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ROBERTSHAW-FULTON CONTROLS COMPANY, résidant à GREENSBURG (EoU.A.)
DISPOSITIF DE COMMANDE THERMOSTATIQUE.
La présente invention est relative aux systèmes de commande pour brûleurs à combustible gazeux et concerne plus particulièrement des systèmes de commande thermostatiques pour de tels brûleursL'objet principal de la pré- sente invention consiste à établir un appareil nouveau et perfectionné de ce type.
La présente invention s'applique particulièrement, sans toutefois y être limitée, à l'utilisation dans les chauffe-eau fonctionnant au gaz, et appareils analogues, dans lesquels les températures de l'eau doivent être con- trôlées dans des limites précises.On sait que des chauffe-eau doivent satis- faire à des consommations d'eau variables et que, dans n'importe quelle in- stallation, les dimensions du chauffe* . au nécessaire seront déterminées par le débit de pointe qui pourrait être imposé au système considéré. Etant donné que des consommations de pointe, telles qu'elles se présentent les jours de lessive, ne se produisent qu'à certains intervalles., un chauffe-eau de di- mensions suffisantes pour satisfaire à de telles demandes serait anti-écono- mique pendant les périodes de consommation normale.
Lex exigences anormales auxquelles un système de chauffage d'eau doit pouvoir faire face ne sont pas nécessairement limitées aux besoins représentés par des quantités d'eau plus élevées, à la température normale, mais peuvent également consister en la né- cessité de fournir momentanément de l'eau à une température plus élevée que la température normale, par exemple celle qui serait nécessaire en vue de l'opé- ration de rinçage d'une machine ménagère à laver la vaisselle. Il est donc évi- dent qu'il serait avantageux de prévoir un système de commande pour un chauffe- eau, qui pourrait être réglé de façon à préparer un seul réservoir plein d'eau chaude à une température plus élevée que celle qui est maintenue normalement.
La présente invention a pour objet d'établir un tel système de commande.
L'invention a en outre pour objet d'établir une commande ther- mostatique capable d'assurer une fourniture passagère d'un milieu chauffé à haute température, avec retour automatique au contrôle normal de la températu- re.
La présente invention vise à établir un système de commande pour
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combustible fluide, dans lequel l'écoulement du combustible est soumis au contrôle d'une soupape, laquelle est à son tour commandée par un mécanisme influencé par la température du milieu à chauffer. Des moyens sont prévus en vue de régler les températures qui déterminent l'actionnement de la soupape, ces moyens comprenant deux systèmes de réglage dont l'un est en action jus- qu'au moment où la température passagère élevée du milieu à chauffer est at- teinte, après quoi il devient inopérant, cependant que l'autre système de ré- glage devient opérant afin de régler la température en vue du fonctionnement normal.
Dans le mode d'exécution préféré de l'invention, le système de ré- glage présente la forme d'un nouveau dispositif à levier comportant un bras de levier interposé entre la soupape de commande et un élément influencé par la température, de telle manière que la position du centre de pivotement ou point d'appui de ce levier détermine la température à laquelle la soupape de commande est actionnée, la disposition étant telle que deux centres de pivote- ment coopèrent alternativement avec ce bras de levier. Pendant le fonctionne- ment normal, le bras de levier est en contact avec le premier point d'appui, lequel peut être réglé de façon à occuper une série de positions, en vue d'as- surer une gamme de réglage@ de température.
Pour obtenir le réglage passager de haute température le bras de levier est mis hors de contact d'avec le pre- mie@ point d'appui et est mis en contact avec le deuxième point d'appui, ce dernier contact pouvant être interrompu par l'intervention du mécanisme in- fluencé par la température du milieu à chauffer.
D'autres objectifs et avantages ressortiront de la description ci- après considérée en regard des'dessins annexés, dans lesquels:
La Figo 1 est une vue en coupe longitudinale d'un dispositif de commande dans lequel est incorporée la présente invention. la Fig. 2 est' une vue en coupe fragmentaire du dispositif repré- senté dans la Fig. 1, certains organes de ce dispositif étant dans une posi- tion différente.
La Fig. 3 est une vue en coupe fragmentaire du dispositif montré dans la Fig. 1, dans laquelle les organes occupent une position différente de celle des deux vues précédentes.
La Figo 4 est une vue en,perspective d'un détail; et
La Fig. 5 est une vue en bout d'un deuxième mode de réalisation de la présente invention, une partie du dispositif étant arrachée.
Robinet d'arrêt principal.
Comme on le voit en particulier dans la Fig. 1, le dispositif de commande selon l'invention comporte un boîtier 10 dont une extrémité est mu- nie d'une ouverture d'admission latérale 12 pour le combustible, tandis que l'autre extrémité présente une ouverture de sortie 14 pour le combustible. Un canal principal à combustible 16, qui traverse le boîtier 10, assure la oom- munication entre l'entrée 12 et la sortie 14. Conformément à la disposition habituelle dans de tels systèmes, des canalisations appropriées peuvent être prévues au raccord d'entrée 12 et au raccord de sortie 14, en vue de diriger le combustible, qui traverse le passage 16, vers un brûleur principal (non re- présenté) de l'appareil auquel le système de commande selon l'invention est appliqué.
