FR2489931A1 - Control valve for water heater gas supply - contains differential pressure membrane utilising magnetic force to ensure rapid opening at threshold pressure - Google Patents

Control valve for water heater gas supply - contains differential pressure membrane utilising magnetic force to ensure rapid opening at threshold pressure Download PDF

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Abstract

The valve comprises upper and lower shells between which is a differential pressure membrane defining two chambers. A disc on the upper surface provides rigidity and acts on a shaft for a gas inlet valve which is normally closed by a spring. The differential pressure created by a water pump is fed by small connecting tubes to act on the membrane. An adjusting screw in the lower shell opposite the shaft is sealed by a ring and supports a magnetic disc fixed to a base. This attracts a magnetic disc of the lower surface of the membrane until a threshold value of differential pressure is achieved when the membrane moves rapidly to open the gas inlet valve. This allows all sections of the burner to ignite the gas.

Description

La présente invention a pour objet un mécanisme-eau du type à membrane commandé par la differentielle de pression d'eau, dans lequel une premiere fraction de course de levée de la membrane s'effectue de maniere brusque a partir d'une valeur bien determinée de la différentielle de pression appliquée sur les faces de la membrane.The subject of the present invention is a water mechanism of the membrane type controlled by the water pressure differential, in which a first fraction of the membrane lift stroke takes place abruptly from a well determined value. of the pressure differential applied to the faces of the membrane.

On sait que lorsqu'on utilise un mécanisme eau a membrane différentielle pour commander l'ouverture du gaz au brûleur d'une chaudière a gaz du type instantané a partir d'un débit d'eau minimum circulant dans le corps de chauffe de la chaudière et dans les radiateurs, on ne peut éviter que pour des débits d'eau très voisins du débit seuil qui détermine le debit de la levée de la membrane, on obtient des débits de gaz trop faibles pour assurer l'interallumage entre les differentes branches du brûleur ou le maintien des flammes sur la totalité des branches du brûleur.It is known that when a differential membrane water mechanism is used to control the opening of the gas to the burner of an instant type gas boiler from a minimum flow of water circulating in the boiler's heating body and in the radiators, it is possible to avoid only for water flow rates very close to the threshold flow rate which determines the flow rate of the lifting of the membrane, gas flow rates are too low to ensure inter-ignition between the different branches of the burner or maintaining the flames on all the branches of the burner.

Jusqu'a present pour eviter ce risque d'avoir des debits d'eau de circulation trop voisins du debit seuil provoquant la levee de la membrane, on s'arrangeait pour placer ce debit seuil a une valeur suffisamment faible pour que dans les conditions pratiques d'utilisation des robinets de réglage des radiateurs, le debit d'eau dans le circuit chauffage reste toujours nettement superieur a ce débit seuil. Malheureusement dans le developpement croissant de l'utilisation des robinets thermostatiques sur chaque radiateur, le risque d'obtenir des débits de circulation d'eau de chauffage tres faibles et voisins débit seuil provoquant un debut de levée de la membrane devient nettement plus grand.Until now, to avoid this risk of having circulating water flow rates too close to the threshold flow rate causing the lifting of the membrane, we have managed to place this threshold flow rate at a sufficiently low value so that under practical conditions using the radiator adjustment valves, the water flow in the heating circuit always remains clearly above this threshold flow. Unfortunately in the increasing development of the use of thermostatic valves on each radiator, the risk of obtaining very low heating water circulation rates and neighboring threshold rates causing the membrane to begin to rise becomes significantly greater.

Pour résoudre ce problème, on a proposé d'utiliser en liaison avec la levée progressive et continue de la membrane a partir du débit seuil, un clapet gaz special a ouverture en deux temps comportant un premier temps a ouverture et a fermeture brusque utilisant un disque cloquant bistable.To solve this problem, it has been proposed to use, in connection with the progressive and continuous lifting of the membrane from the threshold flow rate, a special gas valve with two-stage opening comprising a first stage with abrupt opening and closing using a disc. blistering bistable.

