FR2800154A1 - DISPOSITIF DE COMMANDE DE l'OUVERTURE D'UN ROBINET DE CONTROLE DU DEBIT DE GAZ D'UN BRULEUR - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un dispositif de commande de l'ouverture d'un robinet (RBT) du contrôle du débit de gaz d'un brûleur.Selon l'invention, le dispositif comporte pour chaque robinet, une électrovanne (4) comprenant notamment un électro-aimant (41) avec un bobinage (43) au nombre de spires donné, une pastille d'étanchéité (42) de taille suffisante pour permettre la fermeture du passage de sortie (21) du conduit de sortie (2) du robinet, ladite pastille étant entraînée axialement par l'électroaimant. L'encombrement de ladite électrovanne est tel qu'elle peut se loger dans un logement d'accueil (5) existant dudit robinet.En outre le dispositif comprend des moyens électroniques (6) de commande de la ou desdites électrovannes permettant de fournir dans le bobinage de chaque électrovanne un courant de pointe donné. Selon l'invention, le nombre de spires et le courant de pointe sont tels que le produit des deux est suffisant pour que la force électromotrice appliquée par l'électroaimant puisse entraîner le déplacement de ladite pastille (42) et l'ouverture du passage de sortie (21).
Description
L'invention concerne un dispositif de commande de l'ouverture d'un robinet
de contrôle du débit de gaz d'un brûleur. L'invention s'applique notamment dans le domaine de l'électroménager aux brûleurs à gaz d'usage domestique, utilisés par exemple dans les fours gaz des cuisinières, ou sur les tables de cuisson, soit indépendantes, soit intégrées dans les cuisinières. La plupart des brûleurs à gaz fonctionnent avec un robinet de contrôle du débit de gaz, accessible à un utilisateur. La figure 1 représente un schéma d'un robinet. Le robinet RBT comprend notamment un conduit 1 d'arrivée du gaz, un conduit 2 de sortie du gaz vers le brûleur BRL lO correspondant audit robinet, ce conduit présentant un passage de sortie 21, dont le diamètre, fixe, détermine le débit maximal de gaz dans le brûleur. Le robinet comprend en outre une partie mobile 3, appelé 'tournant', par exemple en forme de cône avec une fente à section variable, et qui est entraînée en rotation devant un orifice de diamètre fixe, permettant ainsi de régler le débit du gaz. Habituellement, le tournant est entraîné
mécaniquement par une manette accessible à un utilisateur.
Généralement, le robinet comprend également un élément électromagnétique de sécurité, par exemple une électrovanne 4, permettant de fermer le passage de sortie 21, dans le cas, par exemple, d'une extinction intempestive de la flamme du brûleur. Cette électrovanne, par exemple, est formée d'un électroaimant 41, entraînant une pastille d'étanchéité 42, et reliée à un système de détection de flamme, par exemple un thermocouple TC situé dans la flamme F du brûleur. Lorsque la flamme s'éteint, le courant itc délivré par le thermocouple dans l'électroaimant n'est plus suffisant pour maintenir la pastille d'étanchéité 42 et celle- ci vient obturer le passage de sortie 21. L'élément de sécurité 4 est placé dans un logement d'accueil 5 du robinet, et les dimensions de ces différentes pièces sont standard, variant
peu d'un fournisseur à l'autre.
Lors de l'allumage du brûleur BRL, I'élément de sécurité doit être débrayé pour permettre l'ouverture du passage de sortie 21. Le débrayage se fait habituellement par une pression mécanique de l'utilisateur sur la manette, entraînant un mécanisme d'appui sur la pastille d'étanchéité 42, permettant ainsi l'ouverture du robinet. Lorsque la flamme est allumée, le système de détection de flamme fournit à l'électroaimant un courant itc qui permet de maintenir la pastille d'étanchéité, de telle sorte que soit maintenu
ouvert le passage 21.
Cependant, il est prévu de remplacer le tournant entraîné manuellement de certains robinets par des tournants motorisés, entraînés par exemple par des motoréducteurs, et dont la commande est assurée par une. commande électronique de l'utilisateur. Notamment dans ce type de robinets, le débrayage mécanique de l'élément de sécurité en place n'est
plus possible.