Dans ces vues on voit que le passage entre le raccord d'entrée 12 et le raccord de sortie 14 est soumis au contrôle d'un robinet d'arrêt prin- cipal 18. Le robinet 18 est muni d'un passage angulaire 20, lequel peut être déplacé, en tournant le robinet 18 à la main, de façon à établir ou à inter- rompre la communication, à travers le passage 16, entre le raccord d'entrée 12 et le raccord de sortie 14. Une poignée ou un bouton 22 est fixé à l'extré- mité émergeante du robinet 18, ce bouton portant les repères habituels, pour indiquer la position d'ouverture et la position de fermeture, ces repères étant disposés de façon à coïncider sélectivement avec une aiguille 24 fixée
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au boîtier 10 en un endroit approprié..
Des moyens appropriés peuvent être utilisés en vue de limiter la rotation du robinet 18 à environ 180 degrés entre la position d'ouverture to- tale et celle de fermeture totale. Ainsi, le bouton 22 peut être évidé sur sa face inférieure, de manière à déterminer une partie annulaire 26 formant jante et comportant un évidement 28 en arc de cercle. Une paroi extrême de l'évide- ment 28 et une butée 30 entrent en contact, alternativement, avec les faces latérales de la plaque 31, laquelle est fixée d'une manière convenable à l'ai- guille 24, de façon à pénétrer dans l'évidement 28 et à servir de butée-limite dans le but décrit.
Un plongeur 32 émerge du boitier 10 et pénètre dans l'évidement 28.
Le bouton 22 est établi de façon à pouvoir se déplacer axialement par rapport au robinet 18 et présente sur sa face inférieure une partie non évidée ou plei- ne (non représentée), appelée à entrer en contact avec le plongeur 32 à la sui- te d'un déplacement axial du bouton 22, lorsque le robinet 18 occupe une posi- tion dans laquelle la partie pleine et le plongeur 32 sont alignés.
Mécanisme de la soupape de commande.
Le boîtier 10 est pourvu d'un siège de soupape annulaire 34, dis- posé de façon à former une intersection avec le passage à combustible allant du raccord d'entrée 12 au raccord de sortie 14 et passant par la chambre de soupape.16. Un bossage axial creux 36, formé à l'intérieur du siège de soupa- pe annulaire 34, constitue un guidage pour une tige de soupape creuse 38, la- quelle peut effectuer des mouvements de coulissement relatifs dans ce guidage.
Un corps de soupape à plateau 40 est monté sur la tige de soupape 38, de façon à se déplacer solidairement avec celle-ci par rapport au siège de soupape 4, entre la position d'ouverture et la position de fermeture. Le corps de soupape 40 est normalement sollicité vers le siège de soupape 34 par des moyens qui seront décrits ci-après d'une manière plus détaillée.
La tige de soupape creuse 38 contient un mécanisme à mouve- ment perdu constitué par un plongeur 42 et un ressort de charge 44 qui sert à solliciter un collier 46, prévu sur le plongeur 42, de façon à mettre ce col- lier en contact avec une douille 48 qui obture l'extrémité intérieure de la tige de soupape creuse 38. Le plongeur 42 émerge de la douille 48 en vue d'en- trer en contact cinématique avec les leviers de multiplication 50 d'un méca- nisme à déclic d'un type bien connu, comprenant un élément de poussée 52 qui sert à imprimer un mouvement à délie au corps de soupape 40.
L'élément de poussée 52 porte les moyens de commande de soupape, représentés ici sous la forme d'un bouton de poussée 54 qui émerge de l'enveloppe 10 de façon à être actionné par un mécanisme influencé par la chaleur, comme on le verra dans la suite.
Commande de la coupure automatique.
Des moyens thermoélectriques sont prévus en vue de déplacer le corps de soupape 40 jusqu'à la position de fermeture, lorsque certaines con- ditions s'établissent, par exemple, une défaillance de la flamme de veilleuse.
A cette fin, le boîtier 10 est évidé en un point intermédiaire entre le robinet d'arrêt principal 18 et la soupape de commande 40, en vue de recevoir une enveloppe d'électro-aimant 56. Cette enveloppe 56 contient un électro et l'armature qui lui est associée (non représentés), la disposition étant telle qu'une tige d'armature 58 émerge à l'extérieur de l'enveloppe d'électro 56, pour pénétrer dans le passage 16. La tige d'armature 58 est sol- licitée vers sa position libérée par rapport à l'électro au moyen d'un res- sort à boudin 60 qui agit entre la tige d'armature 58 et l'enveloppe d'électro 56. Le courant électrique nécessaire pour l'excitation de 1'électro peut être engendré par un thermocouple (non représenté) influencé par l'action de la cha- leur, de la manière bien connue dans la technique.
Dans les dispositifs thermoélectriques du type représenté ici, l'énergie électrique engendrée par le thermocouple influencé par l'action de
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la chaleur est insuffisant pour attirer l'armature et la tige d'armature 58 à partir de la position déclenchée, cette énergie étant cependant suffisante pour maintenir cette armature et cette tige dans la position attirée, après que l'o- pération d'armement habituelle a été effectuée. Par conséquent, il est fait usage de moyens d'armement commandés à la main et comprenant le plongeur 32 décrit précédemment, en vue de conduite l'opération d'armement. A cette fin, un dispositif à levier 62 est monté à pivotement, en un point intermédiaire entre ses extrémités, dans le passage 16, une extrémité de ce dispositif se situant entre la tige d'armature 58 et le plongeur 32.
