Dispositif de commande thermostatique La présente invention a pour objet un dispositif de commande thermostatique, comprenant une am poule sensible à la .température et un élément de transmission d'énergie contenant un fluide moteur dilatable et communiquant l'un avec l'autre de façon que ledit élément soit actionné par ledit fluide moteur en fonction de la température à
laquelle la dite ampoule est exposée, et une enceinte communi- quant avec ladite ampoule ou avec ledit élément, mais qui, à part cela, est fermée hermétiquement.
Les dispositifs de ce type général sont utilisés depuis longtemps. Ils comportent de façon classique une ampoule destinée à être plongée dans le liquide ou l'espace dont on doit régler la température.
Jus qu'à présent, les ampoules utilisées ont contenu une masse de liquide relativement grande dont le volume entier doit être chauffé ou refroidi suivant le cas afin d'effectuer le réglage correct des températures. Ceci implique un retard appréciable qui est très défavora ble dans beaucoup de cas.
Un autre inconvénient des dispositifs antérieurs réside dans le fait que les températures excessives engendrent des pressions internes relativement grandes qui peuvent déformer ou complètement détruire les enceintes du liquide moteur.
En outre, ces dispositifs antérieurs sont peu appropriés pour des .réglages pré cis à cause de l'effet ambiant du liquide dans le tube capillaire qui relie l'ampoule à l'élément thermorégu lateur du dispositif, .et en raison du volume du li quide contenu dans ledit tube, ainsi :que le volume du liquide contenu dans l'élément de transmission d'énergie.
La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients précités et le dispositif qui en fait l'ob jet est caractérisé en ce qu'une chambre fermée her métiquement et contenant un gaz est placée à l'inté rieur de ladite enceinte et est disposée à proximité de la paroi interne de l'enceinte pour former un es- pace intermédiaire dans .lequel une partie du fluide moteur
est contenu, et en ce que ladite chambre fer mée est agencée et la pression dudit gaz choisie de façon telle que ladite chambre puisse diminuer de volume en réponse à une pression, due à l'expan sion thermique dudit fluide moteur, dépassant une limite prédéterminée, tout en provoquant simultané ment l'augmentation de l'espace total offert audit fluide moteur.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution du dispositif objet de l'inven tion et quelques variantes.
La fig. 1 montre les diverses pièces du dispositif en coupe diamétrale ; la fig. 2 montre une variante du dispositif, partie en coupe diamétrale et partie en élévation ; les fig. 3 à 7 montrent d'autres variantes du dis positif.
En se référant d'abord à la fig. 1, l'ampoule est désignée d'une façon générale par l'indice de réfé rence 1. Elle comprend un tube externe 2 dont l'ex trémité inférieure est hermétiquement fermée par un bouchon 3 et dans l'extrémité supérieure duquel se trouve un raccord 4.
La partie supérieure de ce ,raccord s'ajuste étroi tement dans le tube 2 et y est hermétiquement scel lée, par exemple par une soudure 5. Le raccord 4 présente une partie inférieure 6 de plus petit diamètre qui est espacée du tube pour former un passage in- termédiaire 7, et la base de cette partie 6 présente un embout 8.
Le tube 2 ,est ainsi hermétiquement fermé à son sommet et à ,sa base par des joints hermétiques fournis par le bouchon 3 et le raccord 4.
Entre le bouchon 3 ,et le raccord 4 @se trouve un soufflet 9. Ce dernier présente un diamètre externe légèrement inférieur au diamètre .interne du tube 2 pour former un espace intermédiaire 10 destiné à contenir un fluide moteur, en l'occurrence un li quide.
L'extrémité supérieure du soufflet 9 présente un joint hermétique avec l'embout 8, formé par sou dage ou de toute autre façon commode. L'extrémité inférieure du soufflet est hermétiquement fermée par un élément d'étanchéité 11 qui repose normalement sur l'extrémité supérieure du bouchon 3. Cet élément d'étanchéité 11 peut présenter sur son côté inférieur des saillies 12 de façon que le liquide contenu dans l'espace intermédiaire 10 puisse pénétrer sous le joint à l'extrémité inférieure du soufflet.
Le soufflet est destiné à être chargé par un gaz. On peut utiliser de l'air dans ce but, mais .attendu que l'air peut avoir un effet oxydant défavorable sur les pièces, il est préférable d'utiliser un gaz inerte, l'azote étant utilisé de façon générale en pratique.
On introduit ce gaz dans le soufflet par un tube de remplissage 13 à des pressions correctement étalon nées, après quoi le tube est pincé comme représenté en 14 pour le fermer hermétiquement.