L'invention propose un dispositif de commande électronique de l'ouverture du robinet qui permette, selon un exemple d'application, de commander dans les robinets à tournants motorisés, le débrayage de
l'élément de sécurité.
Pour cela, I'invention concemrne un dispositif de commande de I'ouverture d'au moins un robinet de contrôle du débit de gaz d'un brûleur, ledit robinet comprenant notamment un conduit d'arrivée du gaz, un conduit de sortie du gaz vers le brûleur, ledit conduit de sortie présentant un passage de sortie de diamètre fixe prédéterminé, et un logement d'accueil d'un élément électromagnétique de sécurité pour la fermeture dudit passage de sortie, le dispositif de commande étant caractérisé en ce qu'il comporte - pour chaque robinet, une électrovanne comprenant notamment un électroaimant avec un bobinage au nombre de spires donné, une pastille d'étanchéité de taille suffisante pour permettre la fermeture dudit passage de sortie, entraînée axialement par l'électro- aimant, et un ressort de rappel de ladite pastille permettant de maintenir en position fermée ledit passage de sortie, l'encombrement de ladite électrovanne étant tel qu'elle peut se loger dans le logement d'accueil dudit robinet, - des moyens électroniques de commande de la ou desdites électrovannes permettant de fournir dans le bobinage de chaque électrovanne un courant de pointe donné, et caractérisé en ce que ledit nombre de spires et ledit courant de pointe sont tels que le produit des deux est suffisant pour que la force électromotrice appliquée par l'électroaimant puisse entraîner le déplacement
de la pastille et l'ouverture du passage de sortie.
Le dispositif selon l'invention permet ainsi de commander électroniquement dans les brûleurs avec robinets à tournant motorisé l'allumage du brûleur par la commande de l'ouverture du passage de sortie du gaz dans le robinet. Mais il offre de nombreuses autres possibilités, comme par exemple la gestion de certaines fonctions de type mijotage, minuterie, ré-allumage, etc., aussi bien dans les robinets à tournant entraîné manuellement que dans ceux à tournants motorisés. Il présente l'avantage, en outre, d'utiliser une électrovanne d'encombrement comparable aux éléments électromagnétiques de sécurité de l'art antérieur, ce qui permet de ne pas changer la structure des robinets existants, ni d'ajouter d'éléments
électromagnétiques supplémentaires à l'extérieur du robinet.
D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront
à la lecture de la description qui suit, illustrée par les figures qui
représentent: - la figure 1, un exemple de robinet de contrôle du débit du gaz selon l'art antérieur (déjà décrite); - la figure 2, un schéma d'un exemple de dispositif de commande selon l'invention; - la figure 3, un exemple de réalisation d'une électrovanne selon I'invention - la figure 4, un exemple de réalisation des moyens électroniques de commande du dispositif selon l'invention; - la figure 5, un chronogramme illustrant selon un exemple, le
fonctionnement du dispositif selon l'invention.
Sur ces figures, les éléments homologues sont repérés par des
références identiques.
La figure 2 représente un schéma d'un exemple de dispositif de commande selon l'invention. Il s'agit de la commande d'au moins un robinet RBT de contrôle du débit de gaz d'un brûleur BRL. Sur la figure 2, un seul robinet est représenté mais le dispositif selon l'invention peut s'appliquer à la commande de plusieurs robinets correspondant chacun à un brûleur. Les brûleurs sont par exemple montés sur une table de cuisson, soit indépendante, soit intégrée dans une cuisinière. Il peut s'agir aussi de brûleurs de four gaz, de brûleurs de chaudière, et de façon générale, de tout type de brûleur à gaz dont le contrôle de débit de gaz est assuré par un robinet. Comme sur la figure 1, le robinet comprend notamment un conduit 1 d'arrivée du gaz, un conduit 2 de sortie du gaz vers le brûleur BRL, ledit conduit présentant un passage de sortie 21 de diamètre fixe prédéterminé et
par exemple un tournant pour le contrôle du débit de gaz (non représenté).
