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DISPOSITIF REGULATEUR DE TEMPERATURE REGLE THERMOSTATIQUEMENT.
La présente invention concerne les dispositifs régulateurs de température réglés thermostatiquement.. dans lesquels un dispositif de réglage de la température provoquant des variations de température en un point déterminé comporte un échangeur de chaleur et plusieurs ventilateurs électriques qui sont mis en circuit et hors circuit sélectivement dans un ordre de succession déterminé de façon à faire varier l'efficacité de l'échangeur de chaleur en fonction de la température au point précitéo
Bien que l'invention puisse s'appliquer à de nombreux cas, elle est spécialement destinée à assurer le fonctionnement d'un dispositif de refroidissement d'une locomotive Diesel,
dans lequel on peut faire passer des quantités dosées variables d'air de refroidissement à travers les radiateurs du dispositif de refroidissement du moteur en fonction de la température atteinte par le fluide de refroidissement qui circule dans le dispositif de refroidissement du moteur. Etant donné que l'invention est susceptible d'autres applications,il doit être bien entendu que le dispositif régulateur de température spécialement décrit ci-après ne doit être considéré qu'à titre d'exemple et non de limitation.
Le dispositif suivant l'invention comporte, dans son application décrite ci-après, un groupe de thermostats se composant de plusieurs thermostats du type à immersion fonctionnant indépendamment et individuellement et disposés dans le courant de fluide de refroidissement circulant dans le bloc moteur d'une locomotive Diesel électrique. Chaque thermostat fonctionne., lorsque la température du fluide de refroidissement a atteint une valeur déterminée, de façon à fermer un de ses contacts et aussi., lorsque cette température a atteint une valeur déterminée plus élevée, de façon à fermer un autre contact.
Les contacts combinés avec chaque thermostat agissent dans un circuit à relais de façon à commander le passage et l'in-
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terruption du passage du courant dans un ventilateur correspondant, qui lorsque le courant y passe., fait passer une certaine quantité d'air dans une section limitée d'un dispositif échangeur de chaleur ou radiateur dans lequel circule le fluide de refroidissement de façon à dissiper ainsi la chaleur du fluide de refroidissement.
Les divers thermostats fonctionnent de façon à fermer leurs contacts respectifs pour des valeurs de réglage élevée et faible de sorte que chacun d'eux fonctionne dans un intervalle de température différente ces divers intervalles de température se succè- dant entre une basse température minimum et une haute température maximum entre lesquelles le dispositif fonctionne et au-dessous desquelles il ne fonctionne pas mais est prêt à fonctionner lorsqu'une température comprise dans l'intervalle spécifié est atteinte.
Le résultat net obtenu avec ce dispositif est le suivant : lors-que la température maximum de réglage du thermostat fonctionnant dans l'in- tervalle le plus bas est atteinte, un des ventilateurs entre en action jusqu'au moment où la température minimum. de réglage de ce thermostat est atteinte Il en est de même pour chacun des thermostats fonctionnant dans un intervalle de température plus élevé., chacun d'eux fonctionnant en effet de façon à mettre en mouvement le ventilateur correspondant lorsque sa température de réglage maximum est atteinte et à provoquer l'arrêt de ce ventilateur lorsque la température est devenue inférieure à sa valeur de réglage minimum.
Les intervalles de température des divers thermostats sont de préférence, mais non nécessairement échelonnés, c'est-à-dire qu'ils empiètent l'un sur l'autre et que par suite la valeur de réglage minimum. d'un thermostat de la série est supérieure à la valeur de réglage minimum du thermostat inférieur suivant, mais inférieure à sa valeur de réglage maximum.
