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Installation de commande pour un brûleur industriel .
La présente invention se rapporte aux installations de commande pour brûleurs à carburant liquide ou gazeux, et concerne notamment un dispositif de commande de combustion destiné plus particulièrement aux fours industriels automatiques dans lesquels l'allumage du brûleur au commencement de chaque période de chauffage est entièrement commandé par un dispositif de chronométrage automatique.
Les fours industriels entièrement @@@@tiques brûlant des carburants liquides ou gazeux peuvent utiliser soit des électrodes d'éclatement soit une veilleuse pour l'allumage du brùleur, et lorsqu'ils comportent une veilleuse, celle-ci est généralement allumée par des électrodes d'éclatement. La période de chauffage
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O8% dÀO1kàh par la tO9Pt%h des contacts d'un eemostat ou ¯1..... JIo8r -- 1. w*nr en mroho au e<8Ier.c...r:t de tIIa8QM pht04e de eba1ltr.,e, les dispositifs d'allumage et 4'là&mtaUOh m O4U"bullat doivent être ouverts ders Pordre d'dJ81a1.8.
C<Mti est fr4quament oasum par un ralzia de pro;ra;Mttiee on par ttMt ldDater1e autuatique saui ferme et ouvre des MatMtw 48n les divers eirceitt de c088And. à du> ir..ery:2f:- eréï4t<MM))t. r,"OP'1'8t1oa. de mine en route 'appelle "cycle d.a11¯C. de brfteoew. au un brûleur !'f,'c1ti QUe, or met -Inbeard rohe le soteetr da tpûlecr. L'allumge suit. Lorry }'ut11isat1on d veilleuse, on ouvre la sourepe d'aliertat1or. de cette dernière en attte texps âprèq un certain ir.tervp2e, perdant lequel la flamme de la veilleuse s'4tablit, on ouvre la sofflpe d'a11J1entat1on principale. eprè. t un autre interv 1 >, , poe4ant lequel la tla8B. principale S' r..
L's!ii i t ' 'le f ' ts ^ i x 1 !f' d'tlluMUfe est arrêté et le brfil-pur rertirue de rorct1or!e <'r J'4C111e llOTmQ1. Çuand la tem;4- rature iu r--kel rîent ou ! - i 1 c--,z e,- - te à chonffer atteint la valeur désirée, la!, co:aacr ho t:.r:cyr¯t s'ouvrent, ce qui éteint le brftleur. tuare. ' t ro::'Lrn rno - tat se referment, le cycle d'allumait' recorser.c. r.r; ra "(',1 ,.<,que. dll plostor. inhérents aux brûleurs 1nW"tr: ie r rr.:,t ^n¯ peeité, un détecteur de flamme pet généralement ri-vu pour irtet-rcepre 1"*Mzentation du brûleur er. cas 'i'xt1r.("tlo:' acriT'r'1 de la flamme principale et/ou de la veilleuse, afin 4' <iv±t+,: iJrp aee#m1ation de combustible non br0lé dans, I? c:hre i, or:1bu:t1on.
Divers types de détecteur? de fla--me on": utilisa" cui réagissent à différentes particularités d la ri-=--e, P sue la condvction, les radiations visibles, les raéiatiora in=raa-oures ou ultraviolettes émises par celle-ci. Chacune 1- " o ;,articuia1tés peut etre sizul4e par d'autres conditions dans la cr:a.t:re de
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combustion et peut avoir pour résultat une fausse indication d'exis-
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tence de filme. Les radiations ultraviolettes notassent auvent Mre
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piaulées par les 4t1nceU.. 'lectr1ques qui sont utilisée-- tour 1t111811' le veilleuses., XI est courent, lorsqu'on utilise des brl3lfur. allu:t..!!' par Yt111eu.., de détecter et de contrôler la présence d'une f1':'!:'fo de vd1Àeoee correcte avant d'admettre le carburant dans lé brûleur ;>rlnc1paJ..
Org du fait qutun détecteur de rayons ultraviolet- r ceint sans dînerlatmtlon aussi bien à la flamme due 1 veirleu:e -v étincelles électriques et qu'il est difficile ,'évit,:r cu' i:. vol. les étincelles ou qu'il reçoive leurs radiations refife;ies, ='0'er.' tion d'une preuve rigoureuse de l'existence d'ur.e veillF.ue #111L=èe devient problé at1que. Or, une fausse indication d'existence d'une fiMae de veilleuse peut être cause d'une explosion. 1>;;,-
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treuse.
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Le but tr.r.eipa3. de 'la pro;rente invention frt ':='''' .:-3...- . une installation conçue de manière à permettre if, car.trl T é :. ¯ 9 en la présence d'une veilleuse allumée, au moyen d'un :t¯+.--:. de t1 'le pr1nclpalezeAt aux radiations ultnviolptt f.
D't.ttt.res buts et avantaies de l'invt1on rescrtirrt t de la description qui va suivre, en rê!4rPnce au 4,,.rii: -:' : l,
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dans lequel:
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la fig. 1 est un schéma de principe 1'Ur. ir.:tai3:ti: de co#mand de combustion cerfor--m à 3'invention. la 13t. 2 est un diaeramme illustrant l'orare chronoloique et la durée de fermeture des contact'- de la minuterie u-ti!ifée dans l'installation de la fie. 1.
