<Desc/Clms Page number 1>
La présente invention a pour objet un dispositif pour constater la quantité de chaleur qui est passée, dans un temps déterminé, à volonté, d'une source de chaleur dans son entourage. Il s'agit ici non pas de mesurer la quantité de chaleur en calories mais de trouver un nombre proportionnel d'après lequel, en ce qui concerne un consommateur particulier de chaleur branché sur une telle installation de chauffage, est calculée la part qui incombe à ce consommateur sur la quantité totale de chaleur con sommée par l'installation, ou la part proportionnelle des frais de chauffage revenant à chaque consommateur particulier de la chaleur.
Les dispositifs connus pour atteindre ce résultat présen- tent une cuvette d'évaporation appliquée au consommateur de chaleur et dans laquelle la différence occasionnée par l'évaporation sous l'influence de la chaleur entre le niveau primitif du liquide et celui qui est observé au bout d'un certain temps d'évapo- ration est proportionnelle à la quantité de chaleur utilisée
EMI1.1
par le consommateur et dans un ,nort .",T --...
A. "'
<Desc/Clms Page number 2>
déterminé par le calcul; étant donné que dans le cadre des températures de chauffage qui interviennent dans la pratique, la grandeur globale d'évaporation qui est influencée par la nature du liquide d'évaporation, l'état de l'atmosphère ambiante, la construction de la cuvette d'évaporation et l'étendue de la surface de passage de la chaleur, forme toujours un facteur approximativement constant de la température du consommateur de chaleur. La consommation de chaleur du consom- mateur par unité de temps est dans un rapport analogue à sa propre température qui, abstraction faite d'une perte de température négligeable dans la pratique, est la température de l'agent de chauffage.
Ainsi, puisque la hauteur effective de température pendant une période déterminée se tient dans une dépendance causale suffisamment exacte pour le calcul des frais de chauffage, d'une part, avec la quantité évaporée du liquide de mesure et, d'autre part, avec la quantité de chaleur délivrée par le consommateur, la différence entre le niveau du liquide qi est lu sur la cuvette d'évaporation au commencement d'une période de chauffage et le niveau à la fin de cette même période forme une mesure de la quantité de chaleur qui a été délivrée par le consommateur pendant ce temps.
Quand un certain nombre de consommateurs de chaleur, pourvus de telles c.u- vettes d'évaporation, sont branchés sur une installation commu- ne de chauffage, il est effectivement possible de déduire des quantités d'évaporation qui ont été lues sur les différentes cuvettes, les quantités partielles de chaleur qui ont été absorbées par chacun des consommateurs branchés sur la quantité totale de chaleur de l'installation de chauffage. Le montant des frais de chauffage revenant à chaque consommateur de chaleur est maintenant calculé d'après les quantités partielles de chaleur qui ont été trouvées.
Four ce calcul on pose l'équation S = F, dans laquelle S est la somme des différences de niveau
<Desc/Clms Page number 3>
tous les consommateurs de chaleur d'une installation de chauffa- ge, et F le montant total des frais de chauffage occasionnés par l'installation, on divise alors F par le nombre N des divisions de l'échelle d'évaporation qui se trouve sur chaque cuvette, après quoi la multiplication du quotient F par les divisons de la Colonne de liquide évaporé qui ont été lues sur chaque cuvette, on obtient les frais de chauffage qui incombent au consommateur de chaleur équipé de la cuvette d'évaporation correspondante pour la durée de chauffage considérée.
Des dispositifs du genre décrit ont déjà été proposés pour le calcul des frais de chauffage et, en particulier, dans les installations de chauffage central à l'eau chaude ou à la vapeur.
Uependant les appareils connus présentent l'inconvénient que le liquide de mesure ou bien s'évapore trop rapidement ou encore s'évapore sensiblement au-dessous de la température mini- ma du cnnsommateur de chaleur pour le chauffage de la pièce, que les coefficients d'évaporation ne sont également pas proportion- nels approximativement aux hauteurs effectives de la température ou bien que le liquide d'évaporation est hygroscopique. 11 s'ensuivait que le rapport nécessaire entre la quantité d'é- vaproatin et la quantité de chaleur se trouvait sensiblement altéré dans chaque cas.
Il a bien été reconnu dans l'évapora- tion du liquide dans une cuvette qui est en communication ou- verte avec l'air extérieur que l'opération de l'évaporation peut être albngée par l'emploi d'un tube long et étroit qui s'élève au-dessus du niveau du liquide, et par la diffusion qui y est atteinte de l'air avec la vapeur emmagasinée au-des... sus dù liquide.