Un tube capillaire 15 s'étend du passage 7 à tra vers le sommet du raccord 4 et à travers un tube armé souple 16 vers un élément de transmission de mouvement actionné hydrauliquement 17 du dispo sitif. Cet élément de transmission de mouvement comporte un soufflet 18 dont l'extrémité inférieure est fixée par un joint hermétique à une plaque d'ap- plica@tion de mouvement 19.
L'extrémité supérieure du soufflet entoure étroitement un raccord 20 et s'ajuste étroitement dans un chapeau 21, le soufflet présentant un joint hermétique qui le relie à ces deux pièces, par exemple par soudage.
Un noyau fixe 22 est dirigé vers le bas à partir du raccord 20 et fait partie de ce dernier, et son dia mètre externe est légèrement inférieur au diamètre interne du soufflet de façon qu'une quantité relative ment faible du liquide serve à remplir l'espace inter médiaire 10a.
Un passage 23 s'étend de cet espace à travers le raccord 20 et communique avec l'intérieur du -tube capillaire 15 de façon que le liquide prove nant de l'ampoule 1 par l'intermédiaire du tube ca pillaire puisse pénétrer dans cet espace intermédiaire 10a compris entre le noyau 22 et le soufflet 18. L'ampoule et l'ensemble de transmission de mou vement sont entourés par les manchons 26 et 27 res pectivement, à travers lesquels le câble armé souple peut passer sans onduler.
Le dispositif est chargé de liquide par un tube de remplissage du liquide 24, et après avoir introduit ce liquide en une quantité correctement étalonnée sui vant les conditions normales du dispositif, le tube de remplissage 24 est pincé en 25 pour fermer herméti quement le dispositif contenant le liquide.
Le liquide utilisé dans ce dispositif est un liquide dilatable, comme par exemple le kérosène, le xylène, les hydrocarbures chlorés, par exemple de l' Aro- alor (marque déposée) ou tout autre liquide dila- table approprié qui ne peut pas corroder les. parties du dispositif et par la dilatation duquel le dispositif est susceptible d'agir dans le but mentionné.
Une attention particulière doit être accordée au fait qu'en prévoyant les espaces intermédiaires rela tivement limités 10 et 10a dans l'ampoule et l'élément de transmission d'énergie respectivement, le dispo sitif utilise une quantité minimum de liquide moteur.
En effet, ce liquide est sous forme de pellicule dans chacune de ces parties du dispositif, de sorte que non seulement il se chauffe et se refroidit rapidement dans l'ampoule, mais fonctionne aussi à une grande vitesse dans d'ensemble de transmission d'énergie pour déplacer la plaque de mouvement 19 axiale- ment dans une mesure plus ou moins grande suivant les besoins pour contraindre la soupape ou autre dis positif mécanique qu'il commande à fonctionner avec la rapidité voulue. Avec cette forme de pellicule du liquide, le retard est négligeable.
On peut donner l'exemple suivant pour illustrer le fonctionnement du dispositif décrit: si l'on sup pose que l'élément 17 de transmission d'énergie doit fournir une force de 9 kg au maximum pour action ner la soupape ou autre mécanisme auquel la plaque 19 est fixée, et si l'on suppose que le rapport de sur face entre le soufflet 19 et le soufflet 9 est de 1 : 2, alors la poussée exercée sur le soufflet 9 correspond à deux fois 9 kg ou 18 kg.
On supposera encore que la surface du soufflet 9 @as@t de 2,15 em2. Dans ces conditions, la pression interne maximum régnant dans le soufflet correspond à 18 divisé par 2,15 ou 8,4 kg/cm=. Si l'on prévoit une marge de sécurité, et qu'on remplit l'intérieur du soufflet 9 avec de l'azote gazeux à une pression par exemple de 10,5 kg/cm , cette pression régnant dans le soufflet 9 l'empêche alors de se contracter.
Tant que la force de 9 kg n'est pas dépassée, le fonctionnement normal du dis positif se poursuit comme si l'ampoule thermostati que entière 1 était construite de façon relativement non compressible.
Si, pour une raison quelconque, la température autour de l'ampoule 1 vient à augmenter anormale ment d'une façon suffisante pour engendrer une pous sée supérieure à 9 kg, tandis que la plaque 19 est empêchée de se déplacer, par exemple pair la manoeu- vre maximum d'une soupape ou autre mécanisme actionné, cette montée excessive de la température engendre une pression excessive du liquide dans le dispositif.
Lorsque cette pression dépasse la pression régnant dans le soufflet 9, ce dernier est contraint de se comprimer en partie axialement. La pression interne réelle engendrée dans ce soufflet est conforme à la loi de Boyle.