En se référant au dessin, 1$inctaliptiot- de contrôle de
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brûleur à fuel comprend ur moteur de brûleur 11, une soupape d'ali-
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mertation principale en fuel 13, une soupape d'aliuentation de
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veilleuse 15, un transformateur d'allumage 17 et un dispositif d'a-
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larme 19 signalant 1'=#tirction de la flamme. Ces dispositifs sont
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régis par un dispositif de comande automatique qui, de son côté,
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est coanandé par un contact thermostatique 21 se fendant quand la
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température est insuffisante et s'ouvrant Quand la température est
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suffisante.
Le dispositif de commande automatique comprend un relais comportant un certain, nombre de contacts qui sont transférés d'une première position à une seconde quand sa bobine 25 passe de l'état désexcité à l'état excité et vice-versa ; unrelais de flamme 27 comportant un certain nombre de contacts qui passent d'une position de "flamme éteinte" à une position "flamme allumée" quand le courant, dans la bobine 29, dépasse une valeur déter- minée, et qui repassent de la position "flamme allumée" à la position "flamme éteinte" quand l'intensité du courant dans la bobine 29 décroît au-dessous d'une valeur déterminée;
un ampli- ficateur électronique 31 qui amplifie ou traite autrement les signaux que le détecteur de flamme ultraviolet 33 développe quand il voit une flamme et qui, en réponse à ces signaux, provoque le passage dans la bobine 29 d'un courant dont l'inten- sité dépasse la valeur déterminée nécessaire pour l'actionnement des contacts du relais de flamme; un transformateur 35 qui convertit la tension du réseau aux valeurs nécessaires pour alimenter l'amplificateur électronique; un transformateur 63 qui convertit la tension du réseau en basse tension afin d'assurer l'alimentation de la bobine 25 du relais de commande;
un contact de verrouillage thermique 39 comportant une résistance de chauffage 41 qui chauffe un interrupteur bilame 43 en cas de raté d'allumage ou d'absence de flamme, de sorte qu'après un intervalle de temps déterminé ce bilame s'écarte du contact 45 et s'appliaue contre le contact 47 où il reste jusqu'à ce qu'on ait actionné à la main un bouton de réenclenchement prévu à cet effet; une minuterie ayant un certain nombre de contacts actionnés par plusieurs cames calées entre elles sur un arbre commun entraîné en rotation par un moteur synchrone 99.
Le détecteur de rayons ultraviolets 33 peut être un tube photomultiplicateur, un compteur à atmosphère gazeuse du type Geiger-Müller ou autre détecteur quelconque sensible aux
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radiations ultraviolettes comprises entre 2200 et 3400 Angstroms
Le genre de signal produite son amplification, et son traitement ultérieur, n'ont aucune importance pour la présente invention.
Pour décrire le fonctionnement de l'installation repré- sentée sur la fig. 1, on suppose que les bornes 53 et 55 de celle-ci sont alimentées par une source électrique 51 (généralement une source monophasée de 115 ou 230 volts) et que, sauf spécification contrai- re, toutes les charges commandées sont mises sous tension par la fermeture d'un circuit d'alimentation entre une ligne et l'autre du réseau. On suppose également que le contact 21 est initialement ouvert et que la minuterie part de la position représentée sur la fig. 2.
Pour la mise en marche du brûleur:
Le transformateur 35 est mis sous tension par un circuit partant du point 53 au point 55 à travers son primaire 59. La ten- sion induite dans le secondaire 61 du transformateur 35 est appli- quée à l'amplificateur électronique 31 où elle est convenablement redressée, divisée ou modifiée suivant les besoins du détecteur et de l'amplificateur utilisés- En l'absence de flamme, comme c'est le cas à ce moment, le détecteur de flamme 33 rapplique pas le signal à l'entrée de l'amplificateur, de sorte que le courant de sor- tie de l'amplificateur qui parcourt la bobine 29 de relais de flamme, est pratiquement nul.
Quand le contact thermostatique 21 se ferme, le transforma- teur 63 est mis sous tension par un circuit partant du point 53, par le contact 21, le point 65, les éléments de contact 43 et 45 de l'interrupteur de verrouillage 39, et le primaire 67 de celui-ci, au point 55. La tension induite dans le secondaire 69 du transformateur 63 excite la bobine 25 du relais de commande 23 par un circuit partant d'un côté du secondaire 69 par le point 71, le contact de minuterie 73, les éléments de contact 75 et 77 du relais de flamme 27, le point 79 et la bobine 26, à l'autre côté du secondaire 69, de sorte que les contacts du relais de commande 23 sont amenés à se déplacer de leurs première position à leur
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seconde position.
Dans cette seconde position le contact 81 se ferme et complète un circuit entre les points 71 et 79 par le point 83 , et.la. résistance chauffante 4l de l'interrupteur de verrouillage 39,shuntant ainsi le circuit établi par le contact 73 de la minu- terie et les éléments de contact 75 et 77 du relais de flamme 27; le contact 85 se ferme également mais ne complète pas de circuit à ce moment;
l'élément de contact 87 s'écarte de l'élément 89 (sans effet) et supplique contre l'élément de contact 91, complètant ainsi un circuit du point 53 par le point 93, afin d'alimenter le moteur 11 du brûleur, et par le point 93, le contact de minuterie 95 et le point 97 afin d'alimenter le moteur 99 de la minuterie. Le moteur 11 entraîne une soufflante qui insuffle de l'air de combustion dans la chambre de combustion, cet air servant à purger la chambre des -gaz non brûlés avant l'introduction du carburant et son allu- mage. Le moteur de minuterie 99 fait tourner les cames qui ac- tionnent les contacts de celle-ci au moment opportun.
