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PROCEDE ET DISPOSITIF DE FABRICATION DES TUBES DE THERMOSTATS.
La présente invention concerne d'une manière générale la fabrication des thermostats à colonne de liquide et en particulier lë scellement d'un tube de thermomètre contenant une colonne de liquide dilatable soumise à la pression d'un gaz.
Il est de pratique courante, dans la fabrication des thermomètres ou thermostats du type à tube contenant une colonne dilatable de mercure ou d'alliage de mercure, d'évacuer l'atmosphère au-dessus de la partie supérieure de la colonne et d'y introduire un gaz non corrosif avant de sceller le tube définitivement. Cette opération a pour but d'empêcher la corrosion possible du mercure du thermostat, étant donné que toute trace d'oxygène dans le tube provoque une corrosion nuisible du mercure qu'il contient.
Il convient aussi de soumettre la colonne de mercure à la pression d'un gaz pour empêcher la colonne dilatable de se séparer de la masse de mer- cure sous l'effet de son chauffage et de son refroidissement alternéso L'hy- drogène est un exemple d'un gaz non corrosif convenant aux thermostats à colon- ne de mercure., car il exerce la pression 'voulue sur la colonne de: mercure sans se combiner ou réagir avec le mercure.
Pour fabriquer ces thermomètres, on scelle d'abord les tubes capil- laires dans le vide et on brise le scellement de l'extrémité du tube opposée au réservoir principal de mercure pour introduire le gaz exerçant la pression dans le tube, puis on scelle celui-ci. Etant donné que l'hydrogène est un gaz explosif il est difficile de resceller le tube sans risque d'explosion ou d'in- flammation.
En se basant sur les considérations qui précèdent, un des objets de l'invention consiste dans un procédé et un dispositif d'introduction et de scellement d'une masse de gaz dans une partie d'extrémité du tube de thermomè- tre contenant une colonne de liquide dilatable et de rescellement du tube en présence d'un gaz inerte, le gaz exerçant la pression étant maintenu dans le
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tube au cours de l'opération de rescellement et à la fin de-cette opération.
Les diverses phases du procédé perfectionné suivant l'invention peuvent être énumérées brièvement comme suit : On enferme l'extrémité scellée d'un tube de thermomètre contenant la quantité voulue de mercure dans une cham- bre remplie d'hydrogène ou autre gaz exerçant la pression. Qn ouvre l'extré- mité scellée du tube en présence de ce gaz, puis on rescelle le tube sous l'ac- tion de la chaleur et de la pression en un point situé entre les extrémités du tube du thermomètre. On fait agir la chaleur sur le tube dans une atmosphère d'un gaz inerte, tel que l'azote. Le tube est supporté en un point situé au- dessus de la zone plastique chaude du tube. Le poids du tube du thermomètre et la pression du gaz inerte servent donc à rétreindre le tube au point de res- cellement.
Le tube est ainsi plus facile à resceller en un point situé au-des- sus de la colonne de mercure, de sorte qu'une certaine quantité d'hydrogène est contenue dans le tube scellé dans l'espace situé au-dessus de la colonne de mercure. L'introduction de l'hydrogène gazeux dans le tube et son rescel- lement se caractérisent donc par l'absence totale de tout risque éventuel d'ex- plosion ou d'inflammation.
L'installation décrite ci-après pour exécuter les diverses phases du procédé suivant l'invention comprend une chambre à gaz percée d'un trou pour recevoir l'extrémité fermée du tube d'un thermostat engagé dans cette chambre.
Un dispositif en forme de rondelle compressible entoure le tube du thermostat de façon à fermera l'ouverture de la chambre à gaz et serrer le tube dans une position dans laquelle il est mis sous pression, et il est ensuite rescellé.
Cette rondelle élastique est interposée entre ,la chambre à gaz et une partie fixe de l'installation. Un dispositif de serrage du type à étrier oscillant peut être amené en prise ou hors de prise avec l'extrémité supérieu- re de l'enveloppe qui délimite la chambre à gaz, de façon à maintenir cette enveloppe en place et, en même temps, à comprimer la rondelle élastique serrée' sur le tube du thermomètre.
