrirait le circuit de l'électro-valve 21 A, cou- pant ainsi l'arrivée de gaz combustible. Le brûleur se remettra de nouveau en marche et s'il ne s'allume pas dans les cinq minutes, le relais à action différée 73 ouvrira les contacts 72 et arrêtera complètement le brûleur car ledit relais à action différée est un relais à remise en circuit manuelle. De même, lors de la mise en marche, si l'appareil de chauffage ne s'allume pas dans les cinq minutes, le relais à action différée 73 sera de nouveau déclenché et coupera le circuit électrique, fermant l'électro-valve 21 A.
Bien que les formes de réalisation préférées de la présente invention aient été décrites et illustrées, il est enten- du que différentes modifications peuvent être apportées sans sortie du cadre de l'invention.
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The present invention relates to an automatic gas-operated heater for use with a liquid-cooled internal combustion engine to keep the engine hot while it is not running and when it is not running. is exposed to low ambient temperature.
Various means have been designed to maintain an internal combustion engine, such as the engine of an automobile,
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hot truck, bus or other motor vehicle when the engine is not running, so that it is easier to start the engine later in cold weather.
A known device ensures the automatic, intermittent starting and stopping of the engine of a stopped vehicle. This device leads to the consumption of a large quantity of gasoline and causes unnecessary wear and tear on the engine and, moreover, it can be dangerous if the device operates when the engine gearbox is not running. is not at a standstill. In addition, this device is complicated and unsafe and can go wrong.
Another known device; very simple, 'has an electric heater, directly introduced into the cooling system of the liquid engine, but this electric heater requires an external source of current and therefore the motor vehicle must be parked in the vicinity. swimming from an electrical outlet.
Accordingly, the general object of the present invention is the construction of an engine heater, of the type described, avoiding the drawbacks described above.
The main object of the present invention is the construction of an engine heater, operating with a gaseous fuel, such as an alkane or a fuel of the alkene family of hydrocarbons.
Another important object of the present invention is the construction of an engine heater of the type described, the operation of which is fully automatic and maintaining the temperature of the coolant of the combustion engine, within an adjustable range of temperatures, permitting thus easy starting and perfect lubrication of internal combustion engine components, regardless of the atmospheric temperature.
Another important object of this invention is the
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construction of an engine heater, of the type described, fitted with a safety device which completely and instantaneously isolates the burner in the event of non-start-up and providing an effective shield preventing the flame from escaping from the Enclosed apparatus, so that the heater can be safely installed near the engine of a motor vehicle, for example under the hood of a car or truck.
Another important object of the present invention is the provision of an electrical control circuit of the engine heater, having only a low current consumption and, therefore, being able to be connected directly to the engine. ordinary battery of the motor vehicle.
Another important object of the present invention is the construction of a heating apparatus of the type described, in which all the controls are foolproof, that is to say in which the arrival of the fuel is entirely cut off if . the appliance does not work or-if a control device does not work correctly.
Another important object of the present invention is the construction of a heating apparatus of the character described, capable of being supplied with gaseous fuel, under pressure, such as propane or propylene, housed in a pressure cylinder of the conventional type. , of dimensions allowing easy transport on a motor vehicle.
The above objects and other important objects of the present invention will become apparent from the description given below with reference to the drawings, in which:
Figure 1 is a perspective view of the engine heater apparatus, in accordance with the first embodiment of the invention.
Figure 2 is an elevational view, partly in
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section, of the first embodiment.
Figure 3 is a plan of the lower part of the combustion chamber.
Figure 4 is a complete schematic sketch of the heater and control circuits of the first embodiment of the invention.
Figure 5 is a detailed schematic view, on a larger scale, of the thermostatic switch arranged at the top of the heater.
FIG. 6 is a schematic view of a second embodiment of the invention, showing the positions of the relays during the initial phase of switching on the heater.
FIG. 7 is a schematic view of part of the electrical circuit of the second embodiment, showing the position of the relays during the second phase of starting the heater.
Fig. 8 is a schematic view of the second embodiment, showing the state of the electrical circuits during normal operation of the heater.
FIG. 9 is a view similar to FIG. 7 and shows the state of the electrical circuit when the burner does not ignite.
Fig. 10 is a schematic view of a third embodiment of the present invention, showing the components when the heater is turned on.