L'extrémité opposée du disposi- tif à levier 62 se situe au-dessus du corps de soupape 40, un¯ressort à boudin
64 étant intercalé entre ces deux organes.Ainsi, le dispositif à levier 62 est normalement sollicité en vue de son contact avec la tige d'armature 58, cette sollicitation étant cependant insuffisante pour vaincre la tension du ressort
60 de la tige d'armature, à moins que le plongeur 32 ne soit actionné par une commande manuelle dans le sens de son enfoncement.
Réglage de la température.
Des moyens influencés par la chaleur et destinés à actionner le corps de soupape 40 par l'entremise du mécanisme à déclic 50-54 sont supportés par une boîte à thermostat 66 fixée à la paroi extérieure du boîtier 10 de n'im- porte quelle manière appropriée. La boîte 66 peut présenter une forme appro- priée quelconque permettant de fixer le boîtier de commande 10 au réservoir d'un chauffe@-eau. Les éléments habituels 68, 70 qui constituent le système "tige et tube*', émergent de la botte 68 et pénètrent dans le réservoir du chauf- fe-eau et, comme cela se pratique généralement dans de tels dispositifs, la tige 68 présente un coefficient de dilatation relativement peu élevé,
tandis que le tube 70 possède un coefficient de dilatation plus élevé? Sous l'influen- ce de la chaleur de l'eau contenue dans le réservoir,et vu la différence entre les coefficients de dilatation, l'élément 68 en forme de tige est amené à sor- tir partiellement de la boîte 66.
L'élément en forme de tige 68 du thermostat pénètre dans le bottier 10 sur le côté du bouton de poussée 54 et attaque des moyens de liaison qui ont été représentés ici sous la forme d'un levier de liaison 72 dont une extrémité de commande est supportée sur le bouton de poussée 54. L'ex- trémité opposée du levier 72 peut être attaquée par une vis de réglage 74 qui. traverse le boîtier 10 suivant un axe sensiblement parallèle à celui du corps de soupape 40. Un bouton de réglage 76 est supporté sur- la vis de réglage 74 afin de permettre un réglage sélectif de la température qui doit être mainte- nue par l'élément à tige et à tube 68, 70.
Un organe élastique, sous la forme d'une lame élastique 78, est supporté par le bouton de poussée 54 de façon à agir cinématiquement sur le levier 72, afin de maintenir ce dernier levier en contact avec le bouton de poussée 54 et de solliciter ce même levier en direc- tion de la vis de réglage 74.
Un levier coudé 80 est monté à pivotement sur des couteaux 81 im- médiatement au-dessus de l'extrémité libre du levier 72, dans une extension 82 de la botte à thermostat 66, ce levier coudé étant disposé de façon à être at- taqué par une extrémité d'un levier 84 dont le point d'appui 86 peut entrer en contact avec la boite à thermostat 66.
Le levier 84 peut être muni à une de ses extrémités d'une vis 85 appelée à assurer une liaison réglable avec le levier coudé 80. L'autre extrémité du. levier 84 est en contact avec un collier 88 fixé à la tige 68 du. thermostat, de façon à se déplacer solidairement avec cette ti- ge La partie médiane du levier 84 est munie d'une fente 89, dans laquelle - est engagée à coulissement une vis de mise en position 87 qui se visse dans la boite à thermostat 66, un jeu suffisant étant prévu entre la vis 87 et les. bords de la fente 89, de façon à permettre un mouvement de pivotement limité du levier 84 autour de son point d'appui 86.
Le levier coudé 80 est sollicité en vue de son ,!'contact avec le levier 84, par une lame élastique 90 fixée à l'extension 82'de la boîte à thermostat 66 de n'importe quelle manière appro- priée.
L'extrémité du levier coudé 80, opposée à l'extrémité de ce levier
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qui est en contact avec le levier 84, est munie d'un ergot 92 orienté latéra- lement et dont la surface d'extrémité 94 est inclinée par rapport à sa surface inférieure. Comme montré clairement dans les Figs 1 et 2, le levier coudé 80 et l'ergot 92 forment un système à détente ou à loquet, destiné à maintenir le le- vier de liaison 72 dans une position donnée, comme on le verra dans la suite.
La Fig. 4 montre un mode de réalisation préféré du levier coudé 80. Il est ce- pendant bien entendu que les techniciens de la branche peuvent concevoir d'au- tres modes d'exécution de ce levier.
Au cours du fonctionnement normal, la vis de réglage 74 est en con- tact avec le levier 72, de façon à constituer un point d'appui pour celui-ci.
Il est évident qu'une manipulation de la vis de réglage 74, en vue d'un dépla- cement axial de celle-ci, aura pour effet de déplacer le point d'appui du le- vier 72, de façon à modifier la distance dont la tige 68 doit se déplacer pour déterminer un actionnement du corps de soupape 40.Ainsi, la position du point d'appui du levier 72 détermine la température à laquelle le corps de soupape 40 sera actionné.
La partie filetée de la vis de réglage 74 présente une longueur suffisante pour permettre à cette vis de déplacer le levier 72 depuis la posi- tion représentée dans la Fig. 3 jusqu'à celle montrée dans la Fig. 2, dans la- quelle ce levier peut être engagé par l'ergot 92 prévu sur le levier coudé 80, afin que le levier 72 soit retenu dans cette position lorsque la vis de réglage est ramenée à la position montrée dans la Figo 1.