A mesure que le soufflet 9 se con tracte dans une mesure plus ou moins grande suivant la pression externe exercée sur lui, la pression régnant à d'intérieu r du soufflet est toujours légèrement infé rieure à la pression régnant dans l'espace 10 sur la partie externe du soufflet.
Cette différence de pres sion correspond à la force réelle nécessaire pour comprimer le soufflet, et elle a une si petite valeur que son effet défavorable sur le soufflet est négligea- ble. Par la compression du soufflet 9 de la façon mentionnée, les pressions en excès sont automatique ment compensées sans endommagement du dispositif.
Lorsque les pressions en excès sont relâchées par une diminution de la température de l'ampoule, les pièces sont ramenées _ à leur état normal dans lequel le soufflet 9 est déployé au maximum.
Les détails ci-dessus sont donnés à titre d'exem ple, attendu que les pressions réelles auxquelles 1-e dispositif est étalonné dépendent en grande partie de la gamme de température que le dispositif décrit doit subir en fonctionnement normal.
En tout cas, dans les processus de fabrication réels, la pression ré gnant à l'intérieur du soufflet 9 est calculée en fonc tion des facteurs ci-dessus, et peut être d'un ordre supérieur ou inférieur suivant les conditions néces saires pour obtenir la poussée :nécessaire pour ac tionner la soupape ou autre mécanisme qui est com mandé par la plaque 19.
La fig. 2 montre une variante d'un élément de transmission de mouvement qui peut être utilisé avec l'ampoule utilisée sur la fig. 1.
Dans la structure représentée sur la fig. 2, l'in dice de référence 28 désigne un soufflet qui peut être muni si on -le désire d'un noyau interne corres pondant au noyau 22 de la fig. 1 mais qui est repré senté sans noyau.
L'extrémité inférieure du soufflet est hermétiquement fermée par une plaque 29 de transmission d'énergie, :tandis que son extrémité su périeure présente un joint hermétique avec un rac cord situé dans une tête réglable 30 présentant une liaison par filet 31 avec un tube enveloppant externe 32.
Sur le tube est monté un manchon 33 supportant un index 34 destiné à coopérer avec une échelle gra duée 35 prévue sur la tête 30. En faisant tourner la tête 30, le soufflet et sa plaque 29 peuvent être sou levés ou abaissés pour régler la position axiale nor male de la plaque 29. La tige 36 de soupape est gui dée dans un manchon 37 et agit contre. une soupape à tête sphérique ou à clapet 38 montée dans un boî tier de soupape 39.
Lorsque la température à laquelle l'ampoule as sociée est soumise diminue, un ressort 40 associé à une pièce faisant partie de la tige de soupape sou lève la tige et permet à la soupape 38 de s'écarter de son siège, et au fluide ainsi commandé de s'écouler à travers le boîtier de soupape 39. Lorsque la tem pérature augmente suffisamment pour surmonter la pression du ressort 40, la tige de soupape est abais sée pour appliquer la soupape contre son siège et interrompre l'écoulement. Le réglage de la tête 30 soulève ou abaisse la plaque 29 et règle ainsi les températures auxquelles la soupape est fermée ou ouverte.
Dans cette variante, ainsi que dans la forme d'exécution de la fig. 1, le dispositif est protégé con tre les pressions excessives par la compression du soufflet 9, comme décrit plus haut.
Dans la variante de la fig. 3, l'ampoule est repré sentée sous la forme d'un serpentin classique 41 relié par un tube capillaire 42 à un élément de trans- mission actionné hydrauliquement. Cet élément de transmission comprend un soufflet 43a fermé à son extrémité inférieure par une plaque 44 d'application de force, et est hermétiquement fermé à son extré mité supérieure par un raccord 45.
La chambre her métiquement fermée de pression de gaz est sous forme d'un soufflet 46 dont l'extrémité supérieure est fixée solidement au raccord 45 tandis que l'extrémité inférieure est fermée par un élément d'étanchéité 47.
Le soufflet 46 est enfermé dans un tube rigide 48 supporté rigidement par le raccord 45 et présentant une ouverture à .son extrémité inférieure par laquelle la pression hydraulique régnant dans -le dispositif peut âtre appliquée à l'élément d'étanchéité 47 pour comprimer le soufflet suivant les besoins pour com penser les pressions excessives. Le tube capillaire 42 débouche dans l'espace compris entre le tube 48 et le soufflet 43a tandis que le soufflet
interne 46 est chargé par l'intermédiaire d'un tube de remplissage 49 et le liquide moteur est introduit dans le dispo sitif par un tube de remplissage 50.
Dans la variante représentée sur .la fig. 4, l'am poule est de nouveau représentée sous forme d'un serpentin classique 41 relié par un tube capillaire 51 à un soufflet 52 qui peut être de forme identique à celui représenté sur les fig. 1 et 2.