En disposant les thermostats de cette manière, il est possible de faire passer le courant successivement dans les divers ventilateurs dans l'ordre de succession inverse pendant que la température du fluide de refroidissement diminue progressivement, de sorte que le dispositif fonctionne sans fluctuations ni oscillations lorsque la température du fluide de refroidissement oscille au voisinage de la valeur de réglage maximum ou minimum d'un thermostat quelcon- que
Sur les dessins ci-joints, qui représentent une forme de réalisation choisie de préférence de l'invention :
la fig. 1 est une élévation latérale partielle de la partie du moteur Diesel d'une locomotive Diesel-électrique à laquelle a été appliqué le dispositif régulateur de température perfectionné suivant l'invention, la figo 2 est une coupe à peu près suivant la ligne 2-2 de la figo 1, la figo 3 est une vue en plan d'un groupe de thermostats du dispositif suivant l'invention, sur laquelle une partie du bottier du groupe a été arrachée pour faire apparaître plus nettement le mécanisme intérieur, la fig. 4 est une coupe à peu près suivant la ligne 4-4 de la fig. 3, la fig. 5 est une vue en plan par dessous du groupe de thermostats de la fig. 4, et la fig. 6 est un diagramme du circuit des éléments électriques du dispositif suivant l'invention.
Si l'on considère les dessins en détail et en particulier les fig. 1 et 2, on voit que le dispositif régulateur de température suivant l'invention est appliqué à une locomotive Diesel-électrique dont une partie représentée sous forme plus ou moins schématique est désignée par 10. La locomotive comporte parmi d'autres éléments un moteur Diesel proprement dit 12 équipé avec un dispositif de refroidissement par circulation d'eau ou autre fluide de refroidissement qui circule en circuit fermé ou boucle par-
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tant de la portion postérieure du moteur., passant par un tuyau 13 aboutissant à un groupe de thermostats de réglage 14 qui fait partie de l'invention et dont la nature et le fonctionnement seront décrits en détail ciaprès.
En partant du groupe de thermostats 14, le fluide de refroidissement passe par deux tuyaux divergents 15 et 16 et arrive dans les extré-
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mités postérieures de deux radiateurs de refroidissement 12 et 1a qui se dirigent dans la région supérieure de l'enveloppe 19 du moteur., de chaque
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c6té' et qui sont supportés d'une manière appropriée à l'intérieur 20 de l'enveloppe par des tôles ou ferrures de support 21.
Les extrémités antérieures des radiateurs 12 et 18 communiquent par des tuyaux (dont l'un,
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le tuyau zz. est visible sur la fige 1) avec le coté de l'eau d'un éohan- geur de chaleur en forme de refroidisseur de l'huile lubrifiante du moteur et d'où le fluide de refroidissement revient dans le moteur par un
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tuyau ?9 une pompe de circulation d'eau et un tnyau 2.
L'enveloppe contient au-dessus du niveau des radiateurs 12 et plusieurs groupes ventilateurs JQ, 31, Ja et 3 qui coopèrent de façon â, faire varier l'efficacité des radiateurs 12 et 1 sont supportés d'une manière appropriée à l'intérieur 20 de l'enveloppe par des consoles de suspension et sont disposés de façon à aspirer l'air de refroidissement à travers les radiateurs 12:
et 18 pour refroidir par échange de chaleur le fluide de refroidissement qui passe dans les radiateurs et à évacuer l'air à travers une ouverture garnie d'un tamis et disposée à la partie supérieure de l'enveloppeo Bien qu'on ait représenté quatre de ces ventilateurs uniquement à titre d'exemple, il doit être bien entendu que ce nombre peut être plus grand ou plus petit tout en restant conforme au principe de l'invention.
Les ventilateurs 30 à 33 sont d'un type courant et comportent chacun des ailettes rotatives de ventilateur et un moteur électrique les faisant
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tourner. Conformément au dispositif régulateur suivant 1'irention9 le courant ne passe pas normalement dans les ventilateurs 3Q à 3* mais il pas- se dans chacun d'eux successivement dans un ordre de succession déterminé lorsque la température du fluide de refroidissement passant dans le groupe de thermostats 14 s'élève progressivement à partir d'une valeur minimm déterminée et atteint une valeur maximum déterminée, tous les ventilateurs fonctionnant lorsque cette dernière température est atteinte.
Inversement, lorsque la température du fluide de refroidissement passant dans le groupe de thermostats 14 s'abaisse à partir de la température maximum déterminée,
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les divers ventilateurs 2-0 à ±± cessent de fonctionner successivement dans un ordre de succession Inverse, de sorte que lorsque la température s'est abaissée à une valeur déterminée,légèrement inférieure à celle à laquelle le premier ventilateur 30 a reçu du courant, tous les ventilateurs ont été arrêtés.