Cependant on omettait de tenir compte de l'importance prédominante du calibre du tube au-dessus du niveau du liquide et, en particulier,de la dépendance entre le diamè- tre du tube et la longueur de la partie tubulaire s'élevant au-dessus du niveau du liquide et dans laquelle l'air et la vapeur pénètrent l'un dans l'autre.
Puisqu'il était à prévoir
<Desc/Clms Page number 4>
que le rétrécissement du tube a pour conséquence de retarder l'opération de l'évaporation, le développement ultérieur de la me-sure des quantités de chaleur basée sur le principe de l'évaporation demandait la àolution du problème incohtesta- blement plus difficile si des rapports et lesquels entre les calibres des tubes et leurs longueurs sont déterminants pour l'influence effective sur l'opération de la diffusion dans la partie tubulaire supérieure, non remplie de liquide, afin d'arriver en retardant le plus possible l'opération de l'évaporation dans le tube de mesure, à pouvoir négliger l'influence autrement croissante avec le rétrécissement du tube de la dilatation de la colonne liquide causée parla température,
et éviter la montée du liquide contre la paroi du tube sous l'action de la capillarité, ainsi que la perte de liquide par la pellicule liquide qui adhère à la paroi du tube et se déssèche sur elle. Comme l'opération de l'évaporation s'étend en régie générale sur une période complète de chauffage, c'est-à-dire sur plusieurs mois, et que la cuvette d'évaporation doit être relativement petite en voe de son application pratique aux radiateurs des installations de chauffage centrale aux canalisations d'eau chaude, etc..., de faibles quantités de liquides seulement peuvent être évaporées aux fins de mesurageo Il s'ensuit qu'il est de la plus grande importance, pour obtenir une mesure précise,
d'éliminer tous les facteurs qui peuvent nuire à son exactitude ou tromper sur la hauteur effective de la colonne liquide qui reste encore au bout d'un certain temps d'évaporation. Le prdolème technique à résoudre se trouve maintenant circonscrit à ce que, dans une cuvette d'évaporation. en vue du mesurage, l'appendice tubulaire audessus du niveau du liquide doit avoir, sur une longueur déterminée, une section transversale ouverte d'une grandeur telle
<Desc/Clms Page number 5>
qu'avec une surface d'évaporation aussi petite que possible .et un excellent ralentissement de l'opération d'évaporation par suite de la diffusion de la vapeur du liquide de mesure avec l'air qui se produit dans l'appendice tubulaire, l'influence de la dilatation à la chaleur puisse être négligée,
mais que la montée du liquide contre la paroi du tube et son adhérence à la paroi soient évitées.
La découverte des rapports entre le diamètre d'ouverture de la cuvette d'évaporation à son appendice tubulaire s'élevant au-dessus du niveau du liquide et la longueur de cet appendice d'une part, ainsi que le rapport de la longueur de l'appendice tubulaire à la hauteur de la colonne liquide d'autre part, s'obtient en tenant compte des liquides de mesure hygroscopiquement constants qui interviennent et en évitant avec le plus grand soin toutes les sources d'erreurs mentionnées plus haut, tandis qu'il a été reconnu qu'avec une tension superficielle empêchant l'action de la capillarité et la formation d'une pellicule dans le liquide qui se trouve dans une cuvette cylindrique d'évaporation, le ralentissement idéal de l'opération d'évaporation est atteint quand, suivant la présente invention,
la longueur de l'appendice tubulaire qui s'élève audessus du niveau du liquide est de quatre à huit fois mais de préférence six fois le diamètre intérieur du tube, et qu'avant le commencement de la période de chauffage la cuvette est remplie, de préférence, jusqu'à ce que la distance entte le niveau du liquide et son bord supérieur soit égale à six fois le diamètre.
Pendant l'évaporation du liquide de mesure, la distance en hauteur à partir du bord supérieur de la cuvette d'évaporation augmente tandis que la colonne liquide décroît et produit un ralentissement croissant de l'opération d'évaporation qui est approximativement proportionnel à cette distance, jusqu'à ce que soit atteinte une hauteur de mesure d'environ quatorze fois
<Desc/Clms Page number 6>
le diamètre. il a été tenu compte du ralentissement croissant de l'évaporation tandis que descend la colonne liquide par une réduction correspondante de l'éartement entre les divisions de l'échelle de lecture.
De plus, la longueur de l'appendice tubulaire qui s'élève au-dessus du niveau du liquide est à la hauteur de début de la colonne liquide dans le rapport de 1 à 2 et que des écarts sont permis jusque dans le rapport de 1 à 3, la cuvette de mesure étant en conséquence, remplie de liquide jusqu'aux deux tiers ou aux trois quarts de sa longueurtotale.