FIG. 11 is a partial schematic view of the electrical circuit of the third embodiment in the position of the members during normal operation of the heater.
Figure 12 is a schematic view of part of the electrical circuit common to all the embodiments
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of the invention, showing the operation of this part of the circuit when the ignition switch of the motor vehicle is closed.
Figure 13 is a perspective view of the box containing the relays, according to the present invention.
Referring more particularly to the drawings, in which the same symbols indicate the same members in all the drawings, the engine heater comprises a reservoir 1, preferably of cylindrical shape, having a bottom 2 and an upper wall 3. A liquid inlet pipe 4 and an outlet pipe 5 communicate with the tank 1, respectively near the bottom 2 and near the top wall 3. The pipes 4 and 5 can be connected to the coolant circuit of an internal combustion engine, generally indicated by E in FIG. 4, by means of pipes 6 and 7 respectively.
The vertical tubes 8 forming the heat exchanger pass through the tank 1 and are fixed to the bottom and to the upper wall 2 and 3 and open out to the outside of the tank 1.
The lower end of the tubes 8 forming the heat exchanger opens into a combustion chamber 9 fixed to the tank 1, below. The upper ends of the heat exchanger tubes 8 open into an exhaust chamber 10 for the combustion gases, this exhaust chamber 10 having an upper wall 11 and an open side wall provided with a shield 12, made of fabric. fine mesh metal, similar to the fire screen on miners' lamps, arresting the flame and effectively preventing the flame from the heater while allowing the escape of combustion gases. The bottom wall 13 of the combustion chamber 9 is provided with a number of orifices 14, shielded in the same way with respect to the exhaust chamber, to allow the arrival of air. oxidizer.
A burner 15, for the combustion of gas, is mounted in the combustion chamber 9, in its center, and is connected to a
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pressure bottle 16 through tube 17. Pressure bottle 16 contains propane, propylene or other fuel gas under pressure, which can be installed at any point of the motor vehicle, preferably in the trunk.
This pressurized gas cylinder has spatial dimensions to ensure several weeks of service.
The arrival of gaseous fuel at the nozzle 15 is controlled by the following components, mounted in series in the tube 17: a manually operated shut-off valve 18, near the outlet of the pressurized bottle 16, a pressure regulator. ty- pressure 20. eg conventional, a low pressure safety switch 19 isolating the entire device if the cylinder is empty and an electromagnetic, low voltage, or electromagnetic valve 21 commonly called the gas valve. In addition, a gas withdrawal tube 17 'is connected to the solenoid valve 21 and gives a gas jet near the ignition device, for a few seconds, immediately before opening the valve 21.
The ignition device, generally designated 22, is mounted in the combustion chamber 9 near the outlet of the draw-off tube 17 '. The tank 1 comprises a bracket 23 for mounting the tank in a suitable location, adjacent to the internal combustion engine E.
A box 24 is mounted on the upper wall 11 of the exhaust chamber 10. The box contains a member sensitive to heat, in an exhaust chamber 10; the operation and purpose of this heat sensitive element will be described below.
In the first embodiment of the present invention, the ignition device 22 consists of a resistance wire 25 which can be made red to ignite the gas as it exits the draw-off tube, ensuring safe ignition. spout 15.
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According to this first embodiment, the resistor 25 is wound on a thermocouple 26 connected in series with the low voltage solenoid valve 21 and with the main contacts of the relay 27 (FIG. 4) by the wires 28, 29 and 30.
The thermocouple 26 produces sufficient current to directly energize the solenoid valve 21. The solenoid valve 21 is an electromagnetically controlled valve, normally closed when not energized; it is of the safe closing type, it is foolproof and the thermocouple 26 must constantly supply current to the solenoid valve 21 so that the gas can reach the combustion chamber 9.
There are currently on the market differential type solenoid valves requiring only a very small amount of energy and thermocouples delivering a sufficient amount of current to actuate these solenoid valves.
Referring still to Figure 4, the electrical control circuit of the first embodiment comprises the following members, which are connected in series: ground 32, conventional battery 31 of the motor vehicle, a main switch 33 mounted on the dashboard of the motor vehicle, a leakage 34, a low pressure switch 19, the contacts 35 of the isolation relay 36, a thermostat 37, formed by the liquid inlet tube 6, the main contacts 90 of the delayed action relay 91, with manual reset, the terminal A, the bi-metal switch 38 in the box 24, the terminal C, the resistor 25 and the earth 44.