Un poussoir pénétrant dans la chambre à gaz peut être manoeuvré à la main pour casser la pointe du tube du thermomètre et permettre au gaz exer- gent la pression d'y pénétrer et de remplir la partie du tube du thermomètre qui s'étend au-dessus de la colonne de mercure contenue dans le tube.
Une autre chambre à gaz, contenant de préférence de l'azote sous pression, entoure la partie du tube située au-dessous de la rondelle élastique de serrage. L'enveloppe qui délimite cette chambre se compose de préférence de deux parties, une partie fixe et une partie inférieure amovible. La partie inférieure de cette enveloppe est serrée d'une manière amovible sur la partie fixe par un second dispositif de serrage du type à étrier oscillant qui peut . être rapidement desserré et écarté de -sa position de serrage, lorsqu'on désire retirer le tube mis sous pression et le remplacer par un autre dans l'instal- lation. Un dispositif de chauffage électrique est situé dans la chambre à azo- te au point où l'on désire trancher et resceller le tube du thermomètre.
Lors- que les parois de verre du tube sont chauffées à l'état plastique, le poids du tube et du mercure qu'il contient provoque l'allongement de la zone ramollie du verre. De même, la pression extérieure exercée par l'azote gazeux sur la por- tion plastique du tube contribue à effectuer son scellement. Le dispositif de serrage du type à étrier mobile permet de séparer facilement la partie infé- rieure de l'enveloppe de la chambre à azote. Les parties supérieure et infé- rieure du tube en verre qui restent généralement réunies jusqu'à ce qu'on les enlève, peuvent ainsi être sorties de l'installation et remplacées par un au- tre tube.
Le principal objet de l'invention consiste dans un procédé perfec- tionné décrit brièvement ci-dessus pour mettre sous pression les tubes de ther- momètres, ainsi que dans un dispositif perfectionné, tel qu'il est décrit ci-, dessus et qui permet d'exécuter les diverses phases du procédé.
D'autres caractéristiques plus ou moins connexes de celles qui pré- cèdent apparaîtront au cours de la description détaillée donnée ci-après d'une forme de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemple seulement et repré- sentée aux dessins annexés sur lesquels :
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La figure 1 est une élévation d'un tube de thermomètre contenant une colonne de liquide dilatable surmontée d'un espace vide qui doit être trai- té par le procédé et dans le dispositif suivant l'invention.
La figure 2 est une vue en perspective d'un dispositif'suivant l'in- vention pour sceller et mettre sous pression le thermomètre de la figure 1.
La figure 3 est une coupe verticale à plus grande échelle d'une partie du dispositif de la figure 2 dans lequel le thermomètre de la figure 1 se trouve en position de traitement par ce dispositif.
La figure 4 est une coupe semblable à celle de la figure 3, et re- présente le thermomètre de la figure 1 dont la colonne de liquide a été mise sous pression, et qui a été rescellé en partie, et
La figure 5 est une élévation d'un thermomètre qui a été scellé sous pression par le procédé et dans le dispositif des figures 2, 3 et 4.
Si l'on se reporte à la figure 1, on voit que le tube de thermostat 10 comprend un réservoir 11 pour le mercure ou autre liquide dilatable ayant la propriété d'être conducteur de l'électricité. Le tube 10 présente un conduit capillaire interne 12 qui communique avec le réservoir 11 et qui est scellé généralement sous vide, à l'extrémité 13 opposée au réservoir 11. Le tube 10 est pourvu de contacts 14 de fermeture d'un circuit qui présentent un fil fin en platine non représenté scellé dans la paroi du'tube et pénétrant dans le conduit capillaire !2, de sorte que, lorsque la colonne de mercure est soumise à des variations de température, les circuits qui comprennent le thermostat se ferment ou s'ouvrent.
Sur les figures 2 et 3, le dispositif construit suivant l'invention et qu'elles représentent est désigné d'une manière générale par 15. Il comprend certaines particularités choisies de préférence et il est construit pour sou- mettre le conduit capillaire 12 du tube du thermostat 10 à une pression inté- rieure de préférence de 7,7 kg/cm2. Il facilite également le rescellement du tube 10 en un point voulu au-dessus de la colonne de mercure qu'il contient, tandis que le conduit capillaire 12 est soumis à cette pression. Le disposi- tif 15 comprend d'une manière générale un socle-support 16 d'où partent des montants verticaux 17.
