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Procédé et dispositif pour déterminer la quantité de chaleur cédée par un radiateur.
Les compteurs de quantité de chaleur usuels déterminent, en général, la quantité de chaleur comme produit de la vitesse d'écoulement de l'agent de chauf- fage et de la différence de température à son point d'en- 'trée et à son point de sortie. Ces compteurs ou instru- ¯ ments de mesure connus ont en conséquence besoin d'un instrument de mesure d'écoulement et d'un dispositif pour mesurer cette différence de température, ainsi que 'd'un dispositif indiquant le. produit de ces deux mesures.
Ils sont donc trop compliqués et coûteux pour être em- ployés sur des radiateurs.
C'est pourquoi on a déjà proposé, pour cette application particulière, d'établir sur les radiateurs le point de soudage chaud d'un thermo-élément, dont les points de soudage froids sont exposés à la température du
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local. On relie alors au thermo-élément un dispositif totalisateur. Or on a trouvé que:. dans son utilisation pratique, cette proposition ne donne que des indications -'- très inexactes, La raison de ce fait est due principale- ment à ce que la différence de température, entre le ra- diateur et le local, mesurée avec ce dispositif, comporte, par suite du mouvement de 1air, en pratique fortement fluctuant, de fortes divergences du passage proportionnel avec la quantité de chaleur vraie.
De plus, on dépend de la matière du radiateur;, de sa couleur, etc...
. Les inconvénients des dispositions connues de ce genre sont supprimés d'après la présente invention de manière simple et sûre du fait qu'un élément de mesure contenant deux organes sensibles à la température et de préférence creux, est relié, en disposition de conduc- tion thermique, au radiateur débitant la chaleur, et que la difference entre les deux organes sensibles à la tempé- rature est utilisée pour la commande de l'indicateur de 'La quantité de chaleur. Comme élément de mesure, on peut employer par exemple une tige métallique creuse qui est pourvue d'un calorifugeage radialement, c'est-à-dire de tous côtés perpendiculairement à la direction du flux de chaleur.
Les deux organes sensibles à la température, par exemple deux thermo-éléments, ou les points de soudage chaud et froid d'un thermo-élément, sont alors disposés à l'intérieur de la tige métallique de manière qu'ils soient chauffés avec une intensité différente par le flux de chaleur traversant l'élément de mesure. On peut monter l'élément de mesure, avec les deux organes sensibles à la température, par exemple sur le radiateur au milieu de sa hauteur. Il est particulièrement rationnel de prévoir pour l'un des deux organes sensibles à la température un dispositif de chauffage additionnel, qui est mis temporai- rement en action. Dans ce cas, l'énergiedu chauffage ad- ditionnel est mesurée dans un compteur d'électricité servant
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d'instrument de mesure des quantités de chaleur.
Dans ce but, il est particulièrement avantageux de se servir com- me organes sensibles à la température.de rubans bimétalli- ques droits ou courbes.
Les dessins ci-joints représentent, à titre d'exemples, plusieurs formes d'exécution de la disposition de l'invention .
La fig. 1 est une vue latérale et la fig. 2 une vue de bout d'une première forme d'exécution de l'inven- tion, certaines parties étant représentées en coupe ;
La fig. 3 est une coupe verticale d'une deuxième forme d'exécution ;
La fig. 4 est une vue latérale d'une troisième forme d'exécution ;
La fig. 5 est une coupe verticale d'une autre forme d'exécution, et
La fig, 6 est une vue de bout de la fig. 5 ;
La fig, 7 est une coupe suivant la ligne A-B de la fig, 5 ;
La fig. 8 est une coupe verticale d'une autre forme d'exécution du dispositif de l'invention, et
La fig. 9 est une coupe suivant la ligne C-D de la fig. 8.
