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APPAREIL DE COMMANDE PERFECTIONS DE BRULEUR A COMBUSTIBLE Il.
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La présente invention concerne un appareil dé- tecteur de flamme destiné à être utilisé en particulier dans des systèmes de commande électriques pour. brûleurs à combustible.
On utilise les détecteurs électroniques de flam- me dans un équipement de protection de combustion qui est utiliser pour régler le fonctionnement correct d'un ensem - ble dssocié de brûleur à combustible. Dans le mode habi- tuel de fonctionnement d'un tel équipement, un relais dit de flamme est excité ou est désexcité par le circuit du détecteur de flamme suivant que la flamme existe ou n'exis- te pas au brûleur. Un moyen d'allumage destiné à établir une flamme au brûleur se trouve sous la commande de l'é- quipement de protection de combustion et ne peut être exci- té que lorsque le relais de flamme est désexcité pour in- diquer l'absence de la flamme, le relais de flamme étant excité et déconnectant le moyen d'allumage dès qu'une flamme est détectée.
Egalement, lorsque le relais est dé- sexcité pour indiquer l'absence d'une flamme, une minuterie ou coupe-circuit de sécurité agit de façon à arrêter l'en- semble et à interrompre l'alimentation en combustible du brûleur si une flamme n'est pas établie en une période de temps préalablement déterminée.
Les détecteurs électroniques de flamme utilisent des dispositifs électroniques qui peuvent éventuellement ne pas fonctionner au cas où une flamme est indiquée de façon erronée. Par suite, une caractéristique dite d'a- morçage sûr ou de vérification constitue une particulari- té avantageuse à incorporer dans de tels détecteurs élec- troniques de flamme.
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Suivant la présente invention, on prévoit un appareil détecteur de flamme comprenant un relais de flamme, un détecteur de flamme tel qu'une cellule photoélectrique et un réseau électronique pour recevoir un signal d'entrée provenant du détecteur de flamme et pour exciter ou dé- sexciter le relais de flamme suivant que le signal d'entrée provenant du détecteur de flamme indique la présence ou l'absence d'une flamme, dans lequel le réseau électroni- que comprend deux étages électroniques présentant les cir- cuits électroniques séparés pour leur fournir une tension de fonctionnement, un des étages constituant un étage d'entrée pour recevoir le signal d'entrée provenant du détecteur de flamme, tandis que l'autre est un étage de sortie commandant le relais de flamme et qui est lui-même commandé par l'état de sortie de l'étage d'entrée,
le relais de flamme commande des contacts associés au circuit d'alimentation en tension de fonctionnement de l'étage d'entrée, et l'état de sortie de l'étage d'entrée lorsqu'il ne reçoit pas de tension de fonctionnement correspond à son état de sortie lorsqu'il est en fonctionnement et qu'une flamme est en cours de détection, de sorte que lorsqu'une tension de fonctionnement est appliquée à l'étage de sor- tie seulement en l'absence d'une flamme, lesdits contacts sont actionnés par le relais de flamme pour appliquer la tension de fonctionnement à l'étage,d'où il résulte un changement del'état de sortie de l'étage d'entré sou3 l'effet duquel l'étage de sortie ramène le relais de flamme à son état initial,
un moyen étant prévu pour main- tenir l'alimentation en tension de fonctionnement de l'é- tage d'entrée lorsque le relais de flamme est ainsi ra- mené à son état initial.
Grâce à cet lagencamentat, lorsque l'appareil est utilisé dans un système de commande d'un ensemble de brû- leur à combustible, le circuit du détecteur est vérifié
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automatiquement lors de l'amorçage. A l'amorçage du système, il n'existe naturellement pas de flamme au brûleur; une tension de fonctionnement n'est appliquée qu'à l'étage de sortie du réseau électronique, et attendu que l'état de sortie de l'étage d'entrée est le même que lorsqu'aucune tension de fonctionnement ne lui est appliquée, comme ce serait le cas si une flamme était présente, l'étage d'en- trée simule la présence d'une flamme pour l'étage, de sortie, qui par conséquent actionne le relais de flamme.