Un tel clapet gaz apporte effectivement une solution au problème mais il présente l'inconvénient de ne pas permettre un reglage du débit seuil d'ouverture du premier temps ni un réglage du débit de gaz correspondant au premier temps d'ouverture sans un demontage complet dudit clapet et un réglage sur un banc de contre spécial.Such a gas valve does indeed provide a solution to the problem, but it has the disadvantage of not allowing adjustment of the opening threshold flow rate for the first time, nor adjustment of the gas flow rate corresponding to the first opening time without completely dismantling said gas valve. valve and adjustment on a special counter bench.

La presente invention apporte une solution qui remédie a ces inconvénients.The present invention provides a solution which overcomes these drawbacks.

Suivant l'invention, un dispositif mecanique ou magnétique bistable ou monostable, place dans la chambre d'eau sous le membrane différentielle, engendre au debut du mouvement de la levée de la membrane, une variation ou une inversion brusque d'une force qui se retranche de la force exercée par le ressort de rappel de la membrane. Ce dispositif localisé dans la partie inférieure du me- canisme-eau permet d'utiliser, - sans y apporter aucune modification-, toute la partie superieure des mecanismes (au-dessus de la membrane) tels qu'ils sont realises de façon habituelle pour les chaudieres. According to the invention, a bistable or monostable mechanical or magnetic device, placed in the water chamber under the differential membrane, generates at the start of the movement of the lifting of the membrane, a sudden variation or inversion of a force which subtracts the force exerted by the diaphragm return spring. This device located in the lower part of the water-mechanism makes it possible to use, - without making any modification to it, the whole upper part of the mechanisms (above the membrane) as they are usually produced for the boilers.

C'est un avantage important sur le plan économique et pratique, qu'il s'agisse de la readaptation d'anciens appareils ou de la fabrication de nouveaux.This is an important economic and practical advantage, whether it is the retrofitting of old devices or the manufacture of new ones.

L'invention apparaitra plus clairement a la lecture de la description detaillee suivante en référence aux dessins annexés qui représentent - figure 1 : une vue en coupe du mécanisme eau conforme à l'invention - figure 2 : une vue partielle en coupe d'une variante de l'invention.The invention will appear more clearly on reading the following detailed description with reference to the accompanying drawings which represent - Figure 1: a sectional view of the water mechanism according to the invention - Figure 2: a partial sectional view of a variant of the invention.

- figure 3 : une vue partielle en coupe d'une autre forme de
réalisation de l'invention.- Figure 3: a partial sectional view of another form of
realization of the invention.

Le bottier du mécanisme eau représenté a la figure 1 est constitue d'une coquille supérieure 1 et d'une coquille inférieure 2 entre lesquelles est tendue une membrane différentielle 3 delimitant deux chambres 4 et 5, membrane comportant sur sa face supérieure un disque de rigidite 6 : La partie superieure du boitier au-dessus de la membrane représente un mécanisme eau tout-a-fait classique dans lequel la membrane 3 réagit par l'intermSdiaire des petits conduits de liaison 7 et 8 a la différentielle de pression créée par exemple par une pompe de circulation de l'eau, non représentée. The case of the water mechanism shown in FIG. 1 is made up of an upper shell 1 and a lower shell 2 between which a differential membrane 3 is stretched delimiting two chambers 4 and 5, a membrane comprising on its upper face a stiffness disk. 6: The upper part of the housing above the membrane represents a completely classic water mechanism in which the membrane 3 reacts by means of the small connecting pipes 7 and 8 to the pressure differential created for example by a water circulation pump, not shown.

On sait que cette membrane 3 agit par une tige 9 sur le clapet 10 d'admission du gaz aux brûleurs non représentés. Le clapet 10 est maintenu fermé contre son siège par le ressort 11 et obture le conduit d'arrivée de gaz 12. Le dispositif objet de 1 'inven- tion est localisé dans la coquille inferieure du boitier.It is known that this membrane 3 acts by a rod 9 on the valve 10 for admitting the gas to the burners, not shown. The valve 10 is kept closed against its seat by the spring 11 and closes the gas inlet duct 12. The device which is the subject of the invention is located in the lower shell of the case.