Dans la disposition des fig. 1 et 2, on a monté sur le petit côté d'un radiateur un élément de mesure. On a disposé à l'intérieur de cet élément de mesure deux or- ganes sensibles à la température, par exemple les deux points de soudure d'un thermo-élémenc 3, de manière qu'ils soient chauffés dans une mesure différente par le flux de chaleur émis par le radiateur 1. L'élément ou corps de mesure 2 est revêtu à l'extérieur, radialement au flux de chaleur qui le traverse, d'un calorifugeage 4. On peut employer comme élément de mesure par exemple un tube métallique creux, dans lequel les deux organe sensibles à la température sont montés.
On a disposé à l'extrémité @
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libre de l'élément de mesure une surface 5 en un corps bon conducteur de la chaleur, surface qui, en ce qui con- cerne la cession de chaleur, comporte de préférence les mêmes propriétés que le radiateur 1, notamment les mêmes proportions de hauteur, de largeur et de longueur que le raûiateur. Si on le désire, on peut aussi supprimer cette surface 5. On a relié aux deux organes sensibles à la température 3, un dispositif qui assure la totalisation de la différence de température déterminée par le thermo- élément 3. Dans ce but, on se sert de préférence d'un compteur à électrolyte.
Au lieu du thermo-élément 3 représente, or. peut, si on le désire, employer deux thermo-éléments ou deux thermomètres à résistance. Dans ce cas, on peut toujours monter en,série les organes sensibles à la tem- pérature de plusieurs éléments de mesure, de sorte qu'un compteur électrique commun totalise les quantités de cha- leur pour plusieurs radiateurs. Mais il faut noter que l'emploi d'un compteur électrique, comme instrument de mesure des quantités de chaleur, n'est pas absolument né- cessaire. On peut employer dans ce but d'autres disposi- tifs quelconques, notamment un dispositif dans lequel la quantité d'un agent liquide,qui passe par distillation en raison de la différence de température existant entre les deux organes sensibles à la température, sert de me- sure pour la quantité de chaleur.
La construction d'un dispositif de ce genre peut comporter par exemple, sur celui des côtés de l'élément de mesure qui est détourné du radiateur, un cylindre de mesure pourvu d'une division ou graduation, avec un tube de verre raccordé par un tuyau, de manière qu'une quantité de liquide correspondant à la différence de température passe par distillation du tube dans le cylindre de mesure. Un dispositif de ce genre est monté de préférence de façon à pouvoir basculer afin de ramener dans le tube ia quantité de liquide qui a passé
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par distillation.
Comme la chute de température à l'intérieur de l'élément de mesure 2, chute qui sert de mesure pour la quantité de chaleur cédée par le radiateur, dépend tou- jours exclusivement de la quantité de chaleur cédée par le radiateur dans l'unité de temps, le dispositif de la présente invention assure des indications très précises.
Ce dispositif présuppose uniquement l'existence d'une chute de température suffisante forte dans le corps ou élé- ment de mesure. Si les conditions ne sont pas effective- ment telles, il vaut mieux se servir du dispositif d'après la fig. 3. Dans cette figure, les organes sensibles à la température sont deux ressorts spiraux bimétalliques 7 et 8, disposés en des points différents à l'intérieur de l'élément de mesure 9, qui est fixé sur le radiateur.
L'élément de mesure 6 se compose dans cet exemple d'un tube métallique 11 qui est pourvu vers,l'extérieur d'un calorifugeage 12. L'extrémité libre du tube 11 est fermée au moyen d'une plaque 13 en un corps bon conduc- teur de la chaleur.' En raison de leurs distances diffé- rentes du radiateur 10, les deux ressorts bimétalliques 7 et 8 subiront un échauffement d'intensité différente par le flux de chaleur traversant l'élément de mesure 9.