Si l'on considère maintenant les figo 3, 4 et 5 qui représentent les détails du groupe de thermostats 14, on voit que ce groupe comporte d' une manière générale un coffret 42 contenant un électro-aimant de relais et une enveloppe 43 d'immersion des thermostats. Le coffret de 1'électroaimant de relais se compose de deux parties.. un socle 44 et un couvercle
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maintenu en place sur le socle .. au moyen de vis de serrage 1iiJ..
Les deux éléments 44 et servent à serrer entre eux un disque isolant assem- blé 47 sur lequel sont montés certains des divers éléments électriques combinés avec le mécanisme à relais du dispositif régulateur suivant l'in- ventiono Ces éléments de relais électrique consistent en une série de quatre
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groupes de relais ,0,9 .il,±' et (figo 3 et 6) qui fonctionnent de façon à commander quatre relais de ventilateurs correspondants .5.Qa, $a9 ;;
2.all fià qui sont disposés en tout point approprié à l'intérieur de l'enveloppe 10 de la locomotive.
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Suivant la figo 4, on voit que le socle 1J. comporte une ouverture de sortie 55 des divers conducteurs du circuit faisant partie du dispositif régulateur, un support ordinaire 56 des bornes de sortie en "bakélite" ou
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micartaît étant fixé sur l'ouverture de sortie.25.
par des vis %o Les divers conducteurs de sortie ont toutefois été supprimés sur la figo 4g étant donné que les circuits réels en cause sont représentés sur la figo 60
L'enveloppe 43 des thermostats à immersion a la forme générale d'un bottier cylindrique 60 ouvert aux extrémités? qui comporte au voisinage d'une de ces extrémités une bride qui s'applique sur un épaulement
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entourant l'ouverture d'immersion 63 ménagée dans le tronçon de tuyau 13 L'extrémité supérieure du bottier 60 comporte un filetage µà qui se visse dans le taraudage d'une ouverture ménagée dans le socle ±± sur lequel le bottier est maintenu en place par un élément 66 en forme de capuchon qui
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se visse sur l'extrémité supérieure ouverte du boîtier 0<.
Une virole 6 disposée dans une ouverture ménagée dans l'élément 66 en forme de capuchon sert à faire sortir des connexions électriques qui aboutissent aux divers contacts de relais et au support 56 des borneso L'extrémité inférieure du
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boîtier Ù2 est maintenue en place sur l'ouverture 2 par une bague de serrage qui passe par-dessus la bride 61 et est fixée sur le tronçon de tuyau 13 par des vis fil
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Le bottier 0 comporte un voile 70 disposé dans son extrémité in- férieure ouverte et percé d'une série de quatre trous espacés 71 dans chacun desquels passe un tube de thermostat du type à colonne de mercure, les
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quatre thermostats étant désignés par Tala T2g T3 et T4 (voir aussi la fig.
6). L'extrémité inférieure, ou portion de la boule 72 de chaque thermostat est disposée dans un godet d'immersion 73 en forme de tube borgne profond dont l'extrémité supérieure ouverte est brasée en position dans un des
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trous 1J... Un manchon d'écartement 1J. entoure chacun des thermostats et deux rondelles de garniture 75, de chaque côté d'une portion de plus grand diamètre 76, servent à retenir le thermostat dans sa position relative dans le godet
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d'immersion et à le supporter par un épaulement intérieur 77 formé dans le godet. Un groupe de rondelles de garniture 78 est maintenu en place dans
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le bottier 60 par un boulon et écrou z9 qui traverse le voile 12.
Si on le désire, on peut remplir les divers godets d'immersion avec un liquide ou semi-liquide approprié., tel qu'une graisse de silicone, de façon à assurer une bonne conductibilité thermique.