Le robinet comprend également un logement d'accueil 5 permettant de
recevoir un éventuel élément électromagnétique de sécurité.
Selon l'invention, le dispositif de commande comprend, pour chaque robinet, une électrovanne 4 dont l'encombrement lui permet de se loger dans le logement d'accueil 5. L'électrovanne 4 comprend notamment un électroaimant 41 et une pastille d'étanchéité 42, de taille suffisante pour permettre la fermeture du passage de sortie 21. La pastille d'étanchéité est entraînée axialement par l'électroaimant. L'électrovanne 4 comprend en outre un ressort de rappel de la pastille 42 (non représenté sur la figure 2), permettant de maintenir en position fermée le passage de sortie 21 lorsque
aucune force n'est appliquée par l'électroaimant.
Un exemple de réalisation d'une électrovanne pour un dispositif selon l'invention est schématisé sur la figure 3. Il s'agit dans cet exemple
d'une électrovanne comportant un électroaimant 41 dit 'en U'.
L'électroaimant comporte un double bobinage 43 au nombre total de spires donné et une armature 44, la pastille d'étanchéité 42 étant reliée par un axe à ladite armature. Bien sûr, d'autres types d'électroaimants sont envisageables, comme par exemple les électroaimants cylindriques. Sur la figure 3, est représenté en outre le ressort de rappel (noté 46) de la pastille d'étanchéité 42, permettant de maintenir en position fermée le passage de sortie 21 lorsque aucune force n'est appliquée à l'armature par l'électroaimant. Le ressort 46 appuie sur la pastille d'étanchéité 42 et sur la
structure de l'électroaimant placée autour du bobinage.
Selon l'invention, le dispositif comprend en outre des moyens électroniques de commande (notés 6 sur la figure 2) de l'électrovanne de chaque robinet. Ces moyens permettent de fournir dans le bobinage de chaque électrovanne un courant de pointe donné. Ce courant de pointe, ainsi que le nombre de spires dans le bobinage sont dimensionnés de telle sorte que le produit du courant de pointe avec le nombre de spires (donné en Ampères-tours) soit suffisant pour que la force électromotrice appliquée permette le déplacement de la pastille d'étanchéité 42 et l'ouverture de passage de sortie 21. Ces moyens de commande seront décrits plus en détail dans la suite. Avantageusement, I'utilisateur peut avoir accès à tout ou partie des fonctionnalités de ces moyens de commande, lui permettant par
exemple de commander électroniquement l'allumage d'un brûleur.
Ainsi, I'électrovanne du dispositif de commande selon l'invention est dimensionnée de façon spécifique. Selon un exemple, dans le domaine de l'électroménager, par exemple dans le domaine des brûleurs à gaz pour tables de cuisson ou four gaz, la force de rappel du ressort est typiquement de l'ordre du Newton pour un passage de sortie 21 de diamètre d'environ 6 mm. Le ressort est dimensionné pour répondre aux normes de sécurité sur le réseau gaz. La force électromotrice appliquée à l'électroaimant doit être suffisante pour vaincre la force de rappel du ressort. La déposante a montré que dans cet exemple, avec un électroaimant en U d'un type comparable à ceux utilisés dans les éléments de sécurité de l'art antérieur, et dont l'armature doit se déplacer d'une distance d d'environ 1,5 mm, le produit du nombre de spires par le courant de pointe doit être d'environ un millier d'Ampères-tours. Pour ce faire, le nombre de spires du bobinage est par exemple d'environ un millier. Ce nombre est largement supérieur au nombre de spires classiquement rencontré dans un élément de sécurité présentant également un électroaimant en U (en effet, dans ce type d'électroaimant, le nombre de spires est d'une dizaine sur chaque bobine). Pour respecter les contraintes d'encombrement, la déposante propose dans cet exemple, un bobinage dont la section du fil a un diamètre sensiblement inférieur au dixième de millimètre, ce qui est sensiblement un ordre de grandeur inférieur
à ce qui se fait dans un élément de sécurité classique.
