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MECANISME PERMETTANT D'EFFECTUER LA MULTIPLICATION DE DEUX GRANDEURS ET SON APPLICATION AUX INSTRUMENTS DE MESURE.
La présente invention, système Marcel FIORA, concerne l'application à la mesure des quantités de chaleur consommées dans les installations de chauffage à eau chaude;, du mécanisme faisant l'objet du brevet d'invention principal.
Il a déjà été indiqué dans ledit brevet comment on envisageait cette application dans ses grandes lignes. La présente addition couvre un exemple non limitatif de cette application.
On sait que la quantité de chaleur fournie au milieu ambiant par un ou plusieurs radiateurs de chauffage à eau chaude peut s'exprimer par la relations
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/ " QO(T-T') dt h dans laquelle.- Q s représente le débit-masse d'eau chaude, circulant dans le ou les radia- teurs.
T : représente la température de l'eau à l'entrée du ou des radiateurs.
T' : représente la température de leau à la sortie de celui-ci ou de ceux-ci.
On voit donc que pour mesurer, avec une certaine approximation, cette quantité de chaleur, on pourra utiliser un appareil effectuant lui-même les opérations suivantes :
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1 ) mesure du volume d'eau chaude circulant dans le ou les radiateurs pendant l'intervalle de temps considéréo
2 ) mesure des températures de l'eau à l'entrée et à la sortie du ou des radiateurs.
3 ) soustraction des valeurs exprimant ces deux températures.
4 ) multiplication du résultat de cette soustraction par le volune d'eau chaude? tranche par tranche.
5 ) totalisation indéfinie des quantités de chaleur ainsi déter- minées.
Dans l'appareil? objet de la présente invention, on utilise pour effectuer-.
- la première opération, un compteur de liquide? d'un type quelconque,, construit pour l'eau chaude.
- la deuxième opération, des thermomètres du type à dilatation de liquide.!) à déviation proportionnelle à la température;, de préférence (mais non exclusivement) du type à déplacement rectiligne.
- la troisième opération? un mécanisme à leviers combinés pour provoquer la rotation d'un axe, proportionnellement à la différence des deux températures mesurées, ce mécanisme présentant l'avantage d'une réalisation économique et d'une grande commodité de réglage.
- la quatrième? le mécanisme multiplicateur.9 objet du brevet principal, modifié dans certains de ses détails pour éviter des incidents de fonctionnement, lorsque les limites prévues pour la différence des températures se trouvent exceptionnellement dépassées.
- la cinquième opération., un totalisateur d'un type connu quel- conque,!) par exemple (mais non nécessairement à tambours chiffrés.
Une disposition de la présente invention réside dans le fait que l'appareil est muni d'un cadran unique sur lequel apparaissent d'une part, les quantités de chaleur mesurées et, d'autre part, les deux indications complémentaires suivantes-. mesure des volumes d9eau ayant traversé le compteur pendant une durée déterminée. mesure., à un instant donnée de la différence des températures de l'eau à l'entrée et à la sortie de l'installation (T-T').
Ces indications sont., en particulier.. très utiles pour la vérification de l'instrument? et le fait qu'elles apparaissent sur un même cadran facilite cette opération.
La présente invention couvre également une particularité d'éta- lonnage de l'instrument qui est prévu de telle façon qu'il tienne compte en moyenne des deux causes d'erreur suivantes a) celle introduite par l'emploi d'un compteur mesurant les volumes, et non les masses,9 d9eau chaude qui circule dans le ou les radiateurs de chauffage; on sait en effet que? du fait de la dilatation.. les volumes d'eau chaude traversant le compteurs même lorsque celui-ci est branché dans la ca- nalisation de sortie du ou des radiateurs? sont plus importants à égalité de masse, que si l'eau était froide. b) celle résultant de la diminution de viscosité de l'eau chaude par rapport à l'eau froide.
Il est en effet connu que cette diminution de viscosité provoque une avance des compteurs de liquide? principalement s'ils sont du type de vitesse,? étalonnés comme c'est généralement le cas, à l'eau froide.
Les figures annexées permettent de mieux se rendre compte des par- ticularités de la présente invention.. Elles ne présentent cependant aucun ca-
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ractére limitatif? et il est évident que toute disposition équivalente en- trerait dans le cadre de la présente invention.