Après le fonctionnement du relais de flamme, le circuit d'alimentation de l'étage d'entrée est fermé et l'étage d'entrée est alors susceptible de fournir un signal de sortie indiquant l'absence d'une flamme, après quoi le relais de flamme est ramené à son état initial. Toutefois, re- aavant que le relais de flamme/vienne à cet état, un moyen supplémentaire est entré en action lors de la fermeture du circuit d'alimentation de l'étage d'entrée pour assurer la continuité de cette alimentation. L'ensemble de brû- leur proprement dit ne peut être excité que si les circuits fonctionnent correctement de manière à réaliser cette suc- cession parfaitement.
D'autres avantages et caractéristiques de l'in- vention ressortiront de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple d'une forme de réalisation en se référant au dessin annexé qui représente un schéma de montage d'un système de commande de brûleur à combustible.
L'appareil représenté sur le dessin comprend trois constituants fondamentaux. Le premier de ces con- stituants est un détecteur électronique 10 de flamme pré- sentant des tubes à décharge électronique 11 et 12. Le détecteur 10 de flamme est en principe un amplificateur à deux étages dans lequel le tube à décharge 11 forme le premier étage et le tube 12 le second étage. L'entrée du tube 11 est commandé par une cellule photoélectrique 13 sensible à un état, le tube présente une charge de sortie
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sous forme d'une résistance 14 qui est connectée pour commander l'entrée du tube 12. La sortie du tube 12 commande un relais de flamme 15 présentant un enroulement d'excitation 16 et des commutateurs 17, 18, 19, et 20.
Avec l'appareil tel qu'il est représenté, le relais de flamme 15 est désexcité, et les commutateurs 17 et 19 sont ouverts tandis que les commutateurs 18 et 20 sont fermés.
Le second constituant fondamental de l'appareil est un réseau de commande 21 qui est sensible à la néces- sité de faire fonctionner un ensemble de brpûleur à combus- tible comme indiqué par un commutateur 22 actionné par un bilame. Le commutateur 22 commande l'excitation d'un relais de commande 23 du brûleur principal présentant un enroule- ment 24 et des commutateurs 25 et 26. Dans ce cas de nou- veau, le relais 23 est représenté dans son état désexcité dans lequel les commutateurs 25 et 26 sont ouverts. Un coupe-circuit de sécurité 27 est prévu sous la forme d'un commutateur de sécurité actionné par bilame, présentant des contacts normalement fermés 28, un bilame 29 et un réchauffeur 30 de bilame.
Dans le réseau de commande 21 est également incorporé un relais de démarrage de sécurité 31 présentant un enroulement 32 et un commutateur normale- ment ouvert 33. On remarquera que le relais 31 de démarrage ne présente qu'un seul commutateur, et ainsi qu'on le verra plus loin, ce commutateur est connecté non seule- ment pour fournir un démarrage sûr, pour le détecteur électronique de flamme 10, mais également pour surveiller l'excitation du relais de commande 23 du brûleur principal.
Le troisième constituant principal de l'appareil est l'ensemble de brûleur à combustible 34. Cet ensemble de brûleur à combustible présente un brûleur principal 35 muni d'un robinet à combustible 36, un brûleur auxiliai- re 37 présentant un robinet à combustible 38, et un moyen
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d'allumage sous forme d'un transformateur d'allumage 39.
Lors de la mise en fonctionnement de l'ensemble de brû- leur à combustible 34 par le commutateur à thermostat 22, l'appareil de commande achève d'abord un cycle de vérifi- cation, et ensuite le robinet auxiliaire 38 et le transfor- mateur d'allumage 39 sont excités pour établir une flamme au brûleur auxiliaire 37. Cette flamme est détectée par la cellule photoélectrique 13 et en réponse à cette derniè- re le transformateur d'allumage 39 est désexcité, et le robinet principal 38 est excité, de sorte que le combus- tible est admis dans le brûleur principal 35 et y est allumé par la flamme auxiliaire existant au brûleur auxi- liaire 37.