Un disque 13 en matériau magnétique est fixé sous la face inférieure de la membrane differentielle 3. Dans l'axe de la membrane et de la tige 9, la coquille 2 comporte un orifice fileté 14 dans lequel est vissé une vis de réglage 15. Un aimant 16 par exemple en forme de disque est monte sur une embase 17 à 1 'extré- mité supérieure de la vis 15. L'ensemble formé par la vis -15 et l'aimant 16 est donc réglable en hauteur de l'extérieur du boîtier du mécanisme. Un joint torique 18 assure l'étanchéité entre la chambre inférieure 5 et l'extérieur.A disc 13 made of magnetic material is fixed under the underside of the differential membrane 3. In the axis of the membrane and of the rod 9, the shell 2 has a threaded orifice 14 into which is screwed an adjustment screw 15. A magnet 16 for example in the form of a disc is mounted on a base 17 at the upper end of the screw 15. The assembly formed by the screw -15 and the magnet 16 is therefore adjustable in height from the outside of the mechanism housing. An O-ring 18 seals between the lower chamber 5 and the outside.

A la figure 2, l'aimant 16 en forme de rondelle est également fixé sur une embase 17, mais celle-ci est montee coulissante sur un axe 19 qui prolonge la vis de réglage 15 et elle est maintenue en position haute par un petit ressort 20 en appui d'un cbté sur ladite embase par un clips 21, et de l'autre sur la vis de réglage 15.In FIG. 2, the magnet 16 in the form of a washer is also fixed to a base 17, but this is slidably mounted on an axis 19 which extends the adjustment screw 15 and is held in the high position by a small spring. 20 resting on one side on said base by a clip 21, and on the other on the adjusting screw 15.

Le fonctionnement du mécanisme selon les figures 1 et 2 s'effectue de la façon suivante
Quand l'appareil ne fonctionne pas et quand par conséquent il n'y a pas de circulation d'eau, le clapet 10 est maintenu applique contre son siège par le ressort 11 et la membrane différentielle 3 est en position repos. La membrane 3 se trouve donc soumise, par l'intermédiaire du disque 13 en materiau magnétique, auchamp d'attraction de l'aimant 16 et vient s'appliquer sur celui-ci comme représente en pointillé sur les figures 1 et 2.The operation of the mechanism according to Figures 1 and 2 is carried out as follows
When the apparatus does not work and when consequently there is no circulation of water, the valve 10 is kept applied against its seat by the spring 11 and the differential diaphragm 3 is in the rest position. The membrane 3 is therefore subjected, via the disc 13 made of magnetic material, to the field of attraction of the magnet 16 and is applied to it as shown in dotted lines in FIGS. 1 and 2.

Dès que l'appareil est en fonctionnement, la différentielle de pression entre les chambres 4 et 5 provoque par la pompe de circulation s'applique sur la membrane 3 dans le sens d'un décollement de celle-ci du champ d'attraction de l'aimant 16. Lorsqu'un débit d'eau minimum très voisin du débit seuil circule dans l'appareil et dans les radiateurs, la différentielle de pression qui s'exerce sur la membrane 3 devient supérieure à la force d'attraction de l'aimant 16, si bien que la membrane 3 se soulève brusquement et provoque par l'intermédiaire de la tige 9 l'ouverture du clapet 10 comme représenté en traits forts sur les figures.Pour un débit seuil determiné, on obtient par conséquent un premier temps d'ouverture brusque du clapet et un débit de gaz suffisant pour assurer l'interallumage entre les différentes branches du brûleur ou le maintien des flammes sur la totalite des branches du brûleur. Ensuite la membrane réagit normalement à la différentielle de pression.As soon as the device is in operation, the pressure differential between the chambers 4 and 5 caused by the circulation pump is applied to the diaphragm 3 in the direction of separation of the latter from the field of attraction of the magnet 16. When a minimum water flow very close to the threshold flow circulates in the device and in the radiators, the pressure differential which is exerted on the membrane 3 becomes greater than the force of attraction of the magnet 16, so that the membrane 3 rises suddenly and causes via the rod 9 the opening of the valve 10 as shown in strong lines in the figures. For a determined threshold flow rate, a first step is therefore obtained abrupt opening of the valve and a sufficient gas flow to ensure the inter-ignition between the different branches of the burner or the maintenance of the flames on all the branches of the burner. Then the membrane reacts normally to the pressure differential.