En général, la température sera plus élevée sur le ressort bimétallique 7 que sur le ressort bimétallique 8. Pour compenser la différence de température existant entre les deux ressorts, l'un.de ces ressorts., à savoir le ressort 8, est pourvu d'un dispositif de chauffage électrique ad- ditionnel, par exemple d'une bobine de chauffage 14. On peut alors, à l'aide de moyens connus, commander automati- quement l'énergie du dispositif de chauffage de manière que ce dispositif chauffe l'un des thermomètres à une tem- pérature déterminée, de préférence celle de l'autre ther- momètre.
Des dispositions à action automatique de ce
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genre, qui conforment à tout instant l'énergie du chauffa- ge à l'énergie nécessaire pour l'égalisation de températu- re des deux thermomètres, sont assez compliquées. Si on ne veut obtenir que la totalisation de la différence de température des deux points de mesure, différence existant en soi, il suffit d'après l'invention de procéder temporai- rement à la conjonction et à la disjonction du dispositif de chauffage. Dans ce but, le circuit pour la bobine de chauffage 14 passe par un contact 15 qui est actionné , par les ressorts bimétalliques 7 et 8. Comme source de courant, on se sert par exemple d'une batterie 16, ou du réseau lumière, tandis qu'Ion prévoit un compteur d'élec- tricité 17 comme instrument de mesure des quantités de chaleur.
Le contact 15 est commandé par les ressorts bimétalliques 7 et 8 de manière à intercaler le courant de chauffage chaque fois que la différence de température est plus grande que zéro, ou qu'une autre valeur fixée.
Dans ce cas, la température est augmentée artificiellement au point où on a disposé la bobine de chauffage 14 ; la disposition est telle que le contact 15 est ouvert par le ressort bimétallique 8 lorsque la température de ce ressort est égale ou supérieure à celle du ressort bimétal- lique 7. L'énergie électrique conduite à la bobine de chauffage est mesurée au moyen du compteur 17 et consti- tue, ainsi que des essais l'ont démontré, une mesure pour la quantité de chaleur que le radiateur 10 a cédé au milieu ambiant. Pour de nombreuses applications, il est avantageux de ne pas procéder à une disjonction complète de l'énergie du dispositif de chauffage. Dans ce cas, l'éner- gie oscillera entre deux valeurs déterminées.
En pareil cas il n'est pas nécessaire que l'ap- pareil soit alimenté avec une tension constante. La durée d'une période de conjonction fluctuera dans la mesure des fluctuations de la tension de régime de s rte qu'en cas d'emploi d'un watt-heure-mètre, on obtiendra de nouveau
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des valeurs exactes pour l'énergie nécessaire à la compen sation.
Lorsqu'il existe plusieurs radiateurs dans un local ou dans un appartement il suffit de prévoir, comme instrument de mesure des quantités de chaleur, un seul compteur d'électricité, par exemple un compteur à moteur.
Chacun des divers radiateurs est alors pourvu d'un dispo- sitif du type représenté sur le dessin, et le compteur d'électricité commun, de préférence un watt-heure-mètre, totalise alors, par exemple avec un montage en parallèle des contacts 15 et des bobines 14, les énergies condui- tes aux diverses bobines de chauffage et en conséquence les énergies nécessaires pour la compensation de la dif- férence de température à une valeur donnée.,
Au lieu des ressorts spiraux bimétalliques fonctionnant avec un établissement de contact progressif, on peut aussi employer de manière connue des ressorts à bascule ou enclenchement brusque, ainsi que d'autres orga- nes sensibles à la température, tels que des thermo-élé@ ments, des résistances, des groupes mécaniques, agissant par dilatation longitudinale,
etc. Si on désire éviter dans le corps de mesure 9 des courants de convectlon éventuels, on peut le remplir d'une masse plus ou moins conductrice de la chaleur, par exemple de poudre métalli- que. On peut aussi utiliser un élément de mesure plein
9. dans lequel on a prévu des évidements ou creux conve- nables pour recevoir les organes sensibles à la chaleur.