Avantageusement, les moyens de commande 6 (voir figure 2) comprennent des moyens de contrôle 61 de la quantité d'énergie délivrée dans le bobinage de chaque électrovanne lorsque le courant de pointe est fourni. En effet, la section du fil étant réduite, la résistivité est très grande et des moyens de sécurité doivent être mis en place pour limiter la puissance dissipée dans le bobinage en fonction du temps. la figure 4 illustre un exemple de réalisation des moyens de commande illustrant ces moyens de contrôle. Ils sont par exemple formés d'un condensateur C dans lequel est accumulée l'énergie nécessaire au déplacement de la pastille d'étanchéité d'une électrovanne. Le circuit de charge du condensateur C est formé dans l'exemple de la figure 4 par un générateur de tension U0 connecté aux bornes du condensateur par l'intermédiaire d'un réseau comprenant en parallèle une première résistance Ri (permettant de maintenir les courants de fuite de la capacité) et une seconde résistance R2 en série avec un premier interrupteur CT,. Par interrupteur, on entend tout type d'interrupteur, mécanique, ou électrique (interrupteur formé d'un transistor). L'interrupteur CT, se ferme brièvement (pendant une durée environ égale à trois fois le produit de la valeur de R2 par celle de la capacité du condensateur, soit typiquement 1 seconde) pour accélérer la charge du condensateur C, par exemple de 0 à 50 V, puis R1 maintient cette charge. Cette opération est faite automatiquement par exemple lors de la mise sous tension de la table de cuisson ou du four, ou à la suite de l'allumage d'un premier brûleur. Ainsi, le condensateur est rechargé immédiatement et prêt à se décharger à nouveau dans le bobinage d'une électrovanne. On pourrait prévoir un condensateur de ce type par électrovanne mais en pratique, un seul condensateur est réellement nécessaire pour l'ensemble des électrovannes correspondant aux brûleurs, car l'utilisateur allume généralement les brûleurs les uns après les
autres, et non simultanément.
Les moyens de commande comprennent d'autre part selon cet exemple, et pour chaque brûleur, des moyens de transfert 62 de l'énergie accumulée dans le condensateur vers le bobinage 43 de l'électrovanne du robinet du brûleur, pour déplacer la pastille d'étanchéité de l'électrovanne et permettre l'ouverture du passage de sortie dudit robinet. Par exemple, comme cela est illustré sur la figure 4, les moyens de transfert sont assurés grâce à un interrupteur CT2. Le condensateur C en effet se décharge dans le bobinage 43 de l'électrovanne par l'intermédiaire de l'interrupteur CT2, générant un courant ib dans le bobinage. Il y a un interrupteur par électrovanne. L'interrupteur CT2 est par exemple commandé par l'utilisateur
lorsque celui-ci veut allumer le brûleur correspondant.
Les moyens électroniques de commande comprennent d'autre part pour chaque électrovanne des moyens d'apport 63 d'un courant de maintien dans le bobinage de l'électrovanne, permettant de maintenir la pastille d'étanchéité de sorte à maintenir ouvert le passage de sortie 21 du robinet correspondant. Dans l'exemple de la figure 4, les moyens d'apport du courant de maintien sont réalisés par une source d'énergie U1 connectée aux bornes de la bobine par l'intermédiaire d'une résistance R3 en série avec un troisième interrupteur CT3. L'interrupteur CT3 se ferme par exemple sensiblement en même temps que l'interrupteur CT2, permettant d'assurer immédiatement le courant de maintien. Lorsque le condensateur C s'est déchargé dans la bobine de l'électrovanne, I'interrupteur CT2 s'ouvre (et le condensateur peut de nouveau être chargé) tandis que l'interrupteur CT3
reste fermé.
La fermeture de l'interrupteur CT3 peut être par exemple
commandée par l'utilisateur lorsque celui-ci veut fermer le brûleur.
Selon une variante (illustrée sur la figure 2), les moyens électroniques de commande comprennent en outre une électronique de mesure 64 d'un signal émis par un système de détection de la flamme, par exemple un thermocouple TC placé dans la flamme F de chacun des brûleurs. Le signal mesuré est envoyé par exemple vers les moyens d'apport 63 du courant de maintien du robinet correspondant au brûleur, permettant en cas d'extinction intempestive de la flamme, I'arrêt de l'apport du courant de maintien et la fermeture du passage de sortie du robinet. Par exemple, le signal mesuré permet l'ouverture de l'interrupteur CT3, dans l'exemple de la
figure 4.