Une tension de fonctionnement est fournie par des conducteurs d'alimentation 40 et 41 par l'intermédiai- re d'un commutateur principal 42. La tension de fonction- nement pour les constituants électriques du détecteur électronique 10 de la flamme et du réseau de commande 21 est prélevée à partir des transformateurs 43 et 44. Le transformateur 43 est muni d'un enroulement primaire 45 qui est connecté directement aux conducteurs à'alimentation 40 et 41 lorsque le commutateur 42 est fermé. Ce transfor- mateur présente un enroulement secondaire 46 qui excite les réchauffeurs à filaments des tubes à décharge 11 et 12. Un enroulement secondaire 47 fournit la tension de fonctionnement pour le second étage électronique compre- nant le tube dà décharge 12.
Un autre enroulement secon- daire 48 fournit la tension de fonctionnement pour la cel- lule photoélectrique 13.
L'enroulement primaire 49 du transformateur 44 est agencé pour être connecté aux conducteurs d'alimenta- tion 40 et 41; initialement au moyen du commutateur 17 du relais de flamme 15, et ultérieurement au moyen du commutateur 33 du relais 31 d'amorçage de sécurité.
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Le transformateur 44 présente un enroulement se- condaire 50 qui est connecté pour fournir la tension de fonctionnement au tube à décharge 11. Ce transformateur présente également un enroulement secondaire 51 qui com- prend une prise en 52 et qui fournit la tension de fonc- tionnement au réseau de commande 21.
L'appareil est représenté dans sa position en- tièrement désexcitée lorsque le commutateur principal 42 est ouvert. On doit mentionner que bien que l'appareil dé- crit décrive l'utilisation d'un commutateur à thermostat 22, qui peut tre avantageux dans certains cas de substitu- er une connexion directe à ce commutateur, et de prévoir un régulateur d'un type ou d'un autre pour réaliser la fonction du commutateur principal 42. Dans ce cas, le commutateur.principal 42 serait fermé en cas de besoin de fonctionnement de l'ensemble de brûleur à combustible.
Toutefois, aux fins de la description, on suppose que le commutateur 42 est un commutateur d'alimentation qui est fermé pour mettre l'appareil sous la commande du commuta- teur à thermostat 22.
Après la fermeture du commutateur principal 42, l'enroulement primaire 45 du transformateur 43 est excité.
Par suite, l'enroulement secondaire 46 est susceptible d'exciter les réchauffeurs à filaments des tubes à décharge 11 et 12. L'enroulement secondaire 47 applique une tension de fonctionnement à l'anode 53 et à la cathode 54 du tube à décharge 12 par l'intermédiaire d'un circuit comprenant l'enroulement 16 du relais de flamme 15, enroulement qui est shunté par un condensateur 55. L'enroulement secondai- re 48 est susceptible d'appliquer une tension d'excita- tion de la cellule photoélectrique 13 par l'intermédiaire d'un circuit qui peut passer de la borne supérieure de l'enroulement secondaire par un condensateur 56, un conduc-
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teur 57, une anode 58, et une cathode 59 de la cellule photoélectrique 13, des conducteurs 60, 61 et 62 à la borne inférieure de l'enroulement secondaire 48.
A ce stade du fonctionnement de l'appareil, le tube à décharge 11 n'est pas en fonctionnement en raison du fait qu'une tension de fonctionnement ne lui est pas appliquée. Par conséquent, ce tube à décharge reste non conducteur, et en fait, en ce qui concerne le tube à dé- charge 12, une flamme est simulée. En réponse à ce qui précède, le tube à décharge 12 devient conducteur pour exciter le relais de flamme 15.