Apres 10 secondes de rotation de la minuterie, son contact 101 se ferme, tandis que son contact 73 s'ouvre. A partir de ce moment, et jusqu'à la réouverture du contact 101, le moteur 11 du brûleur continue d'être alimenté du point 53 par le cortact 101 au point 93. La bobine 25 du relais de commande 23 reste excitée par un circuit partant d'un côté du secondaire 69 du transformateur 63, et passant par le point 71, le contact 81 du relais de commande 23, le point 83, la résistance chauffante 41 de l'interrupteur de verrouillage 39, le point 79 et la bobine 25, pour aboutir à l'autre c8té du secondaire 69.
Après 30 secondes de rotation ininterrompue de la minuterie, son contact 103 se ferme. La soupape d'alimentation 15 de la veilleuse est excitée par un circuit s'étendant du point 53, par le contact 21, le point 65, le contact 85 du relais de commande 23, le point 105, le contact 107 de :La minuterie, les points 109 et 111, le contact de minuterie 103 et le point l13. Le transformateur d'alumage
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17 est simultanément mis sous tension du point 113, à travers le contact de minuterie 115.
Lorsque la veilleuse est alimentée en carburant et que des étincelles d'allumage éclatent, la flammé- de la veilleuse s'allume et le détecteur de flamme 33 produit un signal qui est appliqué à l'entrée de l'amplificateur 31 et provoque un courant de sortie dont l'intensité est suffisante pour actionner le relais de flame 27. Le circuit de sortie de l'amplificateur part de l'une des sorties de celui-ci, par le point 117, le contact de minuterie 119, le point 121 et la bobine 29 du relais 27, à l'au- tre sortie de l'amplificateur.
L'actionnement du relais de flamme 27 amène ses contacts à occuper une position indiquant que la flamme est allumée; le contact 123 se ferme et shunte le contact de ainuterie 119; le contact 125 se ferme et shunte le contact de minuterie 107; Isolément de contact 77 s'écarte de l'élément 75 ''sans effet) et s'applique contre l'élément de contact 128, complétant air.-i un circuit en dérivation qui court-circuite la résistance chauffante 41 de l'interrupteur de verrouillage 39.
Après 35 secondes de rotation ininterrompue de la minuterie, ses contacts 119, 115 et 107 sont actionnés simultanément ; l'ouverture du contact 115 désexcite le transformateur d'allumage 17 ; l'ouverture du contact 119 fait que le circuit de la bobine 29 du relais de flamme n'est plus complété que par le contact 123 de ce relais, tandis que l'ouverture du contact 107 fait que le circuit de la soupape 15 de la veilleuse n'est plus complété qu'à travers le contact 125 du relais de flamme 27.
Après 40 secondes de rotation ininterrompue de la minuterie, son contact 127 se ferme et la soupape d'alimentation principale 13 du brûleur est excitée par un circuit allant du point 53, par le contact 21, le point 65, le contact 85 du relais de commande 23, le point 105, le contact 125 du relais de flamme 27, les points 111 et 109 et le contact de minuterie 127.
Quand la soupape d'alimentation principale 13 est excitée, la flamme principale est allumée par la veilleuse.
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hpoba 35 1ooOadia de rotation ininterrompue de la %fln ecmt*ot 10 s'ouvre et ainsi â4-sexcita ii 30uat tion 15 de 1...111eue La flaMMe pinci?a3. tant 44toct4ey le :relais de t18.lU:1e 27 reste excité, orbe :Los secondes de rotation inillterrompue de &m%*9io, le contact de xInUterle 95 s'ouvre et airsij du moteur 99 dp la mînilterie Les zaza , .Mtt<ri sJarrttent à la position correspondant à une \-:'1on de 105 secondes et le brûleur continue de .1..c.rcher à ce que la tempér.tU4'e prévue ait été atteint? et eue
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"1'1Jt.n"Upteur thermostatique 21 s'ouvre.
1µ/ Pour l'arrêt normal : Quand l'interrupteur thermostatique 21 s'ouvre, la soupape d'alimentation 13 et le transformateur 63 cessent altitre sous tension. Le transformateur 63 3tant coup4 de la #o.Jrci. ''<tlL- 14ei3t8tiOIl la bobine 25 durelais de co:,:;an'e 23 est Jsexcit0
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et les contacts de ce dernier reviennent de leur secoRae à 1Pl1:' première position; le contact 85 s'ouvre (ce qui n'a na-s <1'+rt'+ti;
l'élément de contact 87 s'écarte de l'êl<1I'lent 91 et 2'o.:,11c.ue contre l'élément 89, complétant ainsi un circuit du point 53 à
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travers le contact de minuterie 101, le point 93, les él4.Qn-ç de contact 87 et 89 du relais de commande 23, le point 97, au moteur de minuterie 99 qui après cela se remet à tourner. quinze
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secondes après l'ouverture du contact therniostatique 21, le contact de minuterie 101 s'ouvre, ce oui coupe l'alimentation du moteur de minuterie 99 et du moteur de brûleur 11. La minuterie a ainsi accompli une révolution complète et tous ses contact? sont revenus à leur position de départ.