Thermostat 37 closes the circuit when the temperature falls below an adjustable minimum and opens the circuit when the temperature rises above an adjustable maximum.
The band between the maximum and the minimum can be adjusted if. we want it.
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The bi-metal switch 38 normally closes the circuit below a predetermined temperature and opens this circuit above said temperature.
Terminal A of box 24 is also connected to electromagnet 40 of relay 27, the other terminal of this electron magnet being grounded. Resistor 25 is connected to ground because it is directly connected to metallic combustion chamber 9 at 43, FIG. 3; this chamber 9 is grounded at 44, FIG. 2.
The electromagnet 92 of the delayed action relay 91 is connected to the wire 42. The relay 91 opens the contacts 90 only after a delay of about five minutes.
The heater according to the first embodiment - assuming that the temperature of the coolant of the internal combustion chamber E is below the minimum adjustable temperature of the thermostat 37 - operates as follows: Referring to figure 4, when closing the main switch 33, the following circuit is closed: battery 31, switch 33, fuse 34, low pressure switch 19, contacts 35 of the isolation relay 36, thermostat 37 , contacts 90 of relay 91 with delayed action, terminal A of the box
24 and armature 40 of relay 27, as well as the bi-metal switch
38, terminal C and resistor 25.
When this first circuit is closed, relay 27 is energized, the contacts
41 close and as a result, the secondary circuit composed of the thermocouple 26 and the low voltage solenoid valve 21 is closed, but the solenoid valve 21 only opens if the thermocouple is sufficiently heated. by resistor 25, which is then sufficiently heated to instantly ignite the gas exiting the pilot tube and passing over the wires made red; the gas is thus ignited ... immediately and the main burner is ignited,
The flame produced by the ignited gases rises
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in the tubes 8 and heats the liquid contained in the tank 1, circulating in a closed circuit in the engine E.
The heat produced also heats the bi-metal switch 38 mounted in box 24 at the top of the exhaust chamber 10 of the combustion gases. Thus, this bi-metal switch 38 opens the electrical circuit of the resistor 25, but the thermocouple 26, which is now heated directly by the flame of the combustible gas, continues to supply energy to the low-voltage solenoid valve 21. .
When the temperature of the engine coolant E has reached the temperature set by the thermostat
37, the latter opens the main circuit of the heater, instantaneously opening the relay 27 which, consequently, immediately opens the circuit of the thermocouple, which has the consequence of closing the solenoid valve. 21. Thus, the flame produced in the heater is extinguished until the temperature of the coolant again drops to the minimum temperature,
It should be noted that the relay 27 serves as a safety device in the event that the battery 31 of the motor vehicle is insufficiently charged to allow the correct operation of the heater.
In this case, the relay 27 is triggered, it closes the circuit of the thermocouple 26 and of the solenoid valve 21 if the voltage drops below a preset minimum.
It should also be noted that, in the first embodiment, the thermocouple 26 serves as a delayed action device, to ensure the complete energization of the resistor 25 before the secondary solenoid valve 21 is effective. -, ment open and allows the combustible gas to enter the combustion chamber 9. The thermocouple 26 also serves as an additional safety device because it cuts off the supply of combustible gas when there is no flame. In other words, if, for any reason, the flame in nozzle 15 goes out, thermocouple 26
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becomes cold, it no longer supplies the solenoid valve 21, which in turn cuts off the supply of combustible gas to the heating appliance.
In the event that the burner does not ignite, the delayed action, manual reset relay 91 opens the main circuit after a preset time, preventing unnecessary current consumption from the battery. However, relay 91 is not essential because, in practice, it has been found that the jet of gas escaping from tube 17 'constitutes an effective device for igniting the main gas stream.
The electrical circuit described above can furthermore be completed with an auxiliary circuit controlled by the conventional ignition contact of the engine E. Consequently, according to the invention, an additional wire is connected to the device. ignition of the existing engine, comprising cylinder 45, ignition switch 46, terminal 47 and lead 47 'to the engine ignition coil. If the contact 46 is turned to close the conventional ignition circuit, the circuit of the electromagnet 48 connected to ground, at 49, is also closed. Thus, when the driver starts the engine, the electromagnet magnet 48 automatically opens the circuit of the heater, opening the main contacts 35, despite the fact that the driver may have left the main switch 33 closed.