Les montants 17 supportent une enveloppe de forme géné- rale rectangulaire 18 divisée par une paroi 19 en deux chambres 21 et 22, dont la première 21 est raccordée à des tuyaux 23 et 24 qui permettent d'y faire circuler un liquide de refroidissement, tel que l'eau. L'enveloppe 18 présen- te une bride 26 qui s'applique contre un joint d'étanchéité 27 et une pièce de fermeture 28, l'ensemble de l'enveloppe 18, du joint 27 et de la pièce de fermeture 28 étant fixé sur les extrémités 29 coudées latéralement de montants 17 au moyen de boulons et d'écrous tels que 30 et 31.
L'enveloppe 18 présente une cavité cylindrique 32 et un trou axial 33, et la paroi 19 forme siège pour un organe de serrage élastique 34, Pour-vu d'une ouverture circulaire centrale, sur lequel s'exerce une pression par un prolongement 37 en forme de raccord, percé d'un trou central 38, d'une envelop- pe 39 en forme de cuvette délimitant une chambre à gaz 40. L'extrémité supé- rieure de cette enveloppe est fermée par un bouchon vissé 41. L'enveloppe de la chambre à gaz 40 est maintenue en place par un dispositif de serrage 42 du type à étrier oscillant, qui porte une vis de poussée ou de serrage 43.
Le dispositif de serrage à étrier oscillant 42 est articulé en 44 sur l'enveloppe 18 et,par suite, peut être amené facilement en position de serrage ou écarté de cette position en le faisant basculer. La vis 43 s'appuie dans un alvéole 45 formé dans le bouchon. On voit donc que, lorsque on serre la vis 43 contre le bouchon 41 de l'enveloppe 39, cette enveloppe exerce une pression sur la rondelle élastique 34 de facon à la comprimer et, par suite, à l'appliquer contre le trou axial 38 aboutissant dans la chambre 40 et à serrer aussi forte- ment par cette rondelle la surface extérieure du tube 10 du thermomètre.
Des dispositifs sont prévus pour soumettre l'extrémité scellée 13 du tube 10 à une pression de gaz, cette extrémité étant cassée en présence de la pression de gaz pour permettre à ce gaz de remplir le conduit capillaire 12 sous une pression d'environ 7,7 kg/cm2 qui s'exerce sur le liquide dans le
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conduit capillaire 12. A cet effet, en se reportant plus particulièrement à la figure 3, on voit que la chambre 40 est mise en communication d'abord avec un dispositif d'aspiration (non représenté) pour en vider l'atmosphère. Puis, on la remplit de gaz sous pression avant de casser l'extrémité scellée 13 du tube 10 du thermomètre.
Pour évacuer l'atmosphère de la chambre 40 un tuyau 46 part de la chambre 40 et aboutit à un tuyau principal 47 (figure 2) et un tuyau dérivé 48 qui aboutit en passant par un robinet 49 à une pompe à vide non re- présentée. Le tuyau 46 et le tuyau 47 aboutissent aussi en passant par un ro- binet 50 à une source d'hydrogène sous pression non représentée. Par conséquent, lorsque le robinet 50 est fermé et le robinet 49 ouvert, l'atmosphère de la chambre 40 est évacuée. De préférence, le vide dans la chambre 40 est égal à 24 mm de mercure.
Une fois la chambre 40 suffisamment débarrassée de son atmosphère, on ferme le robinet 49 et on ouvre lentement le' robinet 50 pour admettre pro- gressivement l'hydrogène gazeux dans la chambre 40 jusqu'à ce que sa pression au manomètre atteigne 7,7 kg/cm2, ce manomètre étant montré en 51. Puis on casse l'extrémité scellée 13 du tube 10 pour soumettre le conduit capillaire 12 à la pression de la chambre 40. Le dispositif pour casser l'extrémité scellée 13 du tube 10 comprend un poussoir 52 supporté dans un guide tubulaire 53 et mobile dans un trou 54 traversant une paroi de la chambre 40. Une garniture élastique 55 est comprimée entre une partie 56 de l'enveloppe 39 et une paroi de guidage 57 qui empêche le gaz de s'échapper de la chambre 40.