En considérant la Fig. 5 on voit que la construction de variante qui y est représentée, et dans laquelle les mêmes chiffres de référence dési- gnent des organes correspondants, diffère du mode de réalisation représenté dans les Figs. 1 à 4 par le fait qu'elle emploie des moyens différents pour amener le levier 72 en contact avec le levier coudé 80. Dans le mode de réali- sation montré dans la Fig. 5, le boîtier 10 est muni d'un bras 96 qui s'étend latéralement et dans lequel est supportée à coulissement une tige de poussée 98 dont l'axe est disposé sensiblement dans une direction parallèle à celle de l'axe du corps de soupape 40. Une extrémité de la tige de poussée 98 porte un bouton-poussoir 100, tandis que son autre extrémité est réunie à une extrémité d'un levier 102.
L'autre extrémité du levier 102 est montée à pivotement dans une patte appropriée 104, formée sur le boîtier 10 est disposée de telle façon que le levier 102 se trouve orienté transversalement par rapport à ce boîtier et se situe au-dessous du levier 72.
Le levier 102 est sollicité, dans le sens de son éloignement du levier 72, par un ressort à boudin 106 qui agit entre le bouton-poussoir 100 et le bras 96 formé sur le boîtier 10. Il est bien évident qu'un actionnement à la main de la tige de poussée 96, à l'encontre de la tension du ressort 106, aura pour effet de déplacer le levier 102 de façon à le mettre en contact avec le levier 72 et à déplacer ce dernier levier de fagon à le mettre en contact avec l'ergot 92 du levier coudé 80.
Fonctionnement.
On supposera que le dispositif de commande représenté se trouve dans son état de fonctionnement normal, dans lequel le robinet principal 18 occupe la position d'ouverture, tandis que la tige d'armature 58 occupe sa po- sition de retrait,comme représenté dans la Fig. 1. Comme il a déjà été indi- qué plus haut, lorsque le dispositif de commande est dans la position de fonc- tionnement normale, la vis de réglage 74 de ce dispositif est en contact avec le levier 72, de façon à constituerun point d'appui pour celui-ci, la dispo- sition; étant telle que la mise au point de cette vis de réglage détermine la température de l'eau dans le réservoir du chauffe-eau.
Lorsqu'on désire dispo- ser d'un seul réservoir rempli d'eau, à une température supérieure à la tempé- rature normalement maintenue, on manipule la vis de régla.ge 74 de façon à la déplacer axialement vers l'intérieur (comme montré dans la Fig. 2) cela d'une distance suffisante pour mettre le levier 72 en contact avec l'ergot 92 du le- vier coudé 80.
En se déplaçant vers le haut, l'extrémité du levier 72 entre en
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contact avec la surface 94 de l'ergot 92, de façon à provoquer le déplacement du levier coudé 80 dans une direction opposée à celle des aiguilles d'une mon- tre, autour des couteaux 81 de ce levier et à l'encontre de la tension de la lame élastique 90. Tout déplacement ultérieur vers le haut de l'extrémité du levier 92 aura pour effet de déplacer l'extrémité de ce levier de façon à la mettre hors de contact d'avec la surface 94 de l'ergot 92. Le levier coudé 80, agissant sous la tension de la lame élastique 90, ,se déplace dans le sens des aiguilles d'une montre autour de ses couteaux 81, de façon à amener l'ergot 92 au-dessous de l'extrémité du levier 72.
De cette façon, le levier coudé 80 et l'ergot 92 constituent ensemble un système à loquet destiné à retenir le levier 72 dans une position déterminée d'avance, à la suite de quoi la vis de réglage 74 peut être ramenée à sa position normale, cependant que les divers organes du dispositif de commande demeurent dans leurs positions représentées dans la Fig. 1.
Lorsque le levier 72 se trouve dans la position représentée dans la Fig. 1 l'ergot 92 forme un point d'appui pour ce levier et agit de façon à ajuster une distance déterminée que la tige 68 doit franchir afin de produire une diminution de la pression sur le bouton de poussée 58 et permettre au corps de soupape 40 de retourner à sa position de fermeture sous l'effet des organes qui le sollicitent, ce qui correspond à la mise au point d'une tempé- rature déterminée à laquelle le corps de soupape 40 sera actionné. Il est bien entendu que le corps de soupape 40 restera dans la position d'ouverture, de façon que le combustible puisse affluer vers le brûleur, jusqu'à ce que l'eau contenue dans le réservoir du chauffe-eau aura atteint la température déterminée en question.