Le dispositif de sécurité automatique et le brûleur restent en attente, mais prêts à refonctionner, jusqu'à ce que l'interrupteur thermostatique 21 se referme lorsqu'un apport de chaleur s'avère nécessaire.
Fonctionnement consécutif à une coupure de courant:
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Lor8qQ8 le Qouraftt est interrompu et rétabli avant S.BttMtt eh le contact d'interrupteur 73 s'ouvre (dix féconde-s 4prêt le 4'-arra..) une séquence normale reprend au poir-t o talle ....1 t dtd 3ssr3e, Lorsque la coupure de courait se produit après le poix. t et le c#taot de 81,nutet1,e 73 "ouvre (et où le contact 101 se t*S8*), 11 n'iXiste pas d'excitation pour la bobine 25 du rdiai a3 et ce dun1.e:r ne quitte pas sa première position -'"Hm 1-> suwant :revient.
LQ moteur 11 du brûleur est réalimanté, lors du r5tabl1sseaent du courant, par un circuit partant îu Joint 53, tra- vers le contact de minuterie 101 et le Point 93 ; le moteur de
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81nuterle 99 est également réalimentê par un circuit allant dû point 93 Par les éléments de contact 87 et 89 du relaisde commande 23 et le peint 97 au moteur 99. Ces deux moteurs continuant
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de fonctionner u4cui l'ouverture du contact le miniitcrie la.
Si le contact 21 est encore fer.t, un nouveaa cycle '::;,r:.a2. r:c=-.imenue imflédiatenent puisque les contacts de sinuterip 101 73 sont actionnés simultanément, Fonctionnement en cas de non-allTr!:&-'- de la veiIl' ",1:"': Lors de la description du fonctionnement normale il a été mentionné que le transformateur d'alluBase 17 -t la -ou-3a, e d'alimentation 15 de la veilleuse sont exeite ensemble au bout de 30 secondes de fonctionnement de la minuterie. Ledétecteur de flamme 33 peut à ce moment produire un signal dû aux étincelle d'allumage sans que la veilleuse soit réellement allumée et le relais de flamme 27 peut être excité comme si une flamme avait vraiment été détectée.
Après 35 secondes de rotation de la minuterie, le +rans- formateur d'allumage 17 cesse d'être alimenté et les étincelles s'arrêtent. En supposant que la flamme de la veilleuse ne s'est pas allumée, le détecteur de flamme 33 cesse de produire un signal de sortie, la bobine 29 du relais de flamme 27 cesse d'être excitée et les contacts de ce dernier reviennent à leur position "flamme éteinte**; le contact 123 s'ouvre et, du fait que le contact de
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0$< inrJK H9 watt Ouv*9t k ce% instant, la bobine 29 ne ,eut f\t;'ro ,:<4<OMt< WOt Qu 1 contact 119 de la ainuterie se soi r-'rr'ne;
:t- e<Xït<et t29 et$ Ainsi, deaexcitf la soupn ne d' &.1 1.. >"",t ;:.,- ±1< de .rlw ft111ns8 puisQue 1 contact de minuterie 107 est 4q"rt cw )M<Mat) les 414!aents de contact 128 et 77 se sàrarPt>t, o* qui atppt'1IIe le court-circuit ou1 rhuntait la r1star:.{' <;,:;uf- <i)mt< 41 du contact de verroaillaxe 39, de sorte nue cet> rsis- %nO 8e trouve alimentée* %près un tfm')F 1 chauffage ?:,vi"jn =de tttïmta de la résistance 41, l'élément de commet 43 .a= l'indue 'verrouillage 39 se sépare de P élément .lE' co.t..
45* et qu1 désexotte le transfoirateur 63 qui-) étant la ?-: #? d"al1IIent.ation de la bobine 2$ du relais de com.-nar¯ e ,3, '1 i .",. ':' , O8tt. ôob3, tandis oue les contacts de ce relais r via:^¯r r ¯ leur pr..1re position.
Quand l'élément de contact 43 du contact ie v:rv>;.i33:: 39 s'4carte de 1'élément 45, Il rencontre un élément àe contac, 47 et complète ainsi un circuit d'excitation d'un dispositif
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da1.1'II. 19 du point 53, à travers le contact 21 et le point ';)5.
Lorsque le contact de minuterie 95 s'ouvre avant que l'interrupteur de verrouillas 39 soit actionné, le acteur qe minuterie 99 s'arrête jusqu'à ce aup le verrouillage ait lieu et que les contacts du relais de commande 23 soient revenus à leur
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preatiere position. Il en résulte une fermeture norJ-1t% snuf sue la soupape d'alimentation principe <* 13 est déjà i er^ée et ou"(-lie n'a, en :rait, pas été actionnée du fait que le contact de minuterie 107 et le contact de relais de flamme 125 étaient tous deux ouvert avant la fermeture du contact de minuterie 127 et sont restés ouverts jusqu'à l'ouverture du contact 85 du relais de commande.