Un collet en forme de disque 58 est fixé sur le poussoir 54 et monté à frottement doux dans une chambre 59 de fagon à former une butée mobile d'un ressort 60 qui en- toure le poussoir 52 et s'applique contre une paroi d'extrémité 61 du guide du poussoir 43.
On peut observer la position de l'extrémité 'scellée.13 du tube 10 dans la chambre 40 par une fenêtre ou regard 62-62 ménagée dans les parois op- posées de l'enveloppe 39. Les bras articulés de l'étrier de serrage 42 sont également percés de trous 63-63 qui, lorsque le dispositif de serrage 42 se trouve dans la position des figures 2, 3 et 4, permettent de regarder par les fenêtres 62-62. Il est évident qu'on peut casser l'extrémité scellée 13 du tube 10 en déplaçant le poussoir 54 à l'encontre de l'action du ressort 60, de gauche à droite, puis en le relâchant de façon que son extrémité frappe brus- quement la pointe scellée 13 et la casse. Le conduit capillaire 12 est alors soumis à la pression de la chambre 40.
La chambre 22 enferme la partie inférieure du tube 10 du thermomè- tre et contient un gaz inerte, tel que l'azote, sous une pression plus forte que la pression intérieure du conduit capillaire, de sorte que la différence entre les pressions intérieure et extérieure contribue à provoquer 1'affaisse- ment du tube lorsqu'on en chauffe une portion à l'état plastique dans la cham- bre inférieure. Les pressions des gaz indiquées ci-dessus dans les chambres 40 et 22 n'ont pas une valeur critique et peuvent être modifiées. Mais il est avantageux, suivant l'invention, d'introduire l'hydrogène dans le tube 10 sous une pression de 7,7 kg/cm2.
Par conséquent, on maintient dans la chambre 22 qui entoure la partie inférieure du tube 10, une pression de gaz de 8,4 kg/cm2 pour obtenir une différence convenable entre les pressions interne et externe appliquées contre les parois du tube.
Le dispositif d'introduction de l'azote dans la chambre 22 comprend un tuyau 65 partant d'un tuyau d'alimentation 66 sur lequel sont prévus un ro- binet régulateur de pression 67 et un manomètre 68. On voit donc que la partie du tube 10 située au-dessous de la rondelle de serrage 34 est soumise à la pres- sion du gaz de la chambre 22. Pour faire sortir l'azote de la chambre 22, un raccord 69 en T avec robinet font communiquer le tuyau d'alimentation 66 et un tuyau d'aspiration dérivé 70 aboutissant à la pompe à vide non représentée.
Des dispositifs sont prévus pour chauffer localement la partie du tube 10 située au-dessous de la rondelle de serrage 34 et dans la chambre 22, à une température suffisante pour rendre plastique une partie du tube de verre 10, de sorte que le poids du mercure contenu dans le tube provoque l'étirement de la partie chauffée du tube en verre pendant le mouvement descendant de l'ex- trémité du tube remplie de mercure. Il résulte de ce mouvement descendant du
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tube, ainsi que du fait que la pression extérieure d'azote est plus forte que la pression intérieure d'hydrogène, que la partie chauffée du tube se rétreint au point 71 en scellant ainsi complètement le trou central 12 du tube 10.
Le tube est chauffé par un dispositif de chauffage électrique 72 et est monté dans l'extrémité supérieure d'un presse-étoupe 73 vissé dans un trou percé dans la pièce ou rondelle de fermeture 28 combinée avec l'enveloppe fixe 18 de la chambre à gaz 22. La partie inférieure de la chambre à gaz 22 est délimitée par une enveloppe cylindrique 74, qui est serrée d'une manière amovible dans la partie inférieure du presse-étoupe 73 au moyen d'un disposi- tif de serrage du type à étrier pivotant qui comprend une vis de poussée 75 exerçant une pression de serrage contre le fond de l'enveloppe cylindrique 74 et, par suite, serrant l'extrémité supérieure ouverte de cette enveloppe 74 contre le corps de presse étoupe 73.
