FR2552848A1

FR2552848A1 - Hydraulic device ensuring the abrupt opening and closing of an inlet shutter for gas to a burner of an instantaneous gas bath heater or water heater

Info

Publication number: FR2552848A1
Application number: FR8315577A
Authority: FR
Inventors: Jean-Claude Charron
Original assignee: Saunier Duval Eau Chaude Chauffage SDECC SA
Current assignee: Saunier Duval Eau Chaude Chauffage SDECC SA
Priority date: 1983-09-30
Filing date: 1983-09-30
Publication date: 1985-04-05
Also published as: FR2552848B3

Abstract

The invention relates to a mechanism with a membrane for controlling the admission of gas to an apparatus. On the outside of the water valve 1 there is arranged another small housing 24 comprising an additional shut-off element 31, 27 combined with a small differential membrane 25 which delimits two water chambers, an upper chamber 27 in communication via the conduit 28 with the upper chamber 4 of the water valve and a lower chamber 29 in communication via the conduit 26 with the lower chamber 5 of the water valve. Application to instantaneous gas bath heaters and water heaters.

Description

L'invention concerne un dispositif qui,en conbinaison avec un mécanisme eau classique à membrane différentielle commandant l'arrivez du gaz sur un chauffe-eau ou un chauffe-bain instantané à gaz, confere à ce mécanisme la propriété d'obtenir, pour des valeurs bien déterminées du débit d'eau le traversant, une ouverture brusque et une fermeture brusque de l'arrivée du gaz au brûleur.The invention relates to a device which, in combination with a conventional water mechanism with a differential membrane controlling the flow of gas on a gas water heater or instantaneous bath heater, gives this mechanism the property of obtaining, for well determined values of the water flow passing through it, a sudden opening and a sudden closing of the gas supply to the burner.

On sait que l'une des solutions, la plus ancienne et la plus simple, pour commander l'arrivée du gaz à un brûleur à partir de l'apparition d'un débit d'eau minimum traversant un appareil de production instantanée d'eau chaude par le gaz, consiste à utiliser un clapet gaz dont l'ouverture est provoquee par le déplacement d'une membrane sur les faces opposees de laquelle on applique une différence de pression produite par le passage de l'eau à travers un orifice calibré ou un organe deprimogène tel qu'un tube venturi.We know that one of the oldest and simplest solutions for controlling the supply of gas to a burner from the appearance of a minimum water flow through an instantaneous water production device hot by the gas, consists in using a gas valve whose opening is caused by the displacement of a membrane on the opposite faces of which one applies a pressure difference produced by the passage of water through a calibrated orifice a primary organ such as a venturi tube.

Bien entendu, dans cette solution, la loi qui régit la levée de la membrane, donc la levee du clapet contre la force antagoniste d'un ressort de rappel, est une loi continue et il est evident qu'au voisinage du seuil de debit d'eau qui équilibre la force de rappel du ressort, une variation infiniment faible du débit d'eau peut entrainer une levee infiniment faible du clapet et, par voie de conséquence, un debit gaz egalement infiniment faible et en tout cas inférieur au debit minimum qui permet l'allumage du brûleur.Of course, in this solution, the law which governs the lifting of the membrane, therefore the lifting of the valve against the antagonistic force of a return spring, is a continuous law and it is obvious that in the vicinity of the flow threshold d water which balances the return force of the spring, an infinitely small variation in the water flow rate can cause an infinitely small lifting of the valve and, consequently, an equally infinitely low gas flow rate and in any case less than the minimum flow rate which allows the ignition of the burner.

Jusqu'à présent, ce risque, lorsqu'il s'agit de chauffeeau ou de chauffe-bains classiques à puissance fixe entait juge comme insignifiantetsans conséquence sur le bon fonctionnement de l'appareil dans la mesure ou le clapet d'admission du gaz au brûleur de ces appareils permettait une ouverture tres rapide de la section de passage du gaz des le début de sa course de levée. Until now, this risk, in the case of water heaters or conventional fixed-power bath heaters, was considered insignificant and without consequence on the proper functioning of the appliance in so far as the gas intake valve burner of these devices allowed a very rapid opening of the gas passage section from the start of its lift stroke.