Si le verrouillage se produit avant l'ouverture du contact de minuterie 95, ce contact est shunté par les éléments de contact 87 et 89 du relais de commande 23 et le moteur de minuterie continue de fonctionner de la partie initiale du cycle jusqu'à
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la partie de verrouillage de celui-ci, sans interruption.
Après que les contacte de l'interrupteur de verrouilla@e
39 aient été chassés hors de leur position normale, ils doivent être réarmée manuellement avant qu'un autre cycle de démarras puisse commencer.
Fonctionnement lorsque la flamme principale ne s'allune pas
Si l'on suppose aue la flamme de la veilleuse a été allumée et détectée, la soupape d'alimentation principale 14 sera excitée, comme il a été décrit ci-dessus, en vue de fonc- tionner normalement. En outre, comme il a été décrit plus @sut, la soupape d'alimentation 15 de la veilleuse se ferme 15 secon@es après l'actionnement de la soupape d'alimentation 13 du brûleur.
Si ce dernier ne s'est pas allumé, et puisoue la flamme de la veilleuse est éteinte maintenant, le détecteur de flamme 33 ce se de produire un signal de sortie et le relais de flamme 27 revient à sa position de "flamme éteinte". De ce fait, le cortact 125 s'ouvre et puisque le contact 107 de la minuterie s'est ouvert auparavant, le circuit d'excitation de la soupape d'alimentation principale 13 s'ouvre et il en résulte un verrouillage comme il a été décrit plus haut.
Fonctionnement consécutif à une panne de flambe :
Une extinction accidentelle de la flamme de la veilleuse après l'ouverture du contact de minuterie 107 et avant l'allumage de la flamme du brûleur, ou une extinction accidentelle de cette dernière après la fermeture de la soupape 15 de la veilleuse, se traduit par une interruption du signal produit par le détecteur de flamme 33, suivie immédiatement par l'actionnement du relais de flamme 27 à la position "flamme éteinte".
L'ouverture du contact 126 du relais de flamme coupe ainsi l'alimentation de toutes les charges représentées par le transformateur d'allumage 17, la soupape d'alimentation 15 de la veilleuse, et la soupape d'alimentation principale 13, qui étaient alimentées au moment
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-de l'extinction de la flamme et il en résulte un verrouillage comme il a été décrit plus haut.
Fonctionnement dans le cas où une flamme est simulée
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t.t'. gavant le démarrage:
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-% <'.
S'il se produit une situation qui maintient le relais de flamme 27 en position "flamme allumée"quand le contact 21 est ouvert, aucun cycle d'allumage de brûleur ne commence quand le contact 21 se referme. Ceci résulte du fait que les éléments de contact 75 et 77 du relais de flamme sont séparés et qu'ils n'exis- te pas de circuit d'excitation pour la bobine 25 du relais de commande 23.
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Control installation for an industrial burner.
The present invention relates to control installations for liquid or gaseous fuel burners, and relates in particular to a combustion control device intended more particularly for automatic industrial ovens in which the ignition of the burner at the start of each heating period is fully controlled. by an automatic timing device.
Fully ticked industrial furnaces burning liquid or gaseous fuels can use either burst electrodes or a pilot burner for ignition of the burner, and when they include a pilot this is usually ignited by electrodes. burst. The heating period
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O8% dÀO1kàh by the tO9Pt% h of the contacts of an eemostat or ¯1 ..... JIo8r - 1. w * nr in mroho at e <8Ier.c ... r: t of tIIa8QM pht04e of eba1ltr. , e, the ignition devices and 4'là & mtaUOh m O4U "bullat must be opened by order of dJ81a1.8.
C <Mti is frequently oasum by a ralzia of pro; ra; Mttiee on by ttMt ldDater1e autuatique saves and opens MatMtw 48n various eirceitt of c088And. à du> ir..ery: 2f: - eréï4t <MM)) t. r, "OP'1'8t1oa. de mine en route 'calls" cycle d.a11¯C. by brfteoew. au un burner! 'f,' c1ti QUe, or met -Inbeard rohe le soteetr da tpûlecr. The light follows. Lorry} 'use of a night light, we open the aliertat1or sourep. of the latter, waiting after a certain fire, losing which the pilot flame is established, we open the main a11J1entat1on sofflpe. eprè. t another interv 1>,, poe4ant which tla8B. main S 'r ..
L's! Ii i t '' the f 'ts ^ i x 1! F' of tlluMUfe is stopped and the brfil-pur rertirue of rorct1or! E <'r J'4C111e llOTmQ1. When the tem; 4- erature iu r - kel rîent or! - i 1 c -, z e, - - te to chonffer reaches the desired value, the !, co: aacr ho t: .r: cyr¯t open, which turns off the burner. tuare. 't ro ::' Lrn rno - tat close, the cycle was on 'recorser.c. r.r; ra "(', 1,. <, que. dll plostor. inherent in 1nW burners" tr: ie r rr.:,t ^ n¯ peeité, a flame detector is generally laughed at for irtet-rcepre 1 "* Burner description er. Case 'i'xt1r. ("Tlo:' acriT'r'1 of the main flame and / or the pilot, so 4 '<iv ± t + ,: iJrp aee # mixture of unburnt fuel in , I? C: hre i, or: 1bu: t1on.