La vis 15 accessible de l'extérieur permet un réglage en hauteur de l'aimant par rapport à la membrane de façon à faire varier la valeur de la fraction de la course de levee de la membrane pour laquelle intervient la variation brusque.The screw 15 accessible from the outside allows a height adjustment of the magnet relative to the membrane so as to vary the value of the fraction of the lifting stroke of the membrane for which the sudden variation occurs.

De plus avec le dispositif représente sur la figure 2, la membrane 3 peut éventuellement depasser sans entrave, vers le bas, sa position normale de repos car l'aimant 16 est monte sur une embase coulissante.In addition, with the device shown in FIG. 2, the membrane 3 can optionally pass unhindered, downwards, its normal rest position because the magnet 16 is mounted on a sliding base.

A la figure 3, le dispositif magnétique est remplacé par un dispositif mécanique constitué par un disque cloquant 30 ou encore par une lame de ressort plane. Ce disque obtenu par decoupage est précontraint par un moyeu central 31, l'ensemble étant monté dans un étrier 32 de telle sorte que ledit moyeu central puisse prendre deux positions stables situées de part et d'autre du plan A du disque 30 avant précontrainte. Comme à la figure 2, l'étrier 32 monte coulissant sur l'axe 19 de la vis de réglage 15 est maintenu en position haute par le petit ressort 20 et par le circlips 21. La membrane 3 repose donc sur le moyeu central 31. Ce dispositif mecanique fonctionne de la manière suivante : quand il n'y a pas de circulation d'eau dans l'appareil, le ressort de rappel maintent le clapet d'admission gaz fermé contre son siège et par l'intermédiaire de la tige 9 la membrane 3 en position basse. Dans ce cas, la membrane agit sur le moyeu central 31 ce qui a pour effet de faire basculer le disque cloquant 30 dans la position représentée en pointille sur la figure 3. Il est maintenu dans cette position tant qu'il n'y a pas circulation d'eau.In FIG. 3, the magnetic device is replaced by a mechanical device constituted by a blistering disc 30 or even by a plane spring leaf. This disc obtained by cutting is prestressed by a central hub 31, the assembly being mounted in a stirrup 32 so that said central hub can take two stable positions located on either side of the plane A of the disc 30 before prestressing. As in FIG. 2, the stirrup 32 slides slidingly on the axis 19 of the adjusting screw 15 is held in the high position by the small spring 20 and by the circlip 21. The membrane 3 therefore rests on the central hub 31. This mechanical device operates as follows: when there is no water circulation in the appliance, the return spring keeps the gas inlet valve closed against its seat and by means of the rod 9 the membrane 3 in the low position. In this case, the membrane acts on the central hub 31 which has the effect of tilting the blistering disc 30 in the position shown in dotted lines in FIG. 3. It is maintained in this position as long as there is no water circulation.

Dès qu'un débit d'eau minimum tres voisin du debit seuil circule dans l'appareil, la différentielle des pressions entre les chambres 4 et 5 provoquée par la pompe de circulation s'applique sur la membrane 3 dans le sens de son decollement. En se soulèvant, la membrane 3 libere le disque cloquant 30 qui exerce brutalement une poussée sous ladite membrane ce qui provoque une ouverture brusque du clapet pour assurer l'interallumage entre les différentes branches du brûleur.As soon as a minimum water flow very close to the threshold flow circulates in the device, the pressure differential between the chambers 4 and 5 caused by the circulation pump is applied to the membrane 3 in the direction of its separation. By lifting, the membrane 3 releases the blistering disc 30 which suddenly exerts a thrust under said membrane which causes a sudden opening of the valve to ensure the inter-ignition between the different branches of the burner.

Cet ensemble mécanique est egalement réglable en hauteur par la vis 15 pour faire varier la valeur de la fraction de la course de levee de la membrane pour laquelle intervient la poussee brusque.This mechanical assembly is also adjustable in height by the screw 15 to vary the value of the fraction of the lifting stroke of the membrane for which the abrupt thrust intervenes.