Avec l'apparition des appareils dits à puissance variable et, en particulier, avec ceux du type à ouverture du gaz proportionnelle au debit d'eau, on a été amené a prévoir des profils de clapet de commande gaz tels que l'ouverture du gaz soit très progressive en fonction de la levee dudit clapet, de telle sorte que la zone de fonctionnement possible entre la position clapet fermé et la position de ce meme clapet autorisant une arrive réduite du gaz au brûleur, corresponde à une zone de variation de debit d'eau plus étendue d'où une plus grande probabilité de pouvoir faire fonctionner ces appareils dans une zone où le débit gaz serait in férieur au debit minimum permettant un allumage et un interallumage corrects du brûleur et un risque beaucoup plus grand de voir du gaz non allumé debiter au brûleur.With the appearance of so-called variable power devices and, in particular, with those of the type with gas opening proportional to the water flow rate, it has been necessary to provide gas control valve profiles such as gas opening. either very gradually as a function of the lifting of said valve, so that the possible operating zone between the closed valve position and the position of this same valve allowing a reduced flow of gas to the burner, corresponds to a zone of variation in flow rate d more water hence a greater probability of being able to operate these devices in an area where the gas flow would be lower than the minimum flow allowing correct ignition and inter-ignition of the burner and a much greater risk of seeing gas not lit to flow to the burner.

En raison de ce risque certaines normes exigent déjà que les appareils du type à puissance variable proportionnelle au debit comportent un dispositif qui doit assurer l'ouverture et la fermeture brusque du gaz au brûleur lorsque le débit d'eau circulant dans l'appareil franchit, dans un sens et dans l'autre, des seuils ou des valeurs bien définies.Because of this risk, some standards already require that devices of the variable power type proportional to the flow rate include a device which must ensure the sudden opening and closing of the gas to the burner when the water flow circulating in the device crosses, back and forth, well-defined thresholds or values.

Parmi les dispositifs qui ont été imaginés pour résoudre ce problème, on connaft les dispositifs dits hydrauliques dans lesquels on utilise le début de la course de levée de a membrane différentielle pour entrainer, au moyen d'une liaison mécanique, la fermeture ou l'ouverture d'un orifice calibré par lequel on met en communication les chambres d'eau inférieures et superieures du mécanisme à membrane.Among the devices which have been devised to solve this problem, there are known the so-called hydraulic devices in which the start of the differential membrane lift stroke is used to cause, by means of a mechanical connection, the closing or opening. a calibrated orifice through which the lower and upper water chambers of the membrane mechanism are placed in communication.

Ces dispositifs hydrauliques connus, pour séduisants qu'ils soient, présentent malheureusement plusieurs inconvenients.These known hydraulic devices, attractive as they are, unfortunately have several drawbacks.

Ils ont d'abord un premier inconvénient grave qui est de prendre presque nécessairement la place qu'occupe l'organe de régulation de débit d'eau, présent sur tous les chauffe eau et les chauffe-bains, et déjà obligatoirement situé dans le mécanisme eau sous la membrane différentielle au mouvement de laquelle il est aussi lié mécaniquement.First, they have a first serious drawback which is to almost necessarily take up the space occupied by the water flow regulating member, present on all water heaters and bath heaters, and already necessarily located in the mechanism. water under the differential membrane to the movement of which it is also mechanically linked.

Un deuxieme inconvénient de ces dispositifs hydrauliques connu est qu'ils nécessitent, pour obtenir un fonctionnement correct, le respect de tolérances très serrées sur la fabrication et le montage, aussi bien de leur differents éléments que de ceux qui composent le mécanisme eau et gaz avec lequel ils coopèrent tres intimement.A second drawback of these known hydraulic devices is that, in order to obtain correct operation, compliance with very tight tolerances on manufacture and assembly, both of their different elements and of those which make up the water and gas mechanism with which they cooperate very intimately.