La figure 1 représente le mécanisme multiplicateur, objet du brevet principale adapté à la mesure des quantités de chaleur, et le totali- sateur de ces grandeurs.
La figure 2 représente le mécanisme permettant d'obtenir la dif- férence des températures de l'eau chaude à l'entrée et à la sortie du ou des radiateurs, accouplé avec les thermomètres mesurant ces températures.
Les figures 3a à 3d représentent le détail des cames du mécanis- me multiplicateur.
Sur la figure 1, on voit en 101 un arbre vertical mû par un comp- teur d'eau chaude 100, d'un type quelconque, branché dans l'installation de chauffage dont on désire connaître la consommation de chaleur. Cet arbre transmet son mouvement à l'arbre 30 grâce au couple d'engrenages coniques 102-103.
Sur l'arbre 101 est aussi calé un pignon 104, en prise avec une roue conjuguée
105, solidaire de l'arbre vertical 106. Le rapport des vitesses des arbres 101 et 106 est de préférence (mais non nécessairement) de dix. Les arbres 101 et
106 portent à leur extrémité supérieure respectivement les aiguilles 107 et
108 qui, en se déplaçant devant le cadre de l'instrument (non représenté sur les figures), indiquent les volumes d9eau chaude ayant traversé le compteur.
Le nombre de ces axes ou de ces aiguilles., ici égal à deux, peut bien entendu être quelconque.
Un arbre 1 transmet son mouvement à l'arbre 4 au moyen des engrenages 2 et 3. Sur l'arbre 4 se trouve calé le satellite 5 d'un différentiel dont les deux planétaires 6 et 7 sont, selon l'habitude, supportés par l'arbre 4, sans être toutefois calés sur lui.
Quoique le dessin ne le fasse pas apparaître, la roue dentée 2 est en prise, soit directement, soit par l'intermédiaire d'un train d'engrenage avec la roue dentée 28, elle-mme en prise avec la roue dentée 29 calée sur l'arbre 30. Il en résulte que les arbres 1 et 30 sont tous deux mûs par l'arbre 101, donc par le compteur d'eau chaude 100.
Le planétaire 7 entraîne, au moyen des roues dentées 8 et 9, une minuterie totalisatrice 10 représentée ici sous forme de tambours, mais qui peut être d'un autre type quelconque.
Des cliquets 11 et 12 portés respectivement par les bras 13 et 14, peuvent entrer en contact respectivement avec les roues planétaires 6 et 7, ou avec des roues à rochet.!) solidaires de ces planétaires., non représentés sur la figure .
Ces bras 13 et 14 sont calés sur l'arbre 15 de telle façon que., lorsqu'un des cliquets est en prise avec son planétaire ou avec la roue à rochet solidaire, l'autre est complètement dégagé du sien ou de sa roue à rochet.
Le prolongement 16 du porte-cliquet 13 est relié au moyen d'un ressort 17 à la plaquette 18 calée sur un arbre 19.
La plaquette 18 peut osciller d'un mouvement dont l'amplitude est limitée par sa forme.\1 comportant une mortaise dont les bords opposés viennent alternativement s'appuyer sur la butée 20.
Cette butée ests de préférences constituée par une tige filetée terminée par un tronc de còne, dans sa partie en contact avec la plaquette 18. Cette disposition permets en vissant plus ou moins la tige filetée, dans un support fixe? de régler l'amplitude du mouvement de la plaquet 18. Celleci port, en outre, deux galets 23 et 24 pouvant librement tourner sur leur axe respectif (axes non représentés sur la figure ).
Deux cames 25 et 26, pour lesquelles des précisions seront données plus loin., peuvent rencontrer respectivement les galets 23 et 24. Ces
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deux cames, 25 et 26, sont solidaires respectivement des roues dentées 28 et 31, folles toutes deux sur le même arbre 27.