L'enveloppe 74 est de préférence pourvue de fenêtres 76-76 dispo- sées l'une en face de l'autre, qui permettent d'observer le fonctionnement du dispositif de mise sous pression lorsque la partie inférieure du tube 10 du thermomètre est descendue dans la position de la figure 4 dans laquelle l'extré- mité inférieure du tubé repose sur un tampon élastique 77.
Pour utiliser l'appareil, on desserre la vis de poussée 75 et on enlève l'enveloppe cylindrique 74. On pousse l'extrémité 13 d'un tube 10 de thermomètre à travers la rondelle élastique 34 dans la chambre 40 en observant la position occupée par le tube à travers les fenêtres 62. Mais, pour faire en sorte que tous les tubes d'une longueur déterminée se trouvent dans la même position, on rabat vers l'intérieur, au-dessous du tube 10, un support de régl a- ge à charnière 78, portant une vis réglable 79, sur laquelle on fait reposer le tube dans sa position, jusqu'à ce qu'on ait serré la vis de poussée 43 pour comprimer la rondelle élastique 34 et maintenir ainsi le tube 10 dans la posi- tion qui convient.
Une fois la rondelle 34 suffisamment serrée pour maintenir le tube 10, on ramène le support de réglage 78 en dehors dans sa position d'ef- facement (figure 2) on introduit l'enveloppe cylindrique 74 sur l'extrémité inférieure du tube et on la serre fortement contre le presse-étoupe 73, On ouvre les robinets 49 et 80 et on met en marche la pompe à vide (non représen- tée) pour évacuer l'atmosphère des chambres 40 et 22. L'orsqu'un vide équiva- lent à 24 mm de mercure est établi dans les chambres 40 et 22; on ferme les robinets 49 et 80 et on ouvre les robinets 50 et 67, de façon à remplir de gaz les chambres 40 et 22, la chambre 40 de préférence avec de l'hydrogène et la chambre 22 avec de l'azote.
L'hydrogène est maintenu dans la chambre 40 à une pression au manomètre de 7,7 kg/cm2 et l'azote dans la chambre 22 a une pression au manomètre de 8,4 kg/cm . On ferme les robinets 50 et 67 et on actionne le poussoir 52 pour casser l'extrémité scellée 13. Puis on chauffe à l'état plastique une portion localisée du tube en verre 10 en faisant'passer un cou- rantt électrique dans les moyens de chauffage électrique 72 du dispositif.
Lors- que le tube en verre a été chauffé à une température suffisante pour lui per- mettre de descendre dans la position de la figure 4, qu'on peut observer à tra- vers les fenêtres 76, on peut faire tomber la pression dans les chambres 22 et 40 en ouvrant en partie les robinets respectifs80 et 49. On peut desserrer la vis de poussée 75 et retirer l'enveloppe cylindrique 74, puis retirer le tube 10 tout entier du dispositif en desserrant la vis de poussée 43, de façon à faire cesser la compression et, par conséquent, l'action de serrage du tube exercée par la rondelle élastique 34.
Après avoir retiré le tube tout entier du dispositif, on peut le casser à l'endroit du joint "rétreintt" 71. Puis on chauffe l'extrémité scellée de la portion contenant le mercure, qu'on arrondit en principe comme l'indique la figure 5.
L'invention consiste donc dans un dispositif nouveau et simple et dans un procédé permettant de resceller les thermomètres dont la colonne de liquide est sous pression, l'opération de scellement ;tant caractérisée en ce que la pression du gaz est différente à l'intérieur et à. l'extérieur du tube, de façon à faciliter cette opération de rescellement, le procédé et le disposi- tif étant aussi caractérisés par l'absence du risque d'explosion ou d'incendié dans le cas où le gaz servant à exercer une pression sur la. colonne de liquide
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est un gaz explosif.
L'invention ne doit pas être considérée comme limitée à la forme de réalisation représentée et décrite, qui n'a été choisie qu'à titre d'exemple.