Les divers thermostats Tl à T4 sont d'une forme de construction identique, sauf qu'ils sont réglés de façon à fonctionner à des températures différentes. Il suffit donc pour abréger de décrire le thermostat Tl, de désigner ses divers éléments par des numéros de référence appropriés et de désigner les mêmes électrodes et contacts espacés des autres thermostats par les mêmes numéros de référence,affectés des exposants respectifs 1211 c et .si.
Le thermostat Tl comporte des contacts espacés 81 et 82 qui définissent les limites supérieure et inférieure d'un intervalle de température déterminé,
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par exemple 66 à 70 c Les contacts b et b du thermostat T2 délimitent un intervalle de température de 68 à 72 C, les contacts 8 e et 2¯c du thermostat T3 un intervalle de 70 à 7400 et les contacts u e gg dn thermostat un intervalle de 72 à 76LC. On remarquera donc que les intervalles de température des divers thermostats empiètent l'un sur l'autre de 2 C.
Si l'on suppose que la température du fluide de refroidissement
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passant dans le circuit du moteur est inférieure à 6b Cg le courant ne passe dans aucun des circuits électriques de la figo 6 et aucun des moteurs des
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ventilateurs 8 à.l1 ne fonctionne Lorsque la température du fluide de refroidissement dans le circuit du moteur atteint 66 Gg la colonne de mercure du thermostat Tl vient toucher le contact 81, mais aucun circuit ne se ferme par l'intermédiaire de ce contacta Lorsque la température atteint 68 Ce la colonne du thermostat T2 vient toucher le contact 31b,mais aucun circuit ne se ferme non plus dans le dispositif.
Mais lorsque la température dans
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le circuit du moteur atteint 0 C9 la colonne de mercure du thermostat Tl vient toucher le contact 82 en établissant ainsi un circuit qui part de la
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ligne positive à basse tension 9 passe par un conducteur 8An puis par la colonne de mercure dans les contacts âl et 82 du thermostat T1$ par des con-
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ducteurs 8 8y L'enroulement du relais 12 et le conducteur 8.7 pour aboutir à la ligne négative à basse tension 88..
Le relais .5.Q.s en s'excitant, provoque la fermeture de ses contacts mobiles 82 et 90a La fermeture des contacts 9 établit un circuit maintenant excité le relais.5,2o Ce circuit part de la ligne positive 8 passe par le conducteur 8, et la colonne de mercure du thermostat T1.9 puis par son contact Il un conducteur z, le contact mobile µ3 du relais ,0 le conducteur 8 l'enroulement du relais .5.Q et le conducteur 87e pour arriver à la ligne négative 88.. La fermeture du contact $0 du relais 0, établit un circuit à basse tension partant de la ligne positive lU, passant par un conducteur 2S? le contact fermé 0 du relais .5.Q, un conducteur Ut 1-'enroulement du relais 0 puis par un conducteur .2ia, pour aboutir à la ligne négative à basse tension 88,.
Le relais ,Q,ag en s'excitant par l'intermédiaire du circuit décrit ci-dessus.. provoque la fermeture de son contact mobile ±µ, en établissant ainsi un circuit qui passe par le moteur du ventilateur 30. Ce circuit part d'une
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ligne positive à haute tension passe par des conducteurs 50., 2a, le contact fermé du relais .5,2a3 un conducteur 22 et le moteur du ventilateur 0 pour aboutir à la ligne négative à haute tension 12Qo
Le courant passant dans le ventilateur 30 sous l'effet de la fermeture du contact supérieur 82 du thermostat Tl et l'excitation qui en ré-
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sulte des relais .5,2 et le ont pour effet de mettre en mouvement le venti- lateur du moteur 30d, qui est le seul élément faisant circuler l'air aspiré
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à travers les radiateurs 12 et jli de la fige 1.
Le ventilateur du moteur 30 continue à fonctionner tant que la température ambiante du thermostat
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Tl reste supérieure à 66C Si la température s'abaisse à moins de 70OCs de façon à faire descendre la colonne de mercure du thermostat Tl au-dessous du contact 82, le circuit de maintien décrit ci-dessus et passant par le contact 81 du thermostat et le contact 82 du relais 50 reste fermé de façon
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â, maintenir le relais 5SJ.a excité et par conséquent à maintenir fermé le circuit passant par le moteur 30 du ventilateur.