Attendu qu'une flamme n'existe pas à l'ensemble du brûleur à combustible 34, la cellule photoélectrique 13, qui est une cellule photo-émissive et agit en tant que dispositifconducteur de courant unidirectionnel, ne laisse pas passer le courant par le circuit sus-mentionné, compre- nant le condensateur 56. Par conséquent, ce dernier n'est pas chargé à ce moment du fonctionnement de l'appareil.
L'excitation du relais de flamme 15 provoque le déplacement de ses commutateurs dans leur position excitée.
Les commutateurs 19 et 20 ne réalisent pas de fonction de commande à ce moment attendu que le relais de commande 23 du brûleur principal est désexcité. L'ouverture du commu- tateur 18 assure que le relais 23 ne peut pas tre excité pendant cette phase du fonctionnement de l'appareil de commande. La fermeture du commutateur 17 ferme un circuit d'excitation initial pour l'enroulement primaire 49 qui s'étend du conducteur d'alimentation 41 en passant par l'enroulement primaire 49, le conducteur 63, le commuta- teur 17, et le conducteur 64 jusqu'au conducteur d'ali- mentation 40. Par suite, l'enroulement secondaire 51 de ce transformateur est immédiatement susceptible d'exciter l'enroulement 32 du relais 31 d'amorçage de sécurité pour amener ainsi le commutateur 33 en position fermée.
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remarquera que le commutateur 33 shunte le commutateur 17 du remais de flamme, et par conséquent, 1'enroulement pri- maire 49 est maintenu connecté aux conducteurs d'alimen- tation 40 et 41 et également le relais 31 d'amorçage est maintenu excité indépendamment de tout autre état de fonctionnement du relais 15. Toutefois, afin que le relais 31 d'amorçage soit initialement excité, il est nécessaire que le relais de flamme 15 réponde à la simulation de la présence de flamme.
L'enroulement secondaire 50 du transformateur 44 est susceptible d'appliquer une tension de fonctionne- ment au tube à décharge 11. La bnrne inférieure de cet enroulement secondaire est reliée au moyen des conducteurs 61, 65 et 66 à la cathode 67 du tube à décharge 11, et la borne supérieure de l'enroulement est reliée au moyen du conducteur 68 et de la résistance 14 à l'anode 69 de ce tube.
Attendu qu'une flamme n'existe pas à l'ensemble de brûleur à combustible 34 à ce moment, le tube à dé- charge 11 est rendu conducteur. La tension engendrée à travers la résistance 14 est telle que la cathode 54 du aube à décharge 12 est rendue positive par rapport à l'é- lectrode de commande 70 de ce tube à décharge. Par consé- quent, le tube à décharge 12 est bloqué et l'enroulement 16 du reliais de flamme.est désexcité. De cette façon, le relais de flamme répond à l'absence réelle d'une flamme à l'ensemble de brûleur à combustible 34.
Comme mentionné, le condensateur 56 n'est pas chargé lorsque le relais de flamme est d'abord axcité.
Toutefois, on suppose pour le moment qu'il se produit une certaine erreur ou état inhabituel dans lequel ce conden- sateur 56 se charge. Par exemple, une forte intensité lu- mineuse d'arrière-plan provenant d'une source autre qu'une flamme peut rendre la cellule photoélectrique 13 conduc- trice et charger cecondensateur. Dans un tel cas, la
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cellule photoélectrique 13 est incapable de détecter la présence ou l'absence d'une flamme en raison de ce fort éclairage d'arrière-plan et le condensateur 56 à l'état chargé est susceptible de maintenir de tube à décharge 11 non conducteur après l'excitation du transformateur 44.
Par conséquent, le relais de flamme 15 est maintenu con- tinuellement excité, et ainsi qu'on le verra, à moins que le relais de flamme 15 soit désexcité en réponse à l'exci- tation du transformateur 44, le relais 23 du brûleur prin- cipal ne peut pas être excité. De cette façon, s'il doit se présenter un état tel qu'un fort éclairage d'arrière- plan , l'ensemble 34 de brûleur à combustible reste désexci- té même si le commutateur à thermostat 22 agit pour faire fonctionner cet ensemble.