En vue de compenser le ralentissement de l'opération de l'évaporation qui augmente uniformément avec la distance en hauteur et d'employer alors une échelle de lecture avec des divisions également espacées depuis le haut jusqu'en bas, la cuvette de mesure peut être élargie dans la direction descendante dans une telle proportion que l'évaporation qui autrement se ralentit en raison directe de l'augmentation de la distance se trouve compensée par l'accroissement de la surface d'évaporation. Dans ce casla cuvette se prolonge vers le bas sous une forme légèrement conique.
Comme finalement la grandeur d'évaporation qui est lue sur l'échelle jointe à la cuvette d'évaporation ne représente rien de plus qu'un chiffre exprimant le rapport entre la quantité d'évaporation et la quantité de chaleur délivrée et au moyen duquel peuvent être calculés, d'après la formule donnée précédemment, les frais de chauffage de consommateurs de chaleur de même grandeur, ce chiffre doit être multiplié ou réduit en conséquence quand on emploie des consommateurs de chaleur avec des sufaces de différentes grandeurs, ce qui est indiqué, suivant l'invention, quand on emploie des échelles de même grandeur et portant les mêmes divisions, par un index du coefficient de calcul joint à l'échelle, ou encore en appliquant aux divisions
<Desc/Clms Page number 7>
de l'échelle des chiffres proportiomellement plus ou moins forts.
Il est évident que les rapports indiqués plus haut entre le diamètre et la longueur de l'appendice tubulaire qui s'élève au-dessus du niveau du liquide se modifient entre eux, quand au lieu de la section circulaire du tube on emploie un profil d'une autre section,dans la même proportion que les surfaces des sections des profils tubulaires.
Quand on a en vue de maintenir aussi constante que possible la température de la colonne liquide en évitant de fréquentes alternatives d'échauffement et de refroidissement de cette colonne, la cuvette d'évaporation est avantageusement pourvue à son extrémité inférieure d'un élargissement pour augmenter la quantité de liquide.
Comme liquide de mesure, dans l'objet de l'invention, un dérivé de la naphtaline ou un dérivé de l'anthracène est employé. es cuvettes d'évaporation des genres décrits sont pourvues de tables d'échelle dans des bottes appropriées qui les protègent contre les dégradations, les malpropretés, les atteintes abusives et contre les courants dair et sont engagées avec elles, par exemple, entre les éléments du radiateur d'une installation de chauffage central, la quantité de chaleur délivrée par le radiateur dans son voisinage relativement à la quantité totale de chaleur de l'installation de chauffage se trouvant ainsi constatée.
Cependant une botte recevant la cuvette d'évaporation peut aussi être intercalée dans la canalisation d'une conduite d'éau chaude ou de vapeur et se trouver baignée par l'eau ou la vapeur, de sorte que sur l'échelle sera lue la quantité relative de chaleur de l'eau ou de la vapeur consommée, en permettant ainsi de calculer la part quantitative du poiht de dérivation relativement à la con- sommation totale de chaleur.
<Desc/Clms Page number 8>
Plusieurs modes d'exécution de l'objet de l'invention soit r eprésentés, à titre d'exemples, par les dessins ci-joints dans les quels : la figure 1 est une vue en élévation d'une cuvette d'évaporation de forme tubulaire; la figure 2 est une vue de face d'une boîte pourvue de la cuvette d'évaporation pour son intercalation entre les éléments du radiateur d'un chauffage central; la figure 3, est une section transversale de la boîte suivant la ligne A-A de la figure 2; la figure 4, est un schéma de l'opération de l'évaporation ; la figure 5 est une élévation d'un autre mode d'exécution de la cuvette d'évaporation; la figure 6 montre un tableau avec échelle à indices; la figure 7 représente un troisième mode d'exécution de la cuvette d'évaporation;
la figure 8 est une vue d'un dispositif branché sur une canalisation d'eau chaude pour l'indication de la quantité de chaleur; la figure 9 est une coupe suivant la ligne B-B de la figure 8; la figure 10 est une vue partiellement en coupe et-en élé- vation du dispositif monté sur un robinet d'eau chaude. a cuvette d'évaporation suivant la figure 1 est un tube cylindrique en verre, ouvert à son extrémité supérieure, ayant un diamètre intérieur de 5 mm. et une longueur approximative de 90 mm. Il est rempli de liquide jusqu'à la division zéro, de sorte que le diemètre du tube D est à la distance en hauteur H dans le rapport de 1 à 6. Ce rapport varie toujours dans les limites entre 1 à 4 jusqu'à 1 à. 8 suivant le niveau primitif du liquide.
La hauteur de la colonne liquide Fh s'élève, dans le cas présent au double et la longeur totale de la
<Desc/Clms Page number 9>
marges sont permises jusque H : Fh = 1 : 3, et H : (H+Fh) = 1:4:.