Par conséquent ce dispositif mécanique ou magnétique permet d'obtenir une variation ou une inversion brusque d'une force qui se retranche de la force exercee par le ressort de rappel de la membrane.Consequently, this mechanical or magnetic device makes it possible to obtain a sudden variation or inversion of a force which is cut off from the force exerted by the return spring of the membrane.

L'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation décrits mais en englobe également toutes les variantes constructives. The invention is not limited to the embodiments described but also encompasses all the constructive variants thereof.

Claims (5)

REVENDICATIONS 1g/ Mecanisme de commande du gaz pour chaudières a gaz du type instantané comportant un boîtier dans lequel est tendue une membrane délimitant deux chambres, membrane dont la levée est commandée contre la force de rappel d'un ressort par une différentielle de pression d'eau caractérisé par le fait que l'on dispose dans la chambre d'eau (5) situee sous la mem brane différentielle (3), un dispositif magnétique ou mécani que (16 - 30) monostable ou bistable capable d'engendrer au cours d'une première partie de la course de levée de la membrane (3), une variation ou une inversion brusque d'une force qui se retranche de la force exercée par le ressort (11) de rappel de ladite membrane.CLAIMS 1g / Mechanism of gas control for gas boilers of the instantaneous type comprising a housing in which is stretched a membrane delimiting two chambers, membrane whose lifting is controlled against the return force of a spring by a pressure differential of water characterized by the fact that there is in the water chamber (5) located under the differential membrane (3), a magnetic or mechanical device (16 - 30) monostable or bistable capable of generating during 'a first part of the lifting stroke of the diaphragm (3), a sudden variation or reversal of a force which is subtracted from the force exerted by the spring (11) for returning said diaphragm. 20/ Mecanisme selon la revendication 1 caracterise par le20 / Mechanism according to claim 1 characterized by the fait que le dispositif magnetique ou mécanique monostable makes the monostable magnetic or mechanical device ou bistable est réglable en hauteur au moyeu d'une vis de or bistable is adjustable in height with the hub of a screw reglage (15) étanche et accessible de l'extérieur du boîtier waterproof and accessible adjustment (15) from outside the housing pour faire varier la valeur de la fraction de la course de to vary the value of the fraction of the stroke of levée de la membrane pour laquelle intervient la variation lifting of the membrane for which the variation occurs brusque de force. abrupt force. 30/ Mécanisme selon les revendications 1 et 2 caractérisé30 / Mechanism according to claims 1 and 2 characterized par le fait qu'une poste course est prévue vers le bas sur by the fact that a race station is planned down on le dispositif magnetique ou mécanique pour que la membrane the magnetic or mechanical device so that the membrane (3) puisse éventuellement dépasser sans entrave, vers le bas, (3) may possibly extend unhindered downwards, sa position normale de repos. its normal rest position. 40/ Mécanisme selon les revendications 1 et 2 caractérisé40 / Mechanism according to claims 1 and 2 characterized par le fait que le dispositif magnétique est constitué par by the fact that the magnetic device is constituted by un aimant (16) en forme de disque ou de rondelle coopérant a cooperating disc or washer magnet (16) avec un disque (13) en matériau magnetique solidaire de la with a disc (13) of magnetic material integral with the face inferieure de la membrane différentielle (3). lower face of the differential membrane (3). 50/ Mécanisme selon les revendications 1 et 2 caractérisé50 / Mechanism according to claims 1 and 2 characterized par le fait que le dispositif mécanique est constitué par by the fact that the mechanical device is constituted by un disque cloquant (30) ou par une lame de ressort plane a blistering disc (30) or by a flat leaf spring découpe et précontraint par un moyeu central (31).  cutting and prestressed by a central hub (31). 6 / Mécanisme selon la revendication 5 caractérisé par 6 / Mechanism according to claim 5 characterized by le fait que le moyeu central (31) prend deux positions the fact that the central hub (31) takes two positions stables situes de part et d'autre du plan A du disque (30) stable located on either side of plane A of the disc (30) avant précontrainte. before prestressing. 70/ Mécanisme selon la revendication 5 caractérisé par le fait70 / Mechanism according to claim 5 characterized in that que le disque cloquant ou la lame de ressort est monté that the blistering disc or the leaf spring is mounted dans un étrier (32).  in a stirrup (32).
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