Toutefois, en fonctionnement normal, le relais de flamme 15 est désexcité en réponse à l'excitation du transformateur 44. Après l'excitation de ce relais, les commutateurs 17, 18, 19 et 20 occupent de nouveau leur position désexcitée comme représenté sur le dessin.
L'appareil est maintenant en position d'attente dans la- quelle le détecteur électronique de flamme a correcte- ment détecté la présence simulée d'une flamme, puis l'ab- sence réelle d'une flamme.
On suppose maintenant qu'on'désire faire fonc- tionner l'ensemble de brûleur à combustible 34, comme le prouve la fermeture du commutateur à thermostat 22. La fermeture de ce dernier provoque la fermeture du circuit d'excita': 1.on initial pour le relais 23 du brûleur princi- pal. Ce circuit d'excitation initial peut s'étendre de la borne supérieure de l'enroulement 51 du transformateur en passant par le conducteur 70, le réchauffeur 30, le conducteur 71, le.commutateur 18, le conducteur 2, l'en- roulement 24, le commutateur à thermostat 22, les conduc-
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teurs 73, les contacts 28 du commutateur de sûreté, et le conducteur 74 à la borne inférieure de l'enroulement secon- daire 51.
A partir du circuit ci-dessus, on remarquera que, pour que l'enroulement 24 du relais soit initialement exci- té, il est nécessaire que le réchauffeur de manoeuvre 30 du commutateur de sûreté 27 présente une continuité élec- trique; en d'autres termes, le réchauffeur doit être nn fonctionnement. En outre, le relais de flamme 15 doit tre désexcité, ce qui indique l'absence d'une flamme à l'en- semble de brûleur à combustible pour fermer ainsi son commutateur 18.
L'excitation de l'enroulement 24 du relais de commande ramène ses commutateurs25 et 26 en position fermée.
La fermeture du commutateur 25 ferme un circuit de main- tien pour l'enroulement 24 qui s'étend de la prise 52 de l'enroulement 51 du transformateur en passant par le conducteur 75, le commutateur 25, l'enroulement 24, le commutateur à thermostat 22, le conducteur 73, les con- tacts 28 du commutateur de sûreté, le conducteur 74, à la borne inférieure de l'enroulement secondaire 51.
La fermeture du commutateur 26 ferme un circuit d'excitation pour le robinet auxiliaire 38 et pour le trans- formateur d'allumage 39. Le circuit d'excitation pour le robinet 38 peut s'étendre du conducteur d'alimentation 41 en passant par le conducteur 75, le commutateur 26, le conducteur 76, la soupape auxiliaire 38, et les conducteurs 77 et 78 ;./au conducteur d'alimentation 40.
Le circuit d'excitation pour le transformateur d'allumage 39 s'étend du commutateur 26 en passant par le conducteur 79, le commutateur 20, le conducteur 80, le transformateur d'allumage 39, et les conducteurs 77 et 78 au conducteur d'alimentation 40. Par l'excitation du robinet auxiliaire 38 et du transformateur d'allumage 39,
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une flamme auxiliaire est établie au brûleur auxiliaire 37. Cette flamme auxiliaire est détectée par la cellule photoélectrique 13, et un courant circule vers le condensa- teur de charge 56, comme indiqué sur le dessin. Cette charge de condensateur 56 est répartie par le réseau de filtrage résistance-capacité comprenant les résistances 81 et 82 et le condensateur 83 pour charger le condensa- teur 83 comme indiqué.