Suivant la figure 1, une échelle peut être appliquée sur la cuvette d'évaporation, ou bien elle peut se trouver auprès de cette cuvette, sur la boîte a qui reçoit cete dernière (figure 2).
Comme par suite de la diffusion du liquide de mesure évaporé avec l'air atmosphéricue qui s'effectue au-dessus du niveau b du liquide, l'opération d'évaporation se ralentit au fur et à mesure que s'accroît la distance H, comme le montre le schéma de la figure 4, la quantité d'évaporation Q qui correspond à l'unité de temps devient aussi plus petite, de même la distance entre les divisions de l'échelle de lecture diminue en proportion en descendant, ou bien, lorsque l'échelle conserve un écartement uniforme entre ses divisions, la cuvette de mesure, comme le montre la figure 3, s'élargit de plus en plus en descendant, de sorte que le ralentissement de l'opération d'évaporation occasionné par l'augmentation de la distance H est compensé par l'accroissement proportionnel de la surface d'évaporation.
Dans la bofte a, la cuvette d'évaporation est montée dans la chambre c qui la protège contre les courants d'air, et se trouve en même temps à l'abri des dégradations, des malpropretés qui pourraient atteindre le liquide de mesure, et d'une manipulation non autorisée, l'enlèvement de la cuvette ne pouvant s'effectuer qu'après la rupture des plombs de sûreté d.
La colonne liquide dans la cuvette d'évaporation qui est engagée dans une cavité e. de la botte est facilement visible de l'extérieur et permet de lire directement le niveau du liquide sur une échelle disposée derrière la cuvette. Cette échelle est prévue sur un tableau interchangeable en papier, tôle, celluloïd, etc... ce qui permet d'utiliser avec des bottes de type uniforme des tableaux d'échelle de même grandeur et d'une division toujours égaler mais portant des chiffres de graduation ou des index de calcul différents.
C'est
<Desc/Clms Page number 10>
ainsi, par exemple, que la figure 2 montre une échelle pour un radiateur de chauffage central avec six éléments, tandis que l'index 11 sur -Le tableau d'échelle montré par la figure 6 indique que ce tableau est destiné pour la cuvette d'évaporation d'un consommateur de chaleur de même construction, à douze éléments et délivrant, toutes les autres conditions étant égales, une quantité double de chaleur. Au lieu de cet index, le tableau d'échelle suivant la figure 6 pourrait porter des chiffres de graduation deux fois plus grand$ que le tableau de la figure 2, de sorte que pour la division 10 il y aurait le chiffre 20, pour la division 20 le chiffre 40, etc...
Comme liquide de mesure hygroseopiquement constant, on emploie de préférence un dérivé de la naphtaline ou de l'an- thracène. Enfin, en vue de maintenir une température aussi constante que possible du liquide d'évaporation en présence de orusques changements de température de l'ambiance, la cuvette d'évaporation peut être pourvue d'un élargissement inférieur qui augmente la contenance en liquide (figure 7).
Dans le dispositif représente par las figures 8 et 9 pour constater la consommation de la quantité relative de chaleur aux points de décharge de la canalisation d'eau chaude h, entre la conduite d'arrivée 1. et le tube de distribution de l'appareil proprement dit pour l'indication de la quantité de chaleur est intercalé un siphon d'arrêt de la chaleur k.
Ce siphon consiste en un tube recourbé en forme de V qui, pendant le passage forcé de l'eau dans le tube h, s'oppose à l'entrée de l'eau'chaude de la canalisation d'arrivée ± dans la chambre 1 et prévient ainsi une évaporation anticipée de la colonne liquide dans la cuvette d'évaporation m. Le dispositif se compose de la botte ±.. qui reçoit la cuvette d'évaporation m et le tableau d'échelle n et en arrière de laquelle est dispo-
<Desc/Clms Page number 11>
le raccord .2 et le tube de distribution h. La paroi intermé- diaire q est chauffée par l'eau qui traverse la chambre 1 et transmet la chaleur à la cuvette d'évaporation m qui est pro- tégée contre son extraction non autorisée hors de la botte par un plomb de sûreté r.
Dans le mode d'exécution suivant la figure 10, une botte t qui reçoit la cuvette d'évaporation s est raccordée par la chambre u au robinet v et est pourvue du raccord d'écoulement w. Ici encore, la cloison x qui est chauffée par l'eau chaude circulant dans la chambre u, transmet la chaleur à la cuvette d'évaporation s. Ce dispositif est combiné avec le robinet comme une simple garniture d'écoulement d'eau chaude, cepen- dant, il peut être aussi construit comme garniture d'écou- lement d'une batterie de mélange pourvue d'une arrivée d'eau chaude et d'eau froide.