La partie interne contenant le liquide du soufflet 52 communique avec le tube capillaire 51 tandis -qu'une conduite 53 s'étend du même espace vers un ensemble de réglage 54 qui peut être placé à un endroit éloigné pour per mettre une commande à distance.
Cet ensemble con tient la chambre à gaz hermétiquement fermée 55, et contient également un soufflet supplémentaire 56 de façon que la capacité volumétrique d'ensemble en liquide du dispositif puisse être réglée à la main en actionnant un bouton de commande 57.
En réglant le bouton 57, on peut déployer ou comprimer le souf flet 56 aux fins mentionnées, tandis que la chambre à gaz hermétiquement fermée 55, représentée sous forme d'un soufflet, compense automatiquement les pressions excessives.
Dans la variante de la fig. 5, l'ampoule et l'élé ment de transmission de force sont tous deux incor porés dans le même ensemble et sont supportés par un boîtier de soupape 58.
Sur cette figure, l'ampoule comprend un soufflet 59 ayant une enveloppe externe 60 tandis que l'élément de transmission de force est représenté sous forme d'un :soufflet 61 présentant une plaque 62 d'application de la force à son extrémité inférieure, identique à celle représentée sur la fig. 2.
Une enveloppe tubulaire 63 entoure le soufflet 61, l'extrémité inférieure de cette enveloppe étant reliée rigidement au boîtier de soupape 58 et l'extrémité supérieure de l'enveloppe étant solidaire d'un rac cord 64 qui réunit l'ampoule et l'élément de trans- mission de force. L'espace compris entre le soufflet supérieur 59 et son enveloppe 60 est rempli par un liquide qui communique avec l'intérieur du soufflet inférieur 61 par un <RTI
ID="0003.0147"> passage 65. Le soufflet supérieur 59 est chargé par l'intermédiaire d'un canal de rem plissage 66.
La fig. 6 montre une forme différente d'une am poule sensible à la température, destinée à être reliée à l'élément de transmission de force. Dans ce cas, la chambre hermétiquement fermée 67 du gaz sous pression est représentée sous forme d'une vessie sou ple en caoutchouc naturel ou .synthétique ou en une matière plastique enfermée dans une enveloppe per cée rigide 68, le tout étant entouré par l'enveloppe rigide 69 de l'ampoule.
L@espace compris entre le boîtier 68 et l'enveloppe 69 communique avec l'élé ment de transmission d'énergie et lorsque la pression hydraulique du liquide moteur devient excessive, la vessie est comprimée dans la mesure nécessaire pour compenser l'augmentation de la pression.
La vessie présente une bague à étanchéité automatique 67a à travers laquelle une aiguille hypodermique ou dispo sitif analogue peut être introduit pour permettre l'introduction du gaz sous pression dans la vessie de la façon dont on gonfle les ballons de football, de basketball, etc.
La fig. 7 montre une autre forme d'ampoule dans laquelle le gaz sous pression est contenu dans un cy lindre 70 contenant un piston 71 présentant un joint en matière synthétique avec la paroi du cylindre. La base du cylindre présente une ouverture 72 et lors que la pression régnant dans le dispositif devient excessive, le piston est poussé vers le haut dans le cylindre pour augmenter la pression du gaz qui y règne et pour compenser ainsi cette augmentation de pression.
Le cylindre est chargé par le gaz sous pres sion à partir d'un tube de remplissage 73, tandis qu'un tube 74 relie l'intérieur de l'enveloppe 75 à un tube capillaire s'étendant vers l'élément de transmis sion d'énergie.
Sur la fig. 1, l'ampoule est représentée comme comportant un moyen de support approprié tel qu'un accouplement classique 74, tandis que sur les fig. 2 et 5, l'élément de transmission de force est représenté comme étant supporté par un boîtier de soupape. Naturellement, il est évident qu'on peut prévoir d'au tres supports pour les divers éléments représentés sur les autres figures.
Les expériences réalisées avec les structures dé crites ci-dessus ont montré qu'elles protègent d'elles- mêmes et automatiquement un dispositif du type en question contre l'accumulation de pressions excessi ves dans les passages hydrauliques du dispositif.
Après les avoir initialement étalonnées en vue d'une série de conditions particulières, elles fonctionnent indéfiniment pour atteindre le but auquel elles sont destinées, et ne nécessitent que peu ou pas d'entre tien pendant de longues périodes, étant donné que le gaz comprimé et le liquide moteur sont contenus tous deux dans le dispositif hermétiquement fermé, à partir duquel il ne se produit aucune fuite.