Lorsque la température de l'eau contenue dans le réservoir du chauffe-eau atteint la valeur correspondant à la mise au point- du levier 72, la tige 68 aura été déplacée vers le haut par le tube 70, en voie de dilatation, ce qui aura pour effet de réduire l'effort exercé par cette tige sur le mé- canisme à déclic 50-54 par l'entremise du levier 72, cette réduction étant suf- fisante pour permettre à la soupape 40 de se déplacer de façon à occuper sa position de fermeture, tandis que le collier 88, solidaire de la tige 68, aura été déplacé vers le haut d'une distance suffisante pour produire le déplace- ment du levier 84 vers le haut par rapport à la vis de mise en position 87 et de telle manière que le point d'appui 86 du levier 84 soit amené à entrer en contact avec la boite à thermostat 66.Lorsque,
dans la suite, la température de l'eau dans le réservoir subit une légère hausse, il en résultera un mouve- ment de pivotement du levier 84 autour de son point d'appui 86,.'dans le sens des aiguilles d'une montre. Ce déplacement du levier 84 sera transmis au le- vier coudé 80 par l'intermédiaire de la vis de réglage 85, de façon à provo- quer un déplacement du levier coudé 80 autour de ses couteaux 81, à l'encon- tre des aiguilles d'une montre, ce mouvement ayant pour effet de libérer l'ex- trémité du levier 72 et à permettre à cette extrémité de se déplacer, sous l'effet de la tension de la lame élastique 78, à l'encontre des aiguilles d'une montre, autour du bouton de poussée 54, de telle manière que cette ex- trémité entre en contact avec la vis de réglage 74, c'est-à-dire,
vient occuper la position représentée dans la Fig. 3. Le dispositif de commande continue dé- sormais à régler la température de l'eau dans le réservoir du chauffe-eau en conformité avec la mise au point de la vis de réglage 74 cela jusqu'au moment ou le levier 72 est à nouveau actionné à la main en vue d'être amené dans la position d'encliquetage avec l'ergot 92.
Il est bien entendu que la vis de réglage 85 peut être manipulée en vue de déterminer la température à laquelle l'ergot 92 se dégagera du le- vier 72. Cette température peut être réglée à une valeur inférieure à celle qui correspond à la mise au point du levier 72 lorsque ce dernier est en pri- se avec l'ergot 92, la disposition étant telle que, lorsque la température est réglée de cette façon, le relâchement du levier 72 par l'ergot 92 aura pour ef- fet la fermeture de la soupape 40.
Le fonctionnement du mode de réalisation selon la Fig. 5 est ana- logue à celui décrit plus haut, dont il ne diffère que par le fait que le dé- placement du levier 72 en vue de son entrée en contact de verrouillage avec l'ergot 92 est assuré par la tige de poussée 98 et par le levier 102. Lorsqu'on
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adopte une telle disposition, l'ajustement normal de la température à l'aide de la vis de réglage 74 ne doit pas être dérangéo
Il ressort de ce qui précède que les modes de réalisation de l'invention représentés dans les dessins constituent des systèmes de commande thermostatiques nouveaux et perfectionnés et, par conséquent, permettent d'at- teindre les objectifs de 3'invention.
D'autre part, il est évident pour tout tech- nicien de la branche que les modes de réalisation représentés peuvent être changés et modifiés de diverses manières ou que leurs particularités peuvent être incorporées, séparément ou ensemble, dans d'autres combinaisons que celles représentées, le tout sans s'écarter de l'esprit de l'invention ni renoncer aux avantages de celle-ci et que, par conséquent, les discriptions de la présente n'ont été faites qu'à titre illustratif, de sorte que l'invention n'est pas li- mitée à celles-ci
REVENDICATIONS.
1. Mécanisme de réglage de température destiné à un appareil de chauffage et muni d'organes obturateurs ou soupapes, destinés à déterminer l'ad- mission d'un agent générateur de chaleur à cet appareil, ainsi que des moyens amenés à contrôler les organes obturateurs à la suite du fait que le milieu ap- pelé à être chauffé dans l'appareil de chauffage a atteint une température dé- terminée d'avance, ce mécanisme de commande étant caractérisé en ce que les dits moyens de contrôle comportent un organe d'actionnement de soupape, auquel sont associés cinématiquement des moyens réglables pouvant être réglés de fa- çon à déterminer l'intervention du dit organe d'actionnement de soupape lorsque le dit milieu atteint l'une ou l'autre de deux températures sélectées d'avance.
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ROBERTSHAW-FULTON CONTROLS COMPANY, residing in GREENSBURG (EoU.A.)
THERMOSTATIC CONTROL DEVICE.
The present invention relates to control systems for gaseous fuel burners and more particularly relates to thermostatic control systems for such burners. The main object of the present invention is to provide a new and improved apparatus of this type.
The present invention is particularly applicable, but not limited to use in gas-fired water heaters, and the like, in which the water temperatures must be controlled within precise limits. knows that water heaters must satisfy varying water consumption and that, in any installation, the dimensions of the heater *. as necessary will be determined by the peak flow that could be imposed on the system in question. Since peak consumptions, such as they occur on laundry days, only occur at certain intervals, a water heater of sufficient dimensions to meet such demands would be uneconomical. during periods of normal consumption.
The abnormal demands which a water heating system must be able to cope with are not necessarily limited to the needs represented by higher quantities of water at normal temperature, but may also consist of the need to temporarily supply water. water at a temperature higher than the normal temperature, for example that which would be necessary for the rinsing operation of a household dishwashing machine. It is therefore evident that it would be advantageous to provide a control system for a water heater, which could be adjusted so as to prepare a single tank full of hot water at a temperature higher than that which is normally maintained. .
The object of the present invention is to establish such a control system.
A further object of the invention is to provide a thermostatic control capable of providing a transient supply of a heated medium to high temperature, with automatic return to normal temperature control.
The present invention aims to establish a control system for
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fluid fuel, in which the flow of fuel is subject to the control of a valve, which in turn is controlled by a mechanism influenced by the temperature of the medium to be heated. Means are provided for regulating the temperatures which determine the actuation of the valve, these means comprising two regulating systems, one of which is in action until the moment when the high transient temperature of the medium to be heated is reached. - tint, after which it becomes inoperative, while the other control system becomes operative in order to regulate the temperature for normal operation.