Ceci polarise alors l'électrode de commande 84 du tube 11 négativement par rapport à la cathode 67, et le tube 11 devient ainsi non conducteur. La tension de polarisation de blocage normalement engendrée à travers la résistance 14 dans l'état d'atténué de l'ap- pareil par conséquent n'existe plus, et le tube 12 devient conducteur pour exciter l'enroulement 16 du relais de flamme 15.
Les commutateurs 17, 18, 19 et 20 sont de nou- veau déplacés de leur position désexcitée à leur position excitée. L'ouverture du commutateur 18 ouvre le circuit d'excitation initial pour le relais 23 -de commande du brûleur principal qui est maintenu excité par son propre commutateur 25. En outre, l'ouverture du commutateur 18 désexcite le réchauffeur de manoeuvre 30 du commutateur de sûreté 27.
Au cas où une flamme auxiliaire n'est pas établie, le relais de flamme 15 n'est pas excité, et le réchauffeur 30 est maintenu excité pour chauffer le bilame 29 de sorte que son extrémité supérieure se déforme vers la droite pour provoquer l'ouverture des contacts 28 du commutateur, en désexcitant ainsi le relais de commande 23 du brûleur principal.
L'ouverture du commutateur 20 désexcite le transformateur .d'allumage 39 et la fermeture du commutateur 19 ferme un circuit d'excitation pour le robinet principe.
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de combustible 36. Ce circuit d'excitation peut s'étendre du conducteur d'alimentation 41 en passant par le conduc- teur 75, le commutateur 26, le conducteur 79 le commuta- teur 19, le conducteur 85, la soupape 36, et le conducteur
78 au conducteur d'alimentation 40. Le combustible est maintenant admis dans le brûleur principal 35, et est allumé par la flamme auxiliaire du brûleur auxiliaire 37.
L'appareil est maintenant en état de fonction- nement dans lequel une flamme a été établie à l'ensemble de brûleur de combustible 34 et cette flamme a été détec- tée par le détecteur électronique 10 de flamme. Au cas où cette flamme disparaît ultérieurement, la cellule pho- toélectrique 13 détecte l'absence de la flamme à l'ensem- ble de brûleur à combustible 34, et le tube à décharge 11 est une fois de plus rendu conducteur pour rendre à son tour le tube à décharge 12 non conducteur.
Le relais de flamme 15 retombe ainsi, et le commutateur 18 se ferme pour exciter une fois de plus le réchauffeur de manoeuvre 30 du commutateur de sûreté 27, tandis que le commutateur 19 s'ouvre pour désexciter le robinet principal de combus- tible 36 , et le commutateur 20 se ferme pour exciter de nouveau de transformateur d'allumage 29 pour essayer de rétablir la flamme à l'ensemble de brûleur à combustible 34. Si une flamme n'est pas rétablie, le commutateur de sûreté 27 est susceptible, après une période de temps préalablement déterminée, par exemple 60 secondes; de désexciter le relais de commande 23 du brûleur principal, ce qui provoque l'ouverture du commutateur 26 en désexci- tant l'ensemble de brûleur à combustible entier 34.
Il est nécessaire maintenant d'enfoncer à la main un bouton 86 de réenclenchement du commutateur de sûreté pour mettre l'appareil de nouveau en état diattente.
Le relais 31 d'amorçage réalise sa fonction d'amorçage sûr à l'aide d'un seul commutateur, et ce der- nier se trouve dans un circuit à haute tension pour assurer
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ainsi une commutation sûre.
Non seulement l'étage électronique 11 et le re- lais 31 d'amorçage sûr sont tous deux excités à partir àu transformateur 44, mais également le relais principal de commande 23 du brûleur est excité à partir de ce transfor- mateur. De cette façon, au cas où le commutateur 33 du relais 31 d'amorçage de sûreté ne fonctionne pas pendant l'état d'attente de l'appareil, par exemple en raison d'une contamination de contact, le circuit , qui est agencé pour exciter le relais du brûleur principal de commande, est immédiatement ouvert et le relais 23 ne peut pas être excité par l'action du commutateur à thermostat 22.
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