Appareil destiné à la mesure des quantités de chaleur consommées
dans les installations de chauffage à eau chaude
La présente invention se rapporte à un appareil destiné à la mesure des quantités de chaleur consommées dans les installations de chauffage à eau chaude, cet appareil comprenant un compteur d'eau chaude, deux thermomètres influencés respectivement par les températures d'entrée ou de sortie d'eau des radiateurs à vérifier, un mécanisme différentiel donnant la différence de températures et un mécanisme multiplicateur donnant le produit de cette différence de températures par les volumes élémentaires d'eau chaude débités.
Suivant l'invention, cet appareil est caractérisé en ce que le mécanisme différentiel des températures comporte un palonnier mobile accouplé directement à des tiges mobiles des deux thermomètres, et en ce qu'il comprend un dispositif permettant de modifier la position du point d'attache sur le palonnier d'une bielle actionnant une manivelle transmettant les différences de températures au mécanisme multiplicateur, afin que si la valeur du rapport des courses effectuées par les thermomètres pour une même variation de température change, on puisse amener ledit point d'attache de la bielle sur le palonnier à une position telle que le point d'attache de la manivelle exécute de nouveau des courses proportionnelles aux différences entre les températures mesurées par les thermomètres.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'objet de l'invention.
La fig. 1 représente un mécanisme multiplicateur adapté à la mesure des quantités de chaleur, et un totalisateur de ces grandeurs.
La fig. 2 représente un mécanisme permettant d'obtenir la différence des températures de l'eau chaude à l'entrée et à la sortie du ou des radiateurs, accouplé avec des thermomètres mesurant ces températures.
Les fig. 3a à 3d représentent séparément des cames du mécanisme multiplicateur.
A la fig. 1, on voit en 101 un arbre vertical mû par un compteur 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 un arbre 30 par l'intermédiaire d'engrenages coniques 102-103. Sur l'arbre 101 est aussi calé un pignon 104, en prise avec une roue dentée 105, solidaire d'un arbre vertical 106. Le rapport des vitesses de rotation des arbres 101 et 106 est de préfé rence (muais non nécessairement) de dix. Les arbres 101 et 106 portent à leur extrémité supérieure respectivement des aiguilles 107 et 108 qui, en se déplaçant devant un cadran d'un instrument (non représenté dans les figures), indiquent les volumes d'eau chaude ayant traversé le compteur.
Le nombre de ces arbres et de ces aiguilles, ici égal à deux, peut, bien entendu, être quelconque.
Un arbre 1 transmet son mouvement à un arbre 4 au moyen d'engrenages 2 et 3. Sur l'arbre 4 est 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 une roue dentée 28, elle-même en prise avec une roue dentée 29 calée sur un arbre 30. Il en résulte que les arbres 1 et 30 sont tous deux mus par l'arbre 101, donc par le compteur d'eau chaude 100.
Le planétaire 7 entraîne, au moyen de 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 1 1 et 12 portés respectivement par des 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 représentées dans la figure.
Ces bras 13 et 14 sont calés sur un arbre 15 de telle façon que lorsqu'un des cliquets est en prise avec le planétaire correspondant ou avec la roue à rochet qui en est solidaire, l'autre est complètement dégagé du sien ou de sa roue à rochet.
Un prolongement 16 du porte-cliquet 13 est relié au moyen d'un ressort 17 à une plaquette 18 calée sur un arbre 19, de façon à exécuter un mouvement d'oscillation avec ce dernier.
Cette plaquette comporte une mortaise dont les bords opposés viennent alternativement appuyer sur une butée 20, ce qui limite l'amplitude de ses oscillations.
Cette butée 20 est terminée par un cône dans sa partie en contact avec la plaquette 18.
Cette disposition permet, en enfonçant plus ou moins la butée 20 dans un support fixe (non représenté dans la figure), de régler l'amplitude du mouvement de la plaquette 18. Celle-ci porte, en outre, deux galets 23 et 24 pouvant librement tourner sur leur axe respectif (axes non représentés dans la figure).
Deux cames 25 et 26, sur lesquelles des précisions seront données plus loin, peuvent rencontrer respectivement les galets 23 et 24.