La. roue 31 est, comme la roue 28, mûe par l'arbre 30, mais par l'intermédiaire du différentiel 32, 33, 36, le planétaire 32 étant solidaire de la roue d'engrenage 22 en prise avec la roue 31, le planétaire 33 étant relié à l'arbre 30 au moyen des engrenages 34 et 35. Le satellite 36 de ce différentiel est calé sur l'arbre 37, à l'une de ses extrémitéso
On voit sur la figure 2 le même arbre 37 solidaire d'un bras 38 portant un ergot 39. Un moyeu 44, fou sur l'arbre 37, est solidaire d'un tambour 42 dont les graduations indiquent les différences de température, ces graduations apparaissant sur le cadran de l'instrument.
Un ergot 40, par exem- ple, mais non exclusivement., constitué par un rabattement de la paroi du tambour 429 porte une butée mobile 41, réalisée de préférence., mais non exclusi- vement., par une vis dont la position est réglable longitudinalement. Un ressort spiral (ou d'un autre type) 43, fixé d'une part au moyeu 44 et, d'autre part, à l'ergot 399 rappelle constamment celui-ci au contact de la butée 41.
Un pignon 45, en prise avec le secteur 47, est rendu solidaire du moyeu 44, au moyen de la vis 46, ou de toute autre façon permettant de régler à volonté la position de calage de ce pignon sur le moyeu 44.
Le secteur 47 et la chape 48 sont tous deux solidaires l'un de l'autre par l'intermédiaire de l'arbre 50.
Une pièce 519 terminée par une tige 52, est solidaire de la chape 48 et peut occuper sur celui-ci, une position immuable après réglage, grâce à la vis d'arrêt 49, ou à tout autre dispositif équivalent.
La pièce 51 porte l'axe 53 sur lequel est articulée la bielle 21.
Celle-ci, à son autre extrémité, pivote sur un axe 54 solidaire de la languette 55. Cette dernière pièce est rattachée à un palonnier 58 par les deux vis 56 et 56' munies d'écrous, ou par tout autre moyen équivalente Des mortaises 57, 57' et 57" sont ménagées dans le palonnier 58, au travers desquelles passent respectivement 19axe 54 et les vis 56 et 56'. Cette disposition permettant le réglage correct de la position de la languette 55 sur le palonnier 580
Ce dernier est articulé à ses deux extrémités sur les axes 59 et 609 fixés respectivement sur les tiges 62 et 67 fendues axialement en forme de chape Ces tiges font partie des éléments thermométriques 63 et 68.
Les éléments thermométriques 63 et 68 sont fixés tous deux, par un moyen quelconque, dans une position immuable après réglage judicieux, sur un même support indéformable, non représenté sur la figure. Ainsi qu'on le voit sur celle-ci, le palonnier 58 est rectiligne et les axes longitudi= naux des éléments 63 et 68 sont parallèles et de préférence (mais non exclue sivement) perpendiculaires à la position moyenne occupée, dans son déplacement, par 1-'axe longitudinal du palonnier 58.
Les tiges 62 et 67 ayant un déplacement rectiligne selon leur axe longitudinal, le palonnier 58 possède une mortaise 61, qui permet son in- clinaison sans coincement sous l'effet des changements de hauteur relative des axes 59 et 600
Les capillaires 64 et 69 relient respectivement aux bulbes-sondes 65 et 70, les éléments thermométriques 63 et 68, de telle façon que les dépla- cements des axes 59 et 60, mesurent à chaque instant la température de l'eau circulant respectivement dans les canalisations 66 et 71, qui sont celles d'en- trée et de sortie du ou des radiateurs.
On distingue sur la figure 3b, vues par dessus, les cames 25 et 26 et leur roue dentée respectivement solidaire 28 et 31, montées sur le même arbre 27.
On voit sur la figure 3a, vue de face, la came 25 en position nor-
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male de fonctionnement et sur la figure 3d la même came en position escamotée
On voit aussi sur la figure 3c la came 26 dans sa position unique de fonctionnement.
Sur ces figures, 109 est un axe solidaire de la roue dentée 28, autour duquel peut osciller la came 25. Ainsi qu'on peut le voir, celle-ci possède une mortaise dont les bords opposés peuvent venir en contact alternativement avec Marbre 27, qui limite ainsi l'amplitude de son oscillation.
La came 26 qui a de préférence (mais non exclusivement) la même forme que la cmne 25, est fixée rigidement sur la roue dentée 31, grâce aux
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rivets 110 et 110% ou par tout autre moyen équivalent.