Various types of detector? de fla - me on ": used" which react to different peculiarities of the ri - = - e, P sue the condvction, the visible radiations, the in = raa-oures or ultraviolet rays emitted by this one. Each 1- "o;, articuia1ties can be combined by other conditions in the creation of
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combustion and may result in a false indication of existence
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tence of films. Ultraviolet radiation noted Mre awning
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peeped by the electrical 4t1nceU .. 'which are used - turn 1t111811' the pilot lights., XI is running, when burners are used. allu: t .. !! ' by Yt111eu .., to detect and control the presence of a correct f1 ':' !: 'fo of vd1Àeoee before admitting the fuel into the burner;> rlnc1paJ ..
Org of the fact that an ultraviolet ray detector surrounds without dinnerlatmtlon as well to the flame due to 1 veirleu: e -v electric sparks and that it is difficult, 'avoids,: r cu' i :. flight. sparks or receives their radiations refife; ies, = '0'er.' tion of a rigorous proof of the existence of ur.e veillF.ue # 111L = èe becomes problematic. However, a false indication of the existence of a pilot light film can be the cause of an explosion. 1> ;;, -
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treuse.
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The goal tr.r.eipa3. of 'the pro; rente invention frt': = '' ''.: - 3 ...-. an installation designed in such a way as to allow if, car.trl T é:. ¯ 9 with a lit pilot light, using a: t¯ + .-- :. from t1 'the pr1nclpalezeAt to ultnviolptt radiations f.
D't.ttt.res goals and advantages of the restriction of the description which follows, in re! 4rPnce to 4 ,,. Rii: -: ': l,
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in which:
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fig. 1 is a block diagram of the Ur. ir.:tai3:ti: from co # mand of combustion cerfor - m to 3'invention. the 13t. 2 is a diagram illustrating the chronological order and the duration of the closing of the contacts of the timer used in the installation of the fie. 1.
Referring to the drawing, $ 1 inctaliptiot- of control
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oil burner comprises a burner motor 11, a supply valve
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main fuel supply 13, a fuel supply valve
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pilot 15, an ignition transformer 17 and a
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tear 19 indicating 1 '= # tirction of the flame. These devices are
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governed by an automatic control device which, in turn,
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is controlled by a thermostatic contact 21 splitting when the
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temperature is insufficient and opening When the temperature is
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sufficient.
The automatic control device comprises a relay comprising a certain number of contacts which are transferred from a first position to a second when its coil 25 changes from the de-energized state to the energized state and vice versa; a flame relay 27 comprising a number of contacts which change from a "flame off" position to a "flame on" position when the current in the coil 29 exceeds a determined value, and which return from the position "flame on" to the "flame off" position when the intensity of the current in the coil 29 decreases below a determined value;
an electronic amplifier 31 which amplifies or otherwise processes the signals which the ultraviolet flame detector 33 develops when it sees a flame and which, in response to these signals, causes the passage in the coil 29 of a current of which the inten- - sity exceeds the determined value necessary for actuating the flame relay contacts; a transformer 35 which converts the mains voltage to the values necessary to supply the electronic amplifier; a transformer 63 which converts the network voltage into low voltage in order to supply power to the coil 25 of the control relay;
a thermal locking contact 39 comprising a heating resistor 41 which heats a bimetal switch 43 in the event of a misfire or absence of flame, so that after a determined time interval this bimetallic strip moves away from the contact 45 and rests against contact 47 where it remains until a reset button provided for this purpose has been actuated by hand; a timer having a certain number of contacts actuated by several cams wedged together on a common shaft driven in rotation by a synchronous motor 99.
The ultraviolet ray detector 33 may be a photomultiplier tube, a gas atmosphere counter of the Geiger-Müller type or any other detector sensitive to light.
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ultraviolet radiation between 2200 and 3400 Angstroms
The kind of signal produced by its amplification, and its subsequent processing, is of no importance to the present invention.
To describe the operation of the installation shown in fig. 1, it is assumed that the terminals 53 and 55 thereof are supplied by an electrical source 51 (generally a single-phase source of 115 or 230 volts) and that, unless otherwise specified, all the loads controlled are energized by the closing of a supply circuit between one line and the other of the network. It is also assumed that the contact 21 is initially open and that the timer starts from the position shown in FIG. 2.
To start the burner:
The transformer 35 is energized by a circuit starting from point 53 to point 55 through its primary 59. The voltage induced in the secondary 61 of the transformer 35 is applied to the electronic amplifier 31 where it is suitably rectified. , divided or modified according to the needs of the detector and the amplifier used - In the absence of a flame, as is the case at this moment, the flame detector 33 does not return the signal to the input of the amplifier , so that the output current of the amplifier flowing through the flame relay coil 29 is practically zero.
When the thermostatic contact 21 closes, the transformer 63 is energized by a circuit starting from point 53, by contact 21, point 65, contact elements 43 and 45 of interlock switch 39, and the primary 67 of the latter, at point 55. The voltage induced in the secondary 69 of the transformer 63 excites the coil 25 of the control relay 23 by a circuit starting from one side of the secondary 69 through point 71, the contact of timer 73, the contact elements 75 and 77 of the flame relay 27, the point 79 and the coil 26, on the other side of the secondary 69, so that the contacts of the control relay 23 are caused to move from their position. first position at their
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second position.