Ces deux cames 25 et 26 sont solidaires respectivement de roues dentées 28 et 31, montées folles toutes deux sur un même arbre 27.
La roue 31 est, comme la roue 28, mue par l'arbre 30, mais par l'intermédiaire d'un 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 un arbre 37.
On voit à la fig. 2 que le même arbre 37 est 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 températures, ces graduations apparaissant sur le cadran de l'instrument. Un ergot 40, solidaire du tambour 42, porte une butée mobile 41, réalisée, de préférence, mais non exclusivement, 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 39, rappelle constamment celui-ci au contact de la butée 41.
Un pignon 45, en prise avec un secteur 47, est rendu solidaire du moyeu 44 au moyen d'une 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 une chape 48 sont rendus tous deux solidaires l'un de l'autre par l'intermédiaire d'un arbre 50.
La chape 48 comporte un trou cylindrique dans lequel peut coulisser une tige 52 solidaire d'une pièce 51. Une vis 49, vissée dans la chape 48, permet de bloquer la tige 51 sur cette chape dans une position adéquate, choisie lors du réglage de l'appareil.
La pièce 51 porte un axe 53 auquel est articulée une bielle 21. Celle-ci, à son autre extrémité, pivote sur un axe 54 solidaire d'une languette 55. Cette dernière pièce est reliée à un palonnier 58 par deux vis 56 et 56' munies d'écrous, ou par tout autre moyen équivalent.
Des mortaises 57, 57' et 57" sont ménagées dans le palonnier 58, au travers desquelles passent respectivement l'axe 54 et les vis 56 et 56'.
Cette disposition permet le réglage correct de la position de la languette 55 sur le palonnier 58.
Ce palonnier est articulé à ses deux extrémités à des axes 59 et 60, fixés respectivement sur des tiges 62 et 67 fendues axialement en forme de chape. Ces tiges font partie de thermomètres 63 et 68, fixés tous deux par un moyen connu quelconque, sur un même support indéformable, non représenté dans la figure. Ainsi qu'on le voit dans celle-ci, le palonnier 58 est rectiligne et les axes longitudinaux des thermomètres 63 et 68 sont parallèles et de préférence (mais non exclusivement) perpendiculaires à la position moyenne occupée, dans son déplacement, par l'axe longitudinal du palonnier 58.
Les tiges 62 et 67 ayant un déplacement rectiligne selon leur axe longitudinal, le palonnier 58 présente une mortaise 61, qui permet son inclinaison sans coincement sous l'effet des changements de hauteur relative des axes 59 et 60.
Selon un principe connu, des tubes capillaires 64 et 69 relient respectivement à des bulbes-sondes 65 et 70 les thermomètres 63 et 68, de telle façon que les déplacements des axes 59 et 60 mesurent à chaque instant la température de l'eau circulant respectivement dans les canalisations 66 et 71, qui sont les canalisations d'entrée et de sortie du ou des radiateurs.
On distingue à la fig. 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 à la fig. 3a, vue de face, la came 25 en position normale de fonctionnement, et à la fig. 3d la même came en position escamotée.
On voit aussi à la fig. 3c la came 26 dans sa position unique de fonctionnement.
Dans 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, celleci possède une mortaise dont les bords opposés peuvent venir en contact alternativement avec l'arbre 27, qui limite ainsi l'amplitude de son oscillation.
La came 26, qui a de préférence (mais non exclusivement) la même forme que la came 25, est fixée rigidement sur la roue dentée 31, grâce à des rivets 110 et 110', ou par tout autre moyen équivalent (fig. 3c).
Un doigt 111 est rigidement fixé sur la came 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 came 26 et font saillie sur la face de celle-ci située en regard de la came 25.
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 fixé à la roue dentée 28.
Le fonctionnement de l'appareil est le suivant
L'eau chaude qui circule dans le ou les radiateurs entre en contact à l'entrée de ceuxci avec le bulbe 70 (fig. 2), et à la sortie avec le bulbe 65. Le liquide contenu - dans les bulbes se dilate différemment puisque les températures d'entrée et de sortie T' du ou des radiateurs sont différentes. I1 s'ensuit que le palonnier 58, tout en s'inclinant, se déplace en translation latérale, de telle sorte que l'axe 54, qui a été placé dans une position judicieuse, par déplacement de la languette 55 sur le palonnier 58, se meut verticalement d'une quantité qui représente, avec une grande précision, la différence (T-T') des deux températures.