Un doigt 111 est rigidement fixé sur la cane 25 et fait saillie sur la face de celle-ci située en regard de la came 26. De même., les doigts 112, 113 et 114 sont rigidement fixés sur la cane 26 et font saillie sur la face de celle-ci située en regard de la came 250
Le doigt 111 comporte une queue située sur l'autre face de la came 25, et un ressort 115 vient appuyer à l'une de ses extrémités sur cette queue. Ce ressort est fixé à son autre extrémité sur un doigt 116, lui-même rattaché à la roue dentée 28.
Le fonctionnement de l'appareil est le suivants
L'eau chaude qui circule dans le ou les radiateurs, entre en contact à l'entrée de ceux-ci avec le bulbe 70 (figo 2) et à la sortie avec le bulbe 65. Le liquide contenu dans les bulbes se dilate différemment puisque les températures d9entrée T et de sortie T' du ou des radiateurs sont diffé-
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rentes. Il s'ensuit que le palonnier 58, tout en s'inclinanta se déplace en translation latérale de telle sorte que l'axe 54 qui a été réglé à l'étalonnage de 19 appareil par déplacement de la languette 55s dans une position urdicieuseg sur le palonnier 58, se meut verticalement d'une quantité qui représentep avec une grande précision, la différence (T-T9) des deux tempéra- tures.
Les déplacements verticaux de l'axe 54 sont transmis par la biel-
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le 21 à l'axe 539 et la pièce 51p combinée avec la chape 4, fait office de manivelle et provoque la rotation de l'arbre 50 et du secteur 47.
Celui-ci fait tourner, à son tour,d'un angle proportionnel à
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(T-T9)., le pignon 45 qui entratne., par l'intermédiaire du moyeu 44 du tainbour 42p de la butée 4l? de l'ergot 39 et du bras 38y l'arbre 37. Celui-ci, grâce au satellite 36 (figure 1), au planétaire 32, aux roues d'engrenages 22 et 31, fait avancer ou reculer la came 26 par rapport à la came 25, d'un angle proportionnel à la différence des températures (T-T').
Les cames 25 et 26 sont, par ailleurs, y entraînées dans le même senset à la même vitesse, par l'arbre 101, m lui-même par le compteur d'eau chaude de sorte que., selon un fonctionnement décrit dans le brevet principale n'ayant pas besoin d'être exposé à nouveau, les rotations successives du to- talisateur 10 sont proportionnelles d'une part aux rotations effectuées par l'arbre 1019 donc aux volumes d'eau chaudes
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t2 1i
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etg d9autx e parts, à l9angle utile de décalage existant entre les deux cames 25 et 26 cgest-à=d1re à la différence des températures (T-T')o
On voit donc que les rotations du totalisateur 10 mesurent bien les quantités de chaleur dissipées dans le ou les radiateurs de l'installation.
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Ainsi qu'on l'a dit, les cames 25 et 26 ont, dans la présente invention, un râle particulier qui peut être exposé comme suit.-
Lorsque la différence des températures de l'eau à l'entrée et à la sortie du ou des radiateurs est très faible ou, plus généralement}, est accidentellement plus faible que la limite inférieure pour laquelle on a dimensionné l'appareil, la came 26 se rapproche de la came 25 (figures 3a à 3d).
Dans ce rapprochement, et pour éviter qu'une trop faible distance entre les cames ne provoque un coincement du mécanisme, le doigt 113 de la came 26, placé dans une position judicieuse.. entre en contact avec le doigt 111 de la came 25, et provoque l'oscillation de cette dernière autour de l'a.. xe 109 ladite came s'escamote alors sous l'action combinée de cette sollicitation et du ressort 115, et occupe finalement la position d'escamotage représentée sur la figure 3d.
La came 26 étant alors seule à agir sur la plaquette 18, (figure 1) le mouvement du totalisateur s'arrête complètement même si le compteur continue à tourner sous l'action du débit d'eau chaude.
Lorsque la différence des deux températures- (T-T') croit à nou veau, la came 26 (figures 3a à 3d) se déplace en sens inverseg et le doigt 114 dans son mouvement rencontre alors le doigt 111, ce qui provoque l'oscil- lation de la came 25 autour de son axe 109, de sens inverse à la précédente.