Si la température du fluide de refroidissement du circuit du mo-
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teur atteint 72 C, de sorte que la température ambiante fait monter la co- lonne de mercure du thermostat T2 jusqu'à son contact 82 :; un circuit s'établit en partant de la ligne positive à basse tension 83, de façon à exciter le relais 51 et à provoquer ainsi l'excitation du relais 51 a et par suite à fermer un circuit passant par le moteur du ventilateur 31 Les circuits des relais et du moteur du ventilateur 31 sont les mêmes que les circuits précédemment décrits pour faire passer le.courant dans les relais
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0 et .5.Qa et dans le moteur du ventilateur 0 et ils sont connectés en paral- lèle avec euxo Par suite., pour éviter d'avoir à recommencer la description)
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les divers circuits et les contacts mobiles des relais .51 et !j1a sont désignés-par les mêmes numéros de référence affectés de la lettre.12" On se souviendra que l'intervalle de température du thermostat T2 qui commande les relais 51 et 5la est compris entre 1 et 72 C et est déterminé par ses contacts 8 r"2,b et qu'il fonctionne à une température de 72G pour fermer son contact supérieur 82 les circuits des relais 1 et le et du moteur du ventilateur 31 sont établis de la manière décrite ci-dessus à propos du passage du courant dans le moteur du ventilateur 30. Par suite.. le moteur du ventilateur continue à tourner tant que la température ambiante du fluide de refroidissement dans le circuit du moteur reste supérieure à la limite inférieure (68 C) de la température de réglage du thermostat T2.
Le mécanisme à relais et les circuits correspondants au thermos-
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tat T3 et au moteur, au ventilateur ,2,s ainsi que ceux qui correspondent au thermostat T4 et au moteur du ventilateur 33, sont aussi semblables à ceux qui ont été décrits précédemment et la seule différence consiste dans la position de réglage différente des contacts des thermostats, ainsi qu'il a déjà été dito Par suite, ces circuits et les contacts des relais sont
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désignés par les mêmes numéros de référence affectés des lettres s et a.. res-
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pectivemento Il est évident que lorsque la température ambiante du thermos-
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tat T3 atteint 74po., le courant passe dans le circuit du moteur du ventila- teur 32 en faisant tourner le ventilateur;
, et que si la température ambiante
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du thermostat T4 atteint '6 C le moteur du ventilateur 33 entre en action, de sorte qu'à ce moment quatre ventilateurs tournent.
Lorsque la température du fluide de refroidissement du circuit du moteur s'abaisse au-dessous de la valeur de réglage maximum du thermostat T4 la colonne de mercure de ce thermostat descend au-dessous du contact
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2$o Toutefois, le relais .53. reste excité en raison du circuit de maintien qui passe par son contact inférieur .a2d jusqu'à ce que la colonne de mercure descende au-dessous du contact inférieur 81d à la température de réglage mi-
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nimum (72LC) du thermostato A ce moment, le moteur du ventilateur cesse de tourner.
Lorsque la température du fluide de refroidissement s'abaisse à
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74 CfI la colonne de mercure du thermostat T3 descend au-dessous du contact 82C, mais le relais 2 reste excité et le ventilateur continue à tourner jus- qu'à ce que la température s'abaisse au-dessous de la valeur de réglage du
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contact inférieur 8j par exemple de 70 C A ce moment., le circuit de maintien passant par le contact 8c du relais s'ouvre et le relais .52 retombe. Le relais 52, en retombant provoque la chute du relais 5,2 et le moteur du ventilateur 32 s'arrête. Lorsque la température s'abaisse au-dessous de elle fait descendre la colonne de mercure du thermostat T2 au-des-
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sous du contact 8 et provoque l'arrêt du ventilateur 3.
Enfin, lorsque la température s'abaisse à moins de 66 C' qui est la valeur de réglage minimum de l'ensemble du dispositif, la colonne de mercure du thermostat Tl descend au-dessous du contact 8j,. en faisant ainsi retomber les relais 10¯, ¯Oa et en arrêtant le ventilateur 30.
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