In the preferred embodiment of the invention, the adjustment system takes the form of a novel lever device comprising a lever arm interposed between the control valve and an element influenced by the temperature, in such a way that the position of the pivot center or fulcrum of this lever determines the temperature at which the control valve is actuated, the arrangement being such that two pivot centers cooperate alternately with this lever arm. During normal operation, the lever arm is in contact with the first fulcrum, which can be adjusted to occupy a series of positions, in order to provide a temperature adjustment range.
To obtain the passenger's high temperature setting, the lever arm is put out of contact with the first fulcrum and is brought into contact with the second fulcrum, the latter contact being able to be interrupted by the intervention of the mechanism influenced by the temperature of the medium to be heated.
Other objectives and advantages will emerge from the description below considered with reference to the appended drawings, in which:
Figo 1 is a longitudinal sectional view of a control device in which the present invention is incorporated. Fig. 2 is a fragmentary sectional view of the device shown in FIG. 1, certain parts of this device being in a different position.
Fig. 3 is a fragmentary sectional view of the device shown in FIG. 1, in which the members occupy a position different from that of the two previous views.
Figo 4 is a perspective view of a detail; and
Fig. 5 is an end view of a second embodiment of the present invention, part of the device being cut away.
Main shut-off valve.
As can be seen in particular in FIG. 1, the control device according to the invention comprises a housing 10, one end of which is provided with a lateral inlet opening 12 for the fuel, while the other end has an outlet opening 14 for the fuel. A main fuel channel 16, which passes through the housing 10, provides communication between the inlet 12 and the outlet 14. In accordance with the usual arrangement in such systems, suitable pipes may be provided at the inlet connection 12. and at the outlet connection 14, in order to direct the fuel, which passes through the passage 16, to a main burner (not shown) of the apparatus to which the control system according to the invention is applied.
In these views it can be seen that the passage between the inlet fitting 12 and the outlet fitting 14 is subject to the control of a main shut-off valve 18. The tap 18 is provided with an angular passage 20, which can be moved, by turning the tap 18 by hand, so as to establish or interrupt communication, through the passage 16, between the inlet fitting 12 and the outlet fitting 14. A handle or a button 22 is fixed to the emerging end of the tap 18, this button bearing the usual markings, to indicate the open position and the closed position, these marks being arranged so as to selectively coincide with a fixed needle 24.
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to the housing 10 in a suitable place.
Appropriate means can be used to limit the rotation of the valve 18 to about 180 degrees between the fully open and fully closed position. Thus, the button 22 can be hollowed out on its lower face, so as to determine an annular part 26 forming a rim and comprising a recess 28 in the shape of a circular arc. An end wall of the recess 28 and a stopper 30 come into contact, alternately, with the side faces of the plate 31, which is suitably fixed to the needle 24, so as to penetrate into it. the recess 28 and to serve as a limit stop for the purpose described.
A plunger 32 emerges from the housing 10 and enters the recess 28.
The button 22 is established so as to be able to move axially with respect to the valve 18 and has on its underside an unhollowed or solid part (not shown), called to come into contact with the plunger 32 as follows. an axial displacement of the button 22, when the valve 18 occupies a position in which the solid part and the plunger 32 are aligned.
Control valve mechanism.
The housing 10 is provided with an annular valve seat 34, arranged to intersect with the fuel passage from the inlet fitting 12 to the outlet fitting 14 and passing through the valve chamber. 16. A hollow axial boss 36, formed inside the annular valve seat 34, provides a guide for a hollow valve stem 38, which can perform relative sliding movements in this guide.
A plate valve body 40 is mounted on the valve stem 38, so as to move integrally therewith with respect to the valve seat 4, between the open position and the closed position. The valve body 40 is normally biased towards the valve seat 34 by means which will be described in more detail below.
The hollow valve stem 38 contains a lost motion mechanism consisting of a plunger 42 and a load spring 44 which serves to bias a collar 46, provided on the plunger 42, so as to bring this collar into contact with it. a bush 48 which seals the inner end of the hollow valve stem 38. The plunger 42 emerges from the bush 48 to come into kinematic contact with the multiplication levers 50 of a click mechanism. a well known type comprising a thrust member 52 which serves to impart a free movement to the valve body 40.
The push member 52 carries the valve control means, shown here as a push button 54 which emerges from the casing 10 so as to be actuated by a heat influenced mechanism, as will be seen. in the following.
Automatic shutdown control.
Thermoelectric means are provided to move the valve body 40 to the closed position when certain conditions arise, for example, failure of the pilot flame.
To this end, the housing 10 is hollowed out at an intermediate point between the main shut-off valve 18 and the control valve 40, in order to receive an electromagnet envelope 56. This envelope 56 contains an electro and the control valve. armature associated with it (not shown), the arrangement being such that an armature rod 58 emerges outside the electro casing 56, to enter the passage 16. The armature rod 58 is solicited towards its released position with respect to the electro by means of a coil spring 60 which acts between the reinforcing rod 58 and the electro casing 56. The electric current necessary for the excitation electro can be generated by a thermocouple (not shown) influenced by the action of heat, as well known in the art.