Cette came reprend alors sa position normale de fonctionnement, représentée sur la figure 3ao
Si.!) au contraire.!) la différence des deux températures (T-T') dépasse accidentellement la valeur qu'on s'est fixée comme limite maximum, la came 26, après un tour complet, se rapproche à nouveau de la came 25, mais par une rotation de sens inverse à celle qui avait lieu lorsque la différence des températures était plus faible que la limite inférieure prévue.
A ce moment, le doigt 112, judicieusement situé, entre en contact avec le doigt 111.La came 25 occupant déjà la position finale de son oscillation dans le même sens ne peut bouger, et arrête le déplacement de la came 26.
La réaction des pièces intéressées par ce blocage se transmet au ressort spiral 43 (figure 2).Celui-ci se bande et le moyeu 44 sollicité par le pignon 45 peut continuer librement son mouvement sans qu'aucun incident se produise dans le fonctionnement de l'appareil.
Le mécanisme, objet de l'invention, permet l'emploi d'éléments thermométriques légèrement différents l'un de l'autre, sans qu'il s'ensuive une erreur appréciable dans les indications de l'instrument. En effet, ainsi qu'on l'a dit, la position de l'axe 54 sur le palonnier 58 (figure 2) est réglable facilement, ce qui permet de lui faire occuper exactement la position voulue pour rattraper les différences qui pourraient exister dans les courses des deux tiges 62 et 67 sous l'action d'une même température.
De meme, la retation de l'arbre 50 et partant celle de l'arbre 37 peut être ajustée exactement à une valeur prédéterminée pour une différence des températures (T-T') donnée, par le réglage du rayon de la manivelle constituée par la pièce 51 et la chape 48, ceci en faisant avancer plus ou moins la tige 52 qu'on immobilise ensuite définitivement, par la vis 49 (ou tout autre moyen équivalent).
En outre, le calage relatif des deux cames 25 et 26 tel que les différences de températures (T=T') produisent les rotations voulues du totalisateur10, est obtenu très facilement en agissant judicieusement sur la vis de butée 41.
En fait, on dimensionne et on règle l'instrument à l'étalonnage intentionnellement, de telle fagon qu'ainsi qu'on l'a déjà dit, l'angle dont avance ou recule la came 26 relativement à la came 25 soit inférieur à celui qui correspond à la différence exacte (T-T') pour tenir compte de l'erreur par
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excès, résultant de la dilatation et de la diminution de viscosité de l'eau chaude traversant le compteur. Ceci s'obtient, d'après l'invention, en fai- sant correspondre, grâce aux réglages, lors de l'étalonnage, les graduations du tambour 42 avec les différences des températures T et T'.
Ces graduations tracées à l'avance occupent sur ledit tambour un angle plus grand que la valeur théorique calculée; l'angle utile existant entre les cames 25 et 26 est lui-même réglé à la valeur exacte calculée.
On ne sort pas du domaine de l'invention si on réalise tout ou partie de l'instrument par des moyens différents, mais équivalents.
En particulier, les organes du mécanisme peuvent occuper l'un par rapport à l'autre des positions différentes de celles représentées sur les figures. Les arbres, roues dentées, leviers, etc... peuvent être indif- féremment verticaux, horizontaux ou obliques. Les rotations et translations des mobiles peuvent s'effectuer dans des sens quelconques, etc... Les arbres, et plus généralement toutes les pièces mobiles peuvent eFrtre supportées d'une façon quelconque. La longueur de la bielle 21 peut être réglable.
L'entraînement du mécanisme par le compteur peut être direct ou s'effectuer par l'intermédiaire d'un accouplement magnétique ou autre.
Les corrections d'erreur dues à la dilatation et à la réduction de viscosité de l'eau chaude, peuvent être obtenues par un procédé inverse de celui indiqué, c'est-à-dire que la graduation du tambour 42 peut être ri- goureusement exacte mais le décalage relatif des cames 25 et 26 peut être ré- glé à la demande.
Le rôle des deux cames 25 et 26 peut être inversé, la came esca- motable commandant la mise en route du totalisateur.