En particulier, la position de repos de la membrane qui constitue le point bas de depart de l'ouverture du clapet gaz, doit coïncider de manière très précise avec le début de la phase de precourse qui doit elle-même précéder l'ouverture brusque d'une fraction de la levée totale du clapet gaz, ouverture brusque consécutive elle-même à la variation brusque de la pression différentielle sur la membrane due à la fermeture de l'orifice calibré.In particular, the rest position of the diaphragm which constitutes the low starting point for opening the gas valve must coincide very precisely with the start of the precourse phase which must itself precede the abrupt opening d '' a fraction of the total lifting of the gas valve, abrupt opening itself consecutive to the abrupt variation of the differential pressure on the membrane due to the closing of the calibrated orifice.

Enfin, ces dispositifs hydrauliques ne peuvent être mis en oeuvre que dans des mécanismes eau à membrane différentielle spécialement redessinés et conçus à cet efet, ce qui veut dire que l'on doit réinvestir dans des nouveaux outillages.Finally, these hydraulic devices can only be implemented in water mechanisms with a differential membrane specially redesigned and designed for this purpose, which means that we must reinvest in new tools.

Le perfectionnement, objet de la présente invention, a pour résultat de supprimer tous les inconvénients connus des dispositifs hydrauliques en apportant à une valve à eau une caractéristique fonctionnelle nouvelle lui permettant de réaliser l'ouverture et la fermeture brusque du clapet gaz solidaire de la levée de la membrane différentielle.The improvement, object of the present invention, has the result of eliminating all the known drawbacks of hydraulic devices by providing a water valve with a new functional characteristic allowing it to carry out the abrupt opening and closing of the gas valve integral with the lifting of the differential membrane.

Suivant une autre caractéristique principale de l'invention, on dispose extérieurement à la valve à eau un autre petit boîtier comportant un obturateur additionnel en combinaison avec une petite membrane différentielle qui délimite deux chambres d'eau supérieure et inférieure mises en communication respectivement avec la chambre d'eau supérieure et la chambre d'eau inférieure de la valve à eau, par deux petites tubulures. According to another main characteristic of the invention, there is on the outside of the water valve another small housing comprising an additional shutter in combination with a small differential membrane which delimits two upper and lower water chambers placed in communication with the chamber respectively of upper water and the lower water chamber of the water valve, by two small tubes.

Selon une autre caractéristique de l'invention, le petit obturateur additionnel est agencé de telle sorte qu'il se ferme lorsque la petite membrane différentielle qui lui est reliée mecaniquement, se souleve contre la force de rappel déterminée d'un ressort sous l'effet d'une différentielle de pression apparaissant entre les deux chambres d'eau de la valve à eau de l'appareil.According to another characteristic of the invention, the small additional shutter is arranged in such a way that it closes when the small differential membrane which is mechanically connected to it, lifts against the determined restoring force of a spring under the effect a pressure differential appearing between the two water chambers of the device's water valve.

D'autres caractéristiques particulières et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante d'un exemple de réalisation en reference au dessin annexé qui représente une vue schematique en coupe de la valve à eau munie du boîtier additionnel.Other particular characteristics and advantages of the invention will appear on reading the following description of an exemplary embodiment with reference to the appended drawing which represents a schematic sectional view of the water valve provided with the additional box.

Le boîtier du mécanisme eau est constitué d'une coquille supérieure 1 et d'une coquille inferieure 2 entre lesquelles est tendue une membrane differentielle 3 délimitant deux chambres 4 et 5, membrane comportant sur sa face supérieure un disque de rigidite 6. La partie supérieure du boîtier au-dessus de la membrane représente un mécanisme eau tout- -fait classique dans lequel la membrane 3 reagit a la différentielle de pression créée par exemple par une pompe de circulation de l'eau non représentée. En appui sur le disque 6 se trouve la tige 7 de commande d'ouverture du clapet 8 d'admission du gaz aux brûleurs non représentés. Ce clapet est maintenu fermé contre son siege par le ressort 9 et obture la tubulure d'arrivée de gaz 10.The housing of the water mechanism consists of an upper shell 1 and a lower shell 2 between which is stretched a differential membrane 3 delimiting two chambers 4 and 5, membrane comprising on its upper face a stiffness disk 6. The upper part of the housing above the membrane represents a conventional all-purpose water mechanism in which the membrane 3 reacts to the pressure differential created for example by a water circulation pump not shown. Resting on the disc 6 is the rod 7 for controlling the opening of the valve 8 for admitting the gas to the burners, not shown. This valve is kept closed against its seat by the spring 9 and closes off the gas inlet pipe 10.