In thermoelectric devices of the type shown here, the electrical energy generated by the thermocouple influenced by the action of
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the heat is insufficient to attract the armature and the armature rod 58 from the triggered position, this energy being however sufficient to maintain this armature and this rod in the attracted position, after the cocking operation usual has been carried out. Consequently, use is made of arming means controlled by hand and comprising the plunger 32 described above, with a view to carrying out the arming operation. To this end, a lever device 62 is pivotally mounted, at an intermediate point between its ends, in the passage 16, one end of this device lying between the reinforcing rod 58 and the plunger 32.
The opposite end of the lever device 62 is above the valve body 40, a coil spring
64 being interposed between these two members. Thus, the lever device 62 is normally biased with a view to its contact with the reinforcing rod 58, this bias being however insufficient to overcome the tension of the spring
60 of the reinforcing rod, unless the plunger 32 is actuated by a manual control in the direction of its depression.
Temperature adjustment.
Heat-influenced means for actuating the valve body 40 through the click mechanism 50-54 are supported by a thermostat box 66 attached to the outer wall of the box 10 in any way. appropriate. Box 66 may be of any suitable shape for securing control box 10 to the tank of a water heater. The usual elements 68, 70 which constitute the "rod and tube * 'system, emerge from the boot 68 and enter the boiler tank and, as is generally done in such devices, the rod 68 has a relatively low coefficient of expansion,
while the tube 70 has a higher coefficient of expansion? Under the influence of the heat of the water contained in the reservoir, and in view of the difference between the expansion coefficients, the rod-shaped element 68 is made to partially emerge from the box 66.
The rod-shaped element 68 of the thermostat enters the housing 10 on the side of the push button 54 and engages the connecting means which have been shown here in the form of a connecting lever 72 of which one control end is supported on push button 54. The opposite end of lever 72 can be engaged by a set screw 74 which. passes through housing 10 along an axis substantially parallel to that of valve body 40. An adjustment knob 76 is supported on adjustment screw 74 to allow selective adjustment of the temperature to be maintained by the element. with rod and tube 68, 70.
An elastic member, in the form of an elastic blade 78, is supported by the push button 54 so as to act kinematically on the lever 72, in order to keep the latter lever in contact with the push button 54 and to urge this lever. same lever in direction of adjusting screw 74.
An angled lever 80 is pivotally mounted on knives 81 immediately above the free end of lever 72, in an extension 82 of the thermostat boot 66, this angled lever being disposed so as to be attacked. by one end of a lever 84 whose fulcrum 86 can come into contact with the thermostat box 66.
The lever 84 can be provided at one of its ends with a screw 85 called to provide an adjustable connection with the elbow lever 80. The other end of the. lever 84 is in contact with a collar 88 attached to the rod 68 of the. thermostat, so as to move together with this rod The middle part of lever 84 is provided with a slot 89, in which - is slidably engaged a positioning screw 87 which is screwed into the thermostat box 66 , sufficient clearance being provided between the screw 87 and the. edges of the slot 89, so as to allow a limited pivoting movement of the lever 84 around its fulcrum 86.
The elbow lever 80 is biased into contact with the lever 84 by a resilient blade 90 attached to the extension 82 'of the thermostat box 66 in any suitable manner.
The end of the angled lever 80, opposite the end of this lever
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which is in contact with the lever 84, is provided with a lug 92 oriented laterally and whose end surface 94 is inclined relative to its lower surface. As clearly shown in Figs 1 and 2, the angled lever 80 and the lug 92 form a trigger or latch system, intended to hold the link lever 72 in a given position, as will be seen below. .
Fig. 4 shows a preferred embodiment of the angled lever 80. It is, however, understood that technicians in the field can conceive of other embodiments of this lever.
During normal operation, the adjustment screw 74 is in contact with the lever 72, so as to constitute a fulcrum for the latter.
It is obvious that a manipulation of the adjustment screw 74, with a view to an axial displacement thereof, will have the effect of moving the fulcrum of the lever 72, so as to modify the distance. whose rod 68 must move to determine actuation of the valve body 40. Thus, the position of the fulcrum of the lever 72 determines the temperature at which the valve body 40 will be actuated.
The threaded portion of adjustment screw 74 is of sufficient length to allow this screw to move lever 72 from the position shown in FIG. 3 up to that shown in FIG. 2, in which this lever can be engaged by the lug 92 provided on the angled lever 80, so that the lever 72 is retained in this position when the adjustment screw is returned to the position shown in Figo 1.
Considering FIG. It can be seen that the alternative construction shown therein, and in which the same reference numerals denote corresponding members, differs from the embodiment shown in Figs. 1 to 4 in that it employs different means to bring the lever 72 into contact with the elbow lever 80. In the embodiment shown in FIG. 5, the housing 10 is provided with an arm 96 which extends laterally and in which is slidably supported a push rod 98 whose axis is disposed substantially in a direction parallel to that of the axis of the valve body 40. One end of the push rod 98 carries a push button 100, while its other end is joined to one end of a lever 102.
The other end of the lever 102 is pivotally mounted in a suitable tab 104, formed on the housing 10 is disposed such that the lever 102 is oriented transversely to this housing and is located below the lever 72.