En pratique, les moyens de commande 6 comprennent une gestion séquentielle des différents interrupteurs, par exemple au moyen d'une machine d'états, ou d'un microcontrôleur avec un programme de séquencement. L'utilisateur agit alors sur ces moyens de commande en
déclenchant une séquence.
La figure 5 illustre par un chronogramme donnant le courant ib dans le bobinage en fonction du temps t, un exemple de fonctionnement du dispositif selon l'invention reprenant des moyens de commande du type de ceux décrits sur la figure 4. Lors de la mise sous tension, CT1 s'est fermé brièvement, permettant la charge du condensateur. A l'instant to, I'utilisateur
décide d'allumer un brûleur, et commande la fermeture de l'interrupteur CT2.
Le condensateur se décharge dans le bobinage 43, entraînant un courant de pointe ip dans le bobinage, qui permet le déplacement de l'armature du robinet correspondant, et l'ouverture du passage de sortie. En parallèle, CT3
se ferme également, assurant dans le bobinage un courant de maintien im.
Puis à l'instant t1, I'utilisateur par exemple, décide d'éteindre le brûleur, et commande l'ouverture de l'interrupteur CT3. L'opération peut être
renouvelée, sur chacun des brûleurs.
Le dispositif de commande selon l'invention ouvre de multiples possibilités d'applications. Outre la commande électronique par un utilisateur de l'allumage d'un robinet, il permet des fonctions de type ré-allumage, mijotage séquentiel, minuterie, etc. Pour le ré-allumage par exemple, si l'on reprend l'exemple de réalisation des moyens de contrôle de la figure 4, une détection d'absence de flamme sur un brûleur peut entraîner la fermeture de
CT2 et de CT3, afin de décharger le condensateur dans le bobinage pour ré-
allumer le brûleur et de le maintenir allumé grâce au courant de maintien. En mijotage séquentiel, la fermeture et l'ouverture des interrupteurs CT2 et CT3 peuvent être commandées séquentiellement pour assurer l'allumage
séquentiel du brûleur et permettre le mijotage.
Claims (9)
1- Dispositif de commande de l'ouverture d'au moins un robinet (RBT) de contrôle du débit de gaz d'un brûleur, ledit robinet comprenant notamment un conduit (1) d'arrivée du gaz, un conduit (2) de sortie du gaz vers le brûleur, ledit conduit de sortie présentant un passage (21) de sortie de diamètre fixe prédéterminé, et un logement d'accueil (5) d'un élément électromagnétique de sécurité pour la fermeture dudit passage de sortie, le dispositif de commande étant caractérisé en ce qu'il comporte - pour chaque robinet, une électrovanne (4) comprenant notamment un électroaimant (41) avec un bobinage (43) au nombre de spires donné, une pastille d'étanchéité (42) de taille suffisante pour permettre la fermeture dudit passage de sortie, entraînée axialement par l'électroaimant, et un ressort de rappel (46) de ladite pastille permettant de maintenir en position fermée ledit passage de sortie, I'encombrement de ladite électrovanne étant tel qu'elle peut se loger dans le logement d'accueil (5) dudit robinet, - des moyens électroniques (6) de commande de la ou desdites électrovannes permettant de fournir dans le bobinage de chaque électrovanne un courant de pointe (ip) donné, et caractérisé en ce que ledit nombre de spires et ledit courant de pointe sont tels que le produit des deux est suffisant pour que la force électromotrice appliquée par l'électroaimant puisse entraîner le déplacement
de ladite pastille (42) et l'ouverture du passage de sortie (21).
2- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens électroniques de commande (6) comprennent des moyens de contrôle (61) de la quantité d'énergie délivrée dans le bobinage de chaque
électrovanne lorsque ledit courant de pointe est fourni.
3- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits moyens de contrôle (61) comprennent un condensateur (C) et un circuit de charge dudit condensateur permettant d'accumuler ladite énergie nécessaire au déplacement d'une pastille d'étanchéité d'une électrovanne et en ce que les moyens électroniques de commande comprennent en outre - pour chaque robinet, des moyens de transfert (62) de l'énergie accumulée dans le condensateur vers le bobinage (43) de l'électrovanne du robinet pour le déplacement de la pastille d'étanchéité de ladite électrovanne, - pour chaque robinet, des moyens d'apport (63) d'un courant de maintien (imr) dans le bobinage de I'électrovanne dudit robinet pour maintenir la pastille d'étanchéité de ladite électrovanne de sorte à maintenir l'ouverture
du passage de sortie dudit robinet.
4- Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits moyens de transfert (62) et lesdits moyens d'apport (63) du courant de maintien peuvent être commandés par un utilisateur pour la commande respectivement de l'ouverture et de la fermeture du passage de sortie du
robinet correspondant.
5- Dispositif selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé en
ce que les moyens électroniques de commande comprennent en outre une électronique de mesure (64) d'au moins un signal émis par au moins un système de détection de la flamme (F) d'un brûleur, le signal mesuré étant envoyé vers les moyens d'apport (63) du courant de maintien du robinet dudit brûleur, permettant en cas d'extinction intempestive de la flamme (F), l'arrêt de l'apport dudit courant de maintien dans l'électrovanne dudit robinet
et la fermeture du passage de sortie du robinet.
6- Dispositif selon l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que l'électro-aimant de ladite électrovanne est en U, comprenant notamment un double bobinage et une armature (44), la pastille
d'étanchéité de l'électrovanne étant reliée à ladite armature par un axe (45).
7- Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que la force de rappel du ressort de ladite électrovanne étant de l'ordre du Newton, le déplacement (d) de l'armature étant d'environ 1,5 mm, le produit du nombre de spires du bobinage par le courant de pointe est de l'ordre du
millier d'Ampères-tours.
8- Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que le nombre de spires du bobinage est de l'ordre d'un millier, et la section du fil formant le bobinage a un diamètre sensiblement inférieur au dixième de
millimètre.
9- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en
ce que l'électro-aimant de ladite électrovanne est cylindrique, et comprend notamment un bobinage et un noyau qui coulisse dans ledit bobinage, la
pastille d'étanchéité de l'électrovanne étant fixée audit noyau.
- Dispositif selon l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que le ou les robinets étant équipé(s) d'un système de contrôle du débit motorisé, pouvant être commandé électroniquement par un utilisateur, la commande de l'ouverture du ou desdits robinets(s) par I'utilisateur permet notamment l'allumage du brûleur correspondant. 11Table de cuisson avec au moins un brûleur à gaz, et, pour chaque brûleur, un robinet de contrôle du débit de gaz, ledit robinet comprenant notamment un conduit d'arrivée du gaz, un conduit de sortie du gaz vers le brûleur, ledit conduit de sortie présentant un passage de sortie de 1o diamètre fixe prédéterminé, et un logement d'accueil d'un élément électromagnétique de sécurité pour la fermeture dudit passage de sortie, caractérisée en ce qu'elle comprend un dispositif de commande de
l'ouverture du ou desdits robinets selon l'une des revendications
précédentes. 12- Four gaz avec au moins un brûleur à gaz, et, pour chaque brûleur, un robinet de contrôle du débit de gaz, ledit robinet comprenant notamment un conduit d'arrivée du gaz, un conduit de sortie du gaz vers le brûleur, ledit conduit de sortie présentant un passage de sortie de diamètre fixe prédéterminé, et un logement d'accueil d'un élément électromagnétique de sécurité pour la fermeture dudit passage de sortie, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de commande de l'ouverture du ou desdits robinets
selon l'une des revendications 1 à 10.
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| FR2800154B1 (fr) | 2002-03-22 |
| EP1094276B1 (fr) | 2004-01-28 |
| DE60007933T2 (de) | 2004-12-23 |
| ES2215012T3 (es) | 2004-10-01 |
| EP1094276A1 (fr) | 2001-04-25 |
| DE60007933D1 (de) | 2004-03-04 |
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