According to the invention, it is possible to always leave the main switch 33 closed, and the heater will automatically ensure that the temperature of the engine is maintained within the fixed limits, when the engine of the car does not turn.
The relays absorb very little electrical current for their operation and only consume electrical energy when the heater is operating; as a result, the quantity of current supplied by the battery 31 will be very small.
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corn. However, it has been found that for an average temperature in winter, for example 10 to 30 F (-12 to -1 C), the heater. fage, according to the present invention, very quickly heats the coolant of the engine E to a temperature of, for example, 60 to 70 F (15 to 21 C) and therefore it only operates for a relatively short time, compared to downtime.
The second embodiment of this invention, illustrated in Figures 6 to 9 inclusive, also employs a glow wire or glow plug as the igniter, but the solenoid valve is different from that of the first form of the igniter. embodiment and operates by means of a relay system instead of the thermocouple of the first embodiment.
Referring to Figure 6, it can be seen that the first series circuit comprises the battery 31, the main switch 33, the fuse 34, the low pressure switch 19, the cocks 35 of the cut-off relay 36 , the thermostat 37, the contacts 51 of a first delayed-action relay 52, preferably set to have a delayed action of five minutes, the assembly of terminal A, contacts 53, 53 'and terminal B of box 24 'attached to the top of the heater, the electromagnet 54 of the series snap-action relay 55, wire 56, glowing plug 57 and earth 44.
The heat-sensitive element of the box 24 'is arranged with double contacts. In particular, the terminal C is connected to the bi-metal element 58 which, during heating, moves and bears against the contact 59, mounted on the movable contact 53, itself arranged to bear against the. contact 53 'connected to terminal B. Contacts 53 and 59 are connected, s to terminal A.
When box 24 'is cold, circuit A B is closed and circuit A C is open, while when box 24 is heated by the combustion gases from the heater
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which operates, the bi-metal 58 closes the circuit A C and opens the circuit A B. If the box 24 ′ is cold, the first circuit is closed as mentioned above and the next second circuit is also closed; terminal B, contacts 60 of the instantaneous relay 55, electromagnet 61 of the second delayed action relay 62 and earth.
Relay 62 has a delayed action of about five to eight seconds, and at the end of this time its contacts 63, figure 7, close, closing the next third circuit: contacts 51, wire 64, contacts 63, wire 65 of the The solenoid valve 21 A which then opens and lets the combustible gas arrive at the combustion chamber, this gas being immediately ignited by the already glowing plug 57.
Thus, the heater is turned on and the combustion gases gradually heat the box 24 ', the bi-metals 58 finally open the circuit A B and close the circuit A C (see figure 8). Thus, the current supplying the three relays 55, 61 and 52 and the incandescent plug 57 is cut, but the 21 A solenoid valve is kept open by the wire 66 connected directly between the 21 A solenoid valve and terminal C from the 24 'box. If, for some reason, the flame were to go out, the bi-metal 58 would cool rapidly, opening the circuit of the solenoid valve 21 A, thus shutting off the supply of combustible gas to the heater.
When switching on the heater the delayed action relay 52, which has its electromagnet 67 directly connected to wire 56, mounted between the electromagnet 54 of the instantaneous relay 55 and the glowing cap 57, is immediately energized and after a time of five minutes it opens contact 51, thus opening all the circuits (see figure 9). This only happens if the burner has not switched on. not lit within the above time, contacts 53 and 53 'of box 24' are still closed. Relay 52 is of the reset type
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manual-and, consequently, the burner will not be re-ignited after the triggering of said relay 52.
The function of the instantaneous series relay 55 is to prevent the operation of the electric control members of the heater if the battery 31 is insufficiently charged for correct operation of said members.
As in the first embodiment, if the ignition switch 4.6 is turned, the electromagnet 48 of the cut-off relay 36 is energized, thus opening the contacts 35 and stopping the operation of the switch. the heater.
It should be noted that, in the second embodiment of the present invention, the relays 55, 62 and 52 only operate and draw current when the heater is turned on, which is normally during the period. only a few seconds, until the bi-metal 58 is hot enough to open the circuit between A and B. During normal burner operation, only the 21 A solenoid valve consumes current .