The lever 102 is biased, in the direction of its distance from the lever 72, by a coil spring 106 which acts between the push button 100 and the arm 96 formed on the housing 10. It is obvious that an actuation at the hand of the push rod 96, against the tension of the spring 106, will have the effect of moving the lever 102 so as to bring it into contact with the lever 72 and to move the latter lever so as to put it in contact. contact with the lug 92 of the angled lever 80.
Operation.
It will be assumed that the control device shown is in its normal operating state, in which the main valve 18 occupies the open position, while the armature rod 58 occupies its retracted position, as shown in figure Fig. 1. As already indicated above, when the control device is in the normal operating position, the adjustment screw 74 of this device is in contact with the lever 72, so as to constitute a point of contact. support for this, the provision; being such that the focus of this adjustment screw determines the temperature of the water in the water heater tank.
When it is desired to have a single tank filled with water, at a temperature higher than the temperature normally maintained, the adjustment screw 74 is manipulated so as to move it axially inward (as shown in Fig. 2) this by a sufficient distance to bring the lever 72 into contact with the lug 92 of the elbow lever 80.
By moving upwards, the end of the lever 72 comes into
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contact with the surface 94 of the lug 92, so as to cause the displacement of the angled lever 80 in a direction opposite to that of the hands of a watch, around the knives 81 of this lever and against the tension of the elastic blade 90. Any subsequent upward movement of the end of the lever 92 will have the effect of moving the end of this lever so as to put it out of contact with the surface 94 of the lug 92 The angled lever 80, acting under the tension of the elastic blade 90, moves clockwise around its knives 81, so as to bring the lug 92 below the end of the blade. lever 72.
In this way, the angled lever 80 and the lug 92 together constitute a latch system for retaining the lever 72 in a predetermined position, after which the adjusting screw 74 can be returned to its normal position. , while the various members of the control device remain in their positions shown in FIG. 1.
When the lever 72 is in the position shown in FIG. 1 the lug 92 forms a fulcrum for this lever and acts to adjust a determined distance that the rod 68 must cross in order to produce a decrease in the pressure on the push button 58 and allow the valve body 40 to return to its closed position under the effect of the members which request it, which corresponds to the setting of a determined temperature at which the valve body 40 will be actuated. It is understood that the valve body 40 will remain in the open position, so that the fuel can flow to the burner, until the water contained in the tank of the water heater has reached the determined temperature. in question.
When the temperature of the water contained in the tank of the water heater reaches the value corresponding to the adjustment of the lever 72, the rod 68 will have been moved upwards by the tube 70, in the process of expansion, which will have the effect of reducing the force exerted by this rod on the click mechanism 50-54 via the lever 72, this reduction being sufficient to allow the valve 40 to move so as to occupy its position. closed position, while the collar 88, integral with the rod 68, will have been moved upwards by a sufficient distance to cause the lever 84 to move upwards with respect to the setting screw 87 and in such a way that the fulcrum 86 of the lever 84 is brought into contact with the thermostat box 66.
in the following, the temperature of the water in the reservoir undergoes a slight increase, this will result in a pivoting movement of the lever 84 around its fulcrum 86,. 'in the direction of clockwise. . This movement of the lever 84 will be transmitted to the elbow lever 80 via the adjustment screw 85, so as to cause a movement of the elbow lever 80 around its knives 81, against the needles. of a watch, this movement having the effect of releasing the end of the lever 72 and of allowing this end to move, under the effect of the tension of the elastic blade 78, against the needles d a watch, around the push button 54, such that this end comes into contact with the adjusting screw 74, that is to say,
comes to occupy the position shown in FIG. 3. The controller now continues to adjust the temperature of the water in the water heater tank in accordance with the focus of the adjustment screw 74 until the moment when the lever 72 is again. actuated by hand in order to be brought into the latching position with the lug 92.
It is understood that the adjustment screw 85 can be manipulated in order to determine the temperature at which the lug 92 will disengage from the lever 72. This temperature can be adjusted to a value lower than that which corresponds to the setting. point of the lever 72 when the latter is engaged with the lug 92, the arrangement being such that, when the temperature is adjusted in this way, the release of the lever 72 by the lug 92 will have the effect of closing of valve 40.
The operation of the embodiment according to FIG. 5 is analogous to that described above, from which it differs only by the fact that the movement of the lever 72 with a view to its coming into locking contact with the lug 92 is ensured by the push rod 98 and by lever 102. When
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adopts such an arrangement, the normal temperature adjustment using the adjustment screw 74 should not be disturbed.
It will be seen from the foregoing that the embodiments of the invention shown in the drawings constitute new and improved thermostatic control systems and, therefore, achieve the objects of the invention.
On the other hand, it is obvious to any person skilled in the art that the embodiments shown can be changed and modified in various ways or that their features can be incorporated, separately or together, in other combinations than those shown. , all without departing from the spirit of the invention or giving up the advantages thereof and that, therefore, the discriptions herein have been made for illustrative purposes only, so that the invention is not limited to these
CLAIMS.
1. Temperature regulating mechanism intended for a heating appliance and provided with shut-off members or valves, intended to determine the admission of a heat-generating agent to this appliance, as well as the means required to control the organs shutters as a result of the fact that the medium to be heated in the heating apparatus has reached a pre-determined temperature, this control mechanism being characterized in that said control means comprise a device for valve actuation, with which are kinematically associated adjustable means which can be adjusted so as to determine the intervention of said valve actuator when said medium reaches one or the other of two selected temperatures of advanced.