Ces organes n'ont pas nécessairement besoin d'être montés -en des points différents de l'élément de mesure, donc en . des points de potentiel thermique différent, mais peuvent aussi être disposés au même point, à condition de leur don- ner une forme ou construction différente, par exemple du fait qu'on se sert de ressorts bimétalliques de force différente. Au lieu d'un chauffage on pe aussi prévoir le cas echéant un refroidissement pour l'organe sensible
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à la,, température subissant le plus fort échauffement. En pareil cas, on peut employer pour l'actionnement du dispo- sitif de mesure ou de réglage par'exemple la quantité de l'agent réfrigérant utilisé, ou bien la différence de tem- pérature dans l'agent réfrigérant avant sa sortie.
Mais en général un chauffage sera plus simple pour la mise en oeu- vre de l'invention.
La sensibilité de la disposition et la précision du mesurage peuvent être encore augmentéss par l'utilisation des dispositifs représentés sur les fig. 4 à 9. La fig. 4 montre que l'élément de mesure 20, qui contient les deux organes sensibles à la température, de préférence deux rubans bimétalliques, est inséré, environ aux deux tiers de la hauteur du radiateur 21, entre les branches ou tubes centraux de ce radiateur et est mis en bonne communication thermique avec le radiateur.
Dans la forme d'exécution des fige 5,6 et 7; l'élément de mesure 20 se compose d'une plaque 22, en bon conducteur de la chaleur et fermement appliquée sur le radiateur 21, une douille en isolant 23 se raccorde vers l'extérieur à cette plaque. La paroi interne de l'isolant 23 est recouverte de matières à conductivité thermique aussi diverses que possible. Par exemple, la par.. tie de paroi 24 touchant la plaque 22 peut être en constantan et la partie de paroi externe 25 en cuivre.
La matière isolante 23 est revêtue vers l'extérieur, de tous côtés, par un corps bon conducteur de la chaleur 26. qui est en communication thermique avec le radiateur. Les moyens décrits permettent une disposition particulièrement avantageuse du dispositif de mesure. Les deux rubans bimé- talliques 27 et 28 sont disposés parallèlement à la surfa.- ce du corps 21 cédant la chaleur. La disposition est de préférence telle que les rubans bimétalliques 28 se diri- gent en direction du point de rencontre des deux parties de paroi 24 et 25. Mais si on le désire on peut pousser
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la partie de paroi 25 quelque peu plus loin vers le radiateur 21. Sur sa face de bout externe, le creux con- , tenant les rubans bimétalliques est recouvert par une pla- que 29 en'un corps aussi bon conducteur que possible de la chaleur.
On a disposé entre la plaque 29 et le ru.ban bimétallique 28 'un dispositif de chauffage électrique auxiliaire 30. Dans cet exemple d'exécution, la dispos'-- tion de contact 31, actionnée par les deux rubans bimétal- liques 27, 28 et servant à la conjonction et à la dis- jonction du chauffage auxiliaire 30, ainsi que le l'ins- trument de mesure.ou compteur de quantités de chaleur (non représenté), est monté séparément des deux rubans bimétal- liques et est actionné par ces rubans au moyen d'une dis- position de leviers agissant comme transmission. Dans ce but, on a fixé sur l'extrémité supérieure du ruban bimé- tallique 27, une articulation 33 dans laquelle est mon-. té et tourne le levier 32, qui est soumis en outre à l'action d'un ressort 33' fixé sur le ruban binétal- lique 27.
Le levier 32 porte à son extrémité inférdeu- re un contact 34, un contact coopérant fixe 35 étant disposé en face de ce contact 34. Le courant de chauf- fage, dont la conjonction et ia disjonction actionnent le compteur de chaleur de manière non représentée et comme dans les figures précédentes, passe.du conducteur 36 par l'enroulement de chauffage 30, le contact fixe 35, le contact mobile 34 et le conducteur 37. La disposition représentée assure, de même que les dispositions représen- tées sur les figures suivantes, une construction compacte et une grande sensibilité. Le ruban bimétallique 27 voi- sin du radiateur adopte'pratiquement la température du radiateur, tandis que l'autre ruban bimétallique adopte la température de la surface 29 de l'élément de mesure, surface qui cède de la chaleur.