Un conduit d'arrive d'eau 11 debouche dans une petite chambre centrale 12 en communication par un orifice annulaire 13 avec la chambre 5. Un piston régulateur de debit d'eau 14, coulissant dans une chemise exterieure 15 est poussé par un petit ressort de rappel 16 en direction de son siège de fermeture qui entoure l'orifice annulaire 13.A water inlet pipe 11 opens into a small central chamber 12 in communication through an annular orifice 13 with the chamber 5. A water flow regulating piston 14, sliding in an outer jacket 15 is pushed by a small spring return 16 in the direction of its closing seat which surrounds the annular orifice 13.

La chemise 15 est fixée par vissage à l'intérieur du puits de la chambre 12 ; elle est démontable par au-dessous.The jacket 15 is fixed by screwing inside the well of the chamber 12; it can be dismantled from below.

Le piston régulateur 14 se prolonge par une barre 17 qui traverse l'orifice 13 et qui vient en appui contre la membrane 3. Le piston porte en outre une entretoise 18 de diame- tre plus faible que l'orifice 13.The regulating piston 14 is extended by a bar 17 which passes through the orifice 13 and which bears against the membrane 3. The piston also carries a spacer 18 of smaller diameter than the orifice 13.

La chambre inférieure 5 communique avec le conduit de sortie d'eau 19 par un orifice calibré 20 prevu dans le fond du bottier. Un petit conduit 21 égalise la pression entre la chambre supérieure 4 et le conduit de sortie 19.The lower chamber 5 communicates with the water outlet conduit 19 through a calibrated orifice 20 provided in the bottom of the case. A small conduit 21 equalizes the pressure between the upper chamber 4 and the outlet conduit 19.

Une languette flexible 22 fixée au fond du boîtier se termine par une fourche qui coiffe sans frottement la barre 17 du piston mais est en appui sur l'entretoise 18. Cette languette 22 est munie d'un petit orifice calibré 23 qui se superpose a l'orifice calibré 20 de telle sorte que dans la position représentee, la chambre 5 ne communique avec le conduit de sortie d'eau 19 que par la section de l'orifice calibré 23.A flexible tongue 22 fixed to the bottom of the housing ends in a fork which caps the bar 17 of the piston without friction but is supported on the spacer 18. This tongue 22 is provided with a small calibrated orifice 23 which is superimposed on the the calibrated orifice 20 so that, in the position shown, the chamber 5 communicates with the water outlet conduit 19 only through the section of the calibrated orifice 23.

Extérieurement à cette valve à eau 1, on dispose un autre bottier 24 renfermant aussi une membrane differentielle 25 qui delimite deux chambres ; une chambre inférieure 29 qu'un petit tube 26 de faible section relie à la chambre inférieure 5 de la valve à eau, et une chambre supérieure 27 qu'un autre petit tube 28 relie au conduit de sortie 19. La membrane 25 porte une pastille 32 munie d'un orifice central 33 faisant communiquer les chambres 29 et 27. Ladite pastille coopère avec un pointeau fileté d'obturation 31 dont la hauteur est réglable de l'extérieur par rapport au boitier 24. Un ressort de rappel 30 est en appui sur la pastille de la membrane. L'ensemble membrane-pointeau constitue l'obturateur additionnel du boitier 24, qui peut by-passer partiellement les chambres 5 et 4 du mecanisme de commande.Outside this water valve 1, there is another casing 24 also containing a differential membrane 25 which delimits two chambers; a lower chamber 29 which a small tube 26 of small section connects to the lower chamber 5 of the water valve, and an upper chamber 27 which another small tube 28 connects to the outlet conduit 19. The membrane 25 carries a pellet 32 provided with a central orifice 33 making the chambers 29 and 27 communicate. Said pellet cooperates with a threaded shutter needle 31 whose height is adjustable from the outside relative to the housing 24. A return spring 30 is supported on the patch of the membrane. The membrane-needle assembly constitutes the additional shutter of the housing 24, which can partially bypass the chambers 5 and 4 of the control mechanism.