Les déplacements verticaux de l'axe 54 sont transmis par la bielle 21 à l'axe 53, et la pièce 51, coopérant avec la chape 48, 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 (T-T'), le pignon 45 qui entraîne, par l'intermédiaire du moyeu 44, du tambour 42, de la butée 41, de l'ergot 39 et du bras 38, l'arbre 37. Celui-ci, grâce au satellite 36 (fig. 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, entraînées dans le même sens et à la même vitesse par l'arbre 101, mû lui-même par le compteur d'eau chaude, de sorte que selon un fonctionnement, décrit dans le brevet suisse N" 296042 n'ayant pas besoin d'être exposé à nouveau, les rotations successives du totalisateur 10 sont proportionnelles, d'une part, aux rotations effectuées par l'arbre 101, donc aux volumes d'eau chaude ayant circulé dans l'installation pendant une durée t2 - :
EMI4.1
et, d'autre part, à l'angle utile de décalage existant entre les deux cames 25 et 26, c'est-à-dire à la différence des températures (T-T').
On n voit donc que les rotations du totalisa- teur 10 mesurent bien les quantités de chaleur dissipées dans le ou les radiateurs de l'installation.
Ainsi qu'on l'a dit, les cames 25 et 26 ont, dans l'appareil décrit, un rôle 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 (fig. 3aà 3d9.
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 appropriée, entre en contact avec le doigt 111 de la came 25, et provoque l'oscillation de cette dernière autour de l'axe 109. Ladite came s'escamote alors et occupe finalement la position représentée à la fig. 3d; la came 26 est alors seule à agir sur la plaquette 18 Çfig. 1) et 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') croît à nouveau, la came 26 (fig. 3a à 3d) se déplace en sens inverse, et le doigt 114, dans son mouvement, rencontre alors le doigt 111, ce qui provoque l'oscillation de la came 25 autour de son axe 109, en sens inverse à la précédente. Cette came reprend alors sa position normale de fonctionnement représentée à la fig. 3a.
Le ressort 115 appuyant légèrement sur le doigt 111 solidaire de la came 25, stabilise cette came dans l'une ou l'autre des positions d'équilibre qu'elle occupe sur la roue 28, comme il vient d'être dit.
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 (fig. 2).
Celui-ci se bande et le moyeu 44, sollicité par le pignon 45, peut continuer librement son mouvement sans qu'aucun incident ne se produise dans le fonctionnement de l'appareil.
L'appareil décrit permet l'emploi de thermomètres légèrement différents l'un de l'autre, sans qu'il s'ensuive une erreur dans les indica tions de l'instrument. En effet, ainsi qu'on l'a dit, la position relative de l'axe 54 sur le palonnier 58 (fig. 2) est réglable à volonté, 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 même, la rotation 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 par tout autre moyen équivalent).
En outre, la position relative des deux cames 25 et 26, telle que les différences des températures (T-T') produisent les rotations voulues du totalisateur 10, est obtenue très facilement en agissant judicieusement sur la vis de butée 41.
En fait, on dimensionne et l'on règle l'appareil à l'étalonnage, intentionnellement, de telle façon 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 excès résultant de la dilatation et de la diminution de viscosité de l'eau chaude traversant le compteur. Ceci s'obtient en faisant 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.
Les organes de l'appareil décrit peuvent occuper l'un par rapport à l'autre des positions différentes de celles représentées dans les figures. Les arbres, roues dentées, leviers, etc., peuvent être indifféremment 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 être supportées d'une façon quelconque. La longueur de la bielle 21 peut être réglable.
L'entraînement de cet appareil par le compteur peut être direct ou s'effectuer par l'intermédiaire d'un accouplement magnétique ou autre.
Les corrections d'erreurs 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 rigoureusement exacte, mais le décalage relatif des cames 25 et 26 peut être réglé à la demande.
Le rôle des deux cames 25 et 26 peut être inversé, la came escamotable commandant la mise en route du totalisateur.