In this second position, contact 81 closes and completes a circuit between points 71 and 79 through point 83, et.la. heating resistor 4l of the locking switch 39, thus bypassing the circuit established by the contact 73 of the timer and the contact elements 75 and 77 of the flame relay 27; contact 85 also closes but does not complete a circuit at this time;
the contact element 87 moves away from the element 89 (without effect) and requests against the contact element 91, thus completing a circuit from point 53 to point 93, in order to supply the motor 11 of the burner, and by point 93, the timer contact 95 and point 97 in order to supply the motor 99 of the timer. The engine 11 drives a fan which blows combustion air into the combustion chamber, this air serving to purge the chamber of unburned gases before the introduction of fuel and its ignition. The timer motor 99 rotates the cams which actuate its contacts at the opportune moment.
After 10 seconds of rotation of the timer, its contact 101 closes, while its contact 73 opens. From that moment, and until the reopening of contact 101, the burner motor 11 continues to be supplied from point 53 by cortact 101 to point 93. Coil 25 of control relay 23 remains energized by a circuit. starting from one side of the secondary 69 of the transformer 63, and passing through the point 71, the contact 81 of the control relay 23, the point 83, the heating resistor 41 of the locking switch 39, the point 79 and the coil 25, to lead to the other side of secondary 69.
After 30 seconds of uninterrupted rotation of the timer, its contact 103 closes. The pilot supply valve 15 is energized by a circuit extending from point 53, by contact 21, point 65, contact 85 of control relay 23, point 105, contact 107 of: The timer , points 109 and 111, the timer contact 103 and point l13. The ignition transformer
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17 is simultaneously energized from point 113, through timer contact 115.
When the pilot is supplied with fuel and ignition sparks burst, the pilot flame ignites and the flame detector 33 produces a signal which is applied to the input of the amplifier 31 and causes a current. output whose intensity is sufficient to actuate the flame relay 27. The output circuit of the amplifier starts from one of the outputs of this one, by point 117, the timer contact 119, point 121 and coil 29 of relay 27, at the other output of the amplifier.
Actuation of the flame relay 27 causes its contacts to occupy a position indicating that the flame is lit; the contact 123 closes and bypasses the ainuterie contact 119; contact 125 closes and bypasses timer contact 107; Contact insulation 77 deviates from element 75 '' without effect) and is applied against contact element 128, supplementing air. - a bypass circuit which bypasses heating resistor 41 of the switch lock 39.
After 35 seconds of uninterrupted rotation of the timer, its contacts 119, 115 and 107 are actuated simultaneously; the opening of the contact 115 de-energizes the ignition transformer 17; the opening of the contact 119 causes the circuit of the coil 29 of the flame relay to be completed only by the contact 123 of this relay, while the opening of the contact 107 causes the circuit of the valve 15 of the flame relay. pilot is only completed through contact 125 of flame relay 27.
After 40 seconds of uninterrupted rotation of the timer, its contact 127 closes and the main burner supply valve 13 is energized by a circuit going from point 53, through contact 21, point 65, contact 85 of the control relay. control 23, point 105, flame relay contact 125 27, points 111 and 109 and timer contact 127.
When the main supply valve 13 is energized, the main flame is ignited by the pilot.
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hpoba 35 1ooOadia of uninterrupted rotation of the% fln ecmt * ot 10 opens and so â4-sexcita ii 30uat tion 15 of 1 ... 111eue The pinched flame a3. as 44toct4ey the: relay of t18.lU:1e 27 remains energized, orb: Los seconds of uninterrupted rotation of & m% * 9io, the contact of xInUterle 95 opens and airsij of the engine 99 dp the mînilterie Les zaza, .Mtt < ri stop at the position corresponding to a \ -: '1on of 105 seconds and the burner continues to .1..c.rcher until the expected tU4'e temperature has been reached? and had
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"1'1Jt.n" Thermostatic switch 21 opens.
1µ / For normal shutdown: When the thermostatic switch 21 opens, the supply valve 13 and the transformer 63 stop being energized. The transformer 63 3 being cut4 of the # o.Jrci. <tlL- 14ei3t8tiOIl the coil 25 durelais of co:,:; an'e 23 is Jsexcit0
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and the contacts of the latter return from their secoRae to 1P11: 'first position; contact 85 opens (which has na-s <1 '+ rt' + ti;
the contact element 87 deviates from the element <1I'lent 91 and 2'o .:, 11c.ue against element 89, thus completing a circuit from point 53 to
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through the timer contact 101, point 93, the contact el4.Qn-ç 87 and 89 of the control relay 23, point 97, to the timer motor 99 which then starts running again. fifteen
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seconds after the opening of the thermostatic contact 21, the timer contact 101 opens, this yes cuts off the power supply to the timer motor 99 and to the burner motor 11. Has the timer thus completed one complete revolution and all of its contacts? returned to their starting position.
The automatic safety device and the burner remain on standby, but ready to operate again, until the thermostatic switch 21 closes again when heat is required.