Le dispositif fonctionne de la façon suivante
Lorsqu'on ouvre progressivement un robinet de puisage d'eau chaude, un débit d'eau dans le sens de la fleche s'établit dans le conduit 19, par Te petit orifice calibré 23, les chambres 5 et 12 et le conduit 11. Mais dans cette période de début de puisage un courant d'eau s'établit également dans l'autre boftier 24 par l'intermédiaire des petits tubes 26 et 28 et de l'orifice 33. The device works as follows
When a hot water drawing tap is gradually opened, a water flow in the direction of the arrow is established in the conduit 19, through the small calibrated orifice 23, the chambers 5 and 12 and the conduit 11. However, during this period of the start of drawing, a stream of water is also established in the other box 24 via the small tubes 26 and 28 and the orifice 33.

Si le débit de puisage augmente, la différence de pression entre l'arrivée d'eau à l'entrée 11 et le départ d'eau a la sortie 19 augmente également ; cette diffrence de pression se répercute aux chambres 29 et 27 du boîtier 24 auxquelles l'entrée et le départ d'eau sont raccor dées. De ce fait la membrane 25 se soulève à l'encontre de la force du ressort de rappel 30 jusqu'à ce que la tête du pointeau 31 obtenu l'orifice central 33. Cela se traduit par une augmentation immédiate de la differentielle de pression entre la chambre 5 en amont et la chambre 4 qui communique par le petit conduit 21 avec la sortie d'eau 19 et cela entraine par conséquent la brusque levée de la membrane 3 et l'ouverture du clapet.If the drawing flow increases, the pressure difference between the water inlet at the inlet 11 and the water outlet at the outlet 19 also increases; this pressure difference is reflected in the chambers 29 and 27 of the housing 24 to which the water inlet and outlet are connected. As a result, the membrane 25 lifts against the force of the return spring 30 until the head of the needle 31 obtains the central orifice 33. This results in an immediate increase in the pressure differential between the chamber 5 upstream and the chamber 4 which communicates via the small conduit 21 with the water outlet 19 and this consequently causes the sudden lifting of the membrane 3 and the opening of the valve.

La languette 22 s'est également levée dégageant l'orifice 20 et fixant la valeur de débit d'eau de puisage qui traverse l'appareil, indépendamment de la pression d'alimentation.The tongue 22 is also raised, releasing the orifice 20 and fixing the value of the flow rate of the draw-off water which passes through the device, independently of the supply pressure.

L'avantage de ce boîtier additionnel 24 est d'être un composant simple et petit pouvant être équipé d'une membrane classique, et se raccordant aisément a la valve à eau. Il est peu couteux et peut s'adapter a n'importe quelle valve à eau. The advantage of this additional box 24 is that it is a simple and small component which can be fitted with a conventional membrane, and which can be easily connected to the water valve. It is inexpensive and can adapt to any water valve.

Claims

Claims.

10 / Hydraulic device ensuring the opening and

abrupt closing of a gas inlet valve at

an instant water heater or bath burner

gas tanned and using a control mechanism

differential membrane gas characterized in

that we have externally to this mechanism a

additional shutter (31-33) in combination

with a differential membrane (25) which delimits

in a box (24) two water chambers (27-29)

put in communication respectively with the

chambers (5,4) of the control mechanism (1).

20 / Hydraulic device according to claim 1

characterized in that a first small tube (28)

connects the upper chamber (27) of the housing (24)

to the water outlet pipe (19) of the

control (1), and that a second small tube (26) connects

the lower water chamber (29) than the chamber (5)

lower than the membrane (3) of the com mechanism

order.

3 / Hydraulic device according to claim 1

characterized in that the additional shutter is

consisting of a threaded shutter needle (31)

intended to close the calibrated orifice (33) of a pastil

the (32) carried by the differential membrane (25)