All of the relays 36, 55, 62 and 52 can be mounted in a box 68, Fig. 13, which in turn is attached to any suitable location on the motor vehicle.
It can be seen from the foregoing that the second embodiment of the present invention comprises, for starting up, the switching on of the glowing plug 57 before the opening of the solenoid valve 21 A, so that the combustible gas comes into contact with an already glowing plug and ignites instantaneously.
In the event that, for whatever reason, the heater does not turn on, the delayed action relay 52 will be triggered after a given time and will cut off the supply of combustible gas as well as all the electrical circuits. However. the heat-sensitive element in the 24 'box serves
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The constant safety device turned, stopping the operation of the heater in the event that the flame was extinguished.
The third embodiment of the present invention, shown in Figures 10 and 11, uses a normal spark plug instead of the glow plug, as in the second embodiment, or a glow wire in the first. embodiment. This candle is shown schematically at 71, Fig. 10. Furthermore, the construction of the heater itself is identical to that of the heater of the second embodiment. The following components are also identical to those of the second embodiment: high pressure switch 19 and solenoid valve 21 A, thermostat 37, pressure regulator 20, cut-off relay 36 including the ignition contact and its circuit, the members of the box 24 'at the upper part of the tank 1.
With the ignition circuit of the motor vehicle open, the electromagnet 48 is not energized and the contacts 35 of the isolation relay 36 are closed. When closing the main switch 33, assuming that the engine and the heater are cold, the following circuits are closed: 1st circuit:
Battery 31, switch 33, fuse 34, low pressure switch 19, contacts 35 of relay 36, thermostat 37, contacts 72 of a delayed action relay 73, preferably set for five minutes delayed action, terminal A from box 74 ', contacts 53, 53', terminal B, wire 74, electromagnet 75 from relay 73 and ground; as a result, the delayed action relay 73 is energized and will only be triggered to open the contacts 72 after five minutes.
Second circuit;
The same circuit as the one just defined
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to terminal B and, from there, via wire 76 in order to energize the electromagnet 77 of a vibrator 78.
Third circuit:
The same circuit as the first defined circuit as far as contacts 72, then wire 79 going to vibrator 78, member 80.
Alternatively, the vibrator 80 bears against the opposite contacts 81 of the vibrator 78 which are connected to the terminals of the primary 82 of a transformer, step-up trainer 83; the center of said primary 82 being earthed by wire 84.
Fourth circuit:
The secondary 85 of the transformer 83, the wire 86, the spark plug 71 and the ground 87.
Fifth circuit:
Identical to the first circuit described up to terminal B, then via wire 88, solenoid valve 21 and earth: Sixth circuit:
Terminal C of box 24 ', wire 89 and solenoid valve 21 A.
The operation of the third form of. The embodiment of the invention is as follows, with the main switch 33 closed and the ignition system open: when the coolant of the engine E has fallen to a temperature below the minimum set temperature of the thermostat 37, the thermostat contacts close the first four circuits, the spark plug 71 is energized and produces a continuous series of successive sparks; simultaneously, the combustible gas arrives at the combustion chamber 9. The gas ignites and the flame produced heats the bi-metal 58 inside the box 24 ', thus opening the circuit between the terminals A and B closing the circuit between terminals A and C.
The time required to heat element 58 is much shorter than the five minute time required to open the main contacts 72 of the delayed action relay 73.
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When closing the circuit from A to C, the 21 A solenoid valve will continue to be energized thanks to wire 89 and, consequently, it will continue to allow the gas to pass to the combustion chamber 9. L The simultaneous opening of the circuit between A and B cuts the circuit supplying the spark plug 71.
In the event that the flame goes out while the heater is in operation, the bi-metal 58 will cool down and open the 21 A solenoid valve circuit, thus shutting off the gas supply. combustible. The burner will restart again and if it does not ignite within five minutes, the delayed action relay 73 will open the contacts 72 and completely shut down the burner because the said delayed action relay is a reset relay. manual. Likewise, when switching on, if the heater does not turn on within five minutes, the delayed action relay 73 will be tripped again and cut the electrical circuit, closing the 21 A solenoid valve. .
Although the preferred embodiments of the present invention have been described and illustrated, it is understood that various modifications can be made without departing from the scope of the invention.