Operation following a power cut:
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Lor8qQ8 the Qouraftt is interrupted and reestablished before S.BttMtt eh the switch contact 73 opens (ten fertile-s 4 ready on 4'-arra ..) a normal sequence resumes at poir-t o talle .... 1 t dtd 3ssr3e, When the cut off occurs after the pitch. t and c # taot of 81, nutet1, e 73 "opens (and where contact 101 is t * S8 *), there is no excitation for coil 25 of rdiai a3 and this dun1.e: r does not leave its first position - '"Hm 1-> suwant: comes back.
The burner motor 11 is re-energized, when the current is restored, by a circuit leaving Joint 53, through the timer contact 101 and Point 93; the engine of
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81nuterle 99 is also re-energized by a circuit going from point 93 By contact elements 87 and 89 of control relay 23 and the paint 97 to motor 99. These two motors continue
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to operate u4cui the opening of the contact the miniitcrie.
If contact 21 is still closed, a new cycle '::;, r: .a2. r: c = -. imenue imflédiatenent since the contacts of sinuterip 101 73 are actuated simultaneously, Operation in case of non-allTr!: & -'- of the veiIl '", 1:"': When describing the normal operation it has been mentioned that the alluBase transformer 17 -t la -or-3a, e power supply 15 of the pilot light are turned off together after 30 seconds of operation of the timer. The flame detector 33 can at this time produce a signal due to the ignition sparks without the pilot being actually lit and the flame relay 27 can be energized as if a flame had really been detected.
After 35 seconds of rotation of the timer, the ignition transformer 17 ceases to be energized and the sparks stop. Assuming that the pilot flame has not ignited, the flame detector 33 stops producing an output signal, the coil 29 of the flame relay 27 ceases to be energized, and the latter's contacts return to their original state. "flame off ** position; contact 123 opens and, due to the fact that the
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0 $ <inrJK H9 watt Open * 9t k this% instant, coil 29 ne, would have been; 'ro,: <4 <OMt <WOt Qu 1 contact 119 of the ainuterie is itself r-'rr'ne;
: t- e <Xït <and t29 and $ Thus, deactivates the valve of & .1 1 ..> "", t;:., - ± 1 <of .rlw ft111ns8 then that 1 timer contact 107 is 4q "rt cw) M <Mat) the 414! contact teeth 128 and 77 go off> t, o * which atppt'1IIe the short-circuit or1 run the r1star:. {'<;,:; uf- <i) mt <41 of the verroaillaxe contact 39, so bare this> rsis-% nO 8e finds powered *% near a tfm ') F 1 heating?:, vi "jn = of tttïmta of resistance 41, the commet element 43 .a = the undue 'locking 39 separates from P element .lE' co.t ..
45 * and which disexposes the transfector 63 who-) being the? -: #? al1IIent.ation of the coil 2 $ of the relay of com.-nar¯ e, 3, '1 i. ",. ':', O8tt. ôob3, while the contacts of this relay r via: ^ ¯r r ¯ their first position.
When the contact element 43 of the contact ie v: rv> ;. i33 :: 39 moves away from the element 45, it encounters a contact element, 47 and thus completes an excitation circuit of a device.
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da1.1'II. 19 from point 53, through contact 21 and point ';) 5.
When the timer contact 95 opens before the interlocks switch 39 is actuated, the timer 99 actor stops until the locking takes place and the control relay contacts 23 have returned to their position.
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preatiere position. This results in a norJ-1t% snuf closing on the principle supply valve <* 13 is already erected and or "(- it was, in: fact, not actuated because the timer contact 107 and flame relay contact 125 were both open before timer contact 127 closed and remained open until control relay contact 85 opened.
If the locking occurs before the opening of the timer contact 95, this contact is bypassed by the contact elements 87 and 89 of the control relay 23 and the timer motor continues to operate from the initial part of the cycle until
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the locking part of it, without interruption.
After the contact of the lock switch
39 have been driven out of their normal position, they must be reset manually before another starting cycle can begin.
Operation when the main flame does not ignite
If it is assumed that the pilot flame has been ignited and detected, the main supply valve 14 will be energized, as described above, for normal operation. Further, as described above, the pilot supply valve 15 closes 15 seconds after actuation of the burner supply valve 13.
If the latter has not ignited, and then the pilot flame is now extinguished, the flame sensor 33 will generate an output signal and the flame relay 27 will return to its "flame off" position. As a result, the cortact 125 opens and since the timer contact 107 has opened previously, the main supply valve drive circuit 13 opens and a lockout results as it was. described above.
Operation following a flame failure:
Accidental extinction of the pilot flame after opening the timer contact 107 and before the burner flame ignites, or an accidental extinction of the latter after closing the pilot valve 15, results in an interruption of the signal produced by the flame detector 33, immediately followed by the actuation of the flame relay 27 to the "flame off" position.
Opening the flame relay contact 126 thus cuts off power to all loads represented by the ignition transformer 17, the pilot supply valve 15, and the main supply valve 13, which were energized. at the time
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the extinction of the flame and this results in a locking as described above.
Operation in the event that a flame is simulated
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t.t '. before starting:
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-% <'.
If a situation occurs which keeps the flame relay 27 in the "flame on" position when the contact 21 is open, no burner ignition cycle will begin when the contact 21 closes. This results from the fact that the contact elements 75 and 77 of the flame relay are separate and that there is no excitation circuit for the coil 25 of the control relay 23.