Cet effet particulière- .ment avantageux est encore amplifié par la disposition de la matière bon conducteur de la chaleur 26 révue sur @
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le côté externe de la douille isolante.
Le fonctionnement de la disposition représentée est le suivant : L'échauffement différent des rubans bimé-' talliques 87 et 28 par suite du flux de chaleur émis par le radiateur 21, rapproche l'une de l'autre les deux extrémités supérieures des deux rubans bimétalliques. Dans ce mouvement, le ruban bimétallique 28 heurte la petite branche du levier 32, dont la grande branche amène ainsi le contact 34 en contact avec le contact fixe 35 et met ainsi en circuit le chauffage auxiliaire 30. L'in- fluence du chauffage 30 coupe le contact entre le ruban bimétallique 28 et le levier 32 du fait que ce ruban' se courbe vers l'extérieur, et coupe aussi sous l'action du ressort 33: le contact en 34, 35.
La transmission à levier, qui peut être remplacée si on le désire par d'autres éléments de transmission, par. exemple des res- .sorts d'enclenchement, augmente tout particulièrement la sûreté de commande du dispositif de l'invention.
Dans la forme d'exécution des fig. 8 et 9, les deux rubans bimétalliques 38 et 39 sont en forme de spirales, qui sont disposées parallèlement à la surface de l'élément 21 cédant de la chaleur. Les extrémités externes des deux spirales 38 et 39 sont fixée,, en 40 et 41, tandis que leurs extrémités internes attaquent deux douilles 44 et 45 insérées sur des axes fixes 42 et 43. On a fixé sur les douilles d'un côté les contacts 46 et 47 pour la conjonction et la disjonc- tion du chauffage additionnel, qui, dans le présent cas, est constitué également de préférence par un--enroulement 'de spires de chauffage. De plus, on a fixé sur la douil- le 44 un aimant permanent 49, tandis qu'une partie 50, servant d'armature d'aimant, est fixée sur la douille 45.
Le fonctionnement de la disposition des fig. 8 et 9 est le suivant Lorsque, sous l'influence de la chaleur irradiée par le radiateur 21, lesideux ressorts
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spiraux bimétalliques 38, 39 se dilatent diversement, leurs extrémités mobiles déplacent les deux douilles 44 et 45 et en conséquence les contacts 46 et 47 dans le sens de l'établissement d'un contact. Avant que les deux contacts 46 et 47, qui se meuvent lentement l'un vers l'autre, se touchent, l'aimant 49 entre en action et attire l'armature 50 à une position telle qu'elle se trouve en face de l'aimant ou le touche. De ce fait, on obtient une accélération de la fermeture des contacts 46 et 47, ou une augmentation de la pression des contacts.
Cette fermeture des contacts met de nouveau en circuit le chauffage auxiliaire 48, dont l'action courbe le ruban bimétallique 39 de manière à interrompre de nouveau le contact. Dans .cette forme d'exécution, le circuit pour l'enroulement de chauffage va du conducteur 51, par l'en- roulement de chauffage 48, le ressort bimétallique 39, la. douille 45, le contact 47, le contact 46 et la douil- le 44, le ressort bimétallique 38, au conducteur 52.
-: R E V E N D I C A T 1 ON S
1 Procédé pour déterminer la quantité de cha-- leur cédée par un radiateur, caractérisé en ce qu'un élé- ment de mesure, par exemple en forme de corps creux, dans lequel sont logés deux organes sensibles à la température, 'est fixé sur le radiateur et que la différence de tempé- rature produite entre les deux organes, est utilisée pour la commande d'un instrument de mesure des quantités de chaleur, par exemple un compteur d'électricité.
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