Brevet FR2008101A1 — publié le 19700116

La présente invention concerne un dispositif de sûreté empêchant une augmentation de la température et/ou de la pression au-delà d'une valeur déterminée dans un appareil de chauffage de liquide, qui se compose d'un bottier fixé de manière étanche dans une ouverture de la paroi du dispositif de chauffage et comportant un élément sensible à la pression et un élément sensible à la température qui peuvent chacun interrompre l'amenée d'énergie au dispositif de chauffage lorsqu'une valeur déterminée de la pression ou de la température est dépassée. L'élément sensible à la pression se compose d'un plongeur coulissant dans le bottier et est d'une part sous l'effet de la pression régnant autour du bottier et d'autre part sous l'effet d'un ressort.Ce plongeur coopère par-l'intermédiaire d'une tige de plongeur avec l'organe d'actionnement d'un dispositif interrompant l'amenée d'énergie. L'objet de l'invention est un dispositif de ce type, qui est particulièrement compact et qui offre également d'autres avantages. Le dispositif selon l'invention est principalement caractérisé en ce que - le plongeur est constitué par une cartouche de cire servant d'élément sensible à la température, dont la tige est d'une part poussée vers l'extérieur contre l'effet de ressorts, dans un intervalle de température déterminé par suite d'une augmentation de la température de la cire et qui agit, d'autre part, comme tige de plongeur; - un premier ressort prend d'une part appui sur le bottier et d'autre part sur un collet fixé sur la tige de plongeur; - un deuxième ressort prend d'une part appui sur le boîtier et d'autre part sur le plongeur;; - le produit de la constante et de la course élastiques du premier ressort est égal ou presque égal à la somme des produits des constantes et de la course élastiques des deux ressorts, dans les intervalles de température et de pression dans lesquels travaillent les éléments- sensibles, pour une augmentation proportionnelle identique de la pression et de la température, par rapport à l'intervalle de température ou de pression. Du fait que l'élément sensible à la température est constitué par une cartouche de cire agissant en même temps comme élément sensible à la pression sous forme d'un plongeur et par le fait que les deux éléments peuvent coopérer par l'intermédiaire d'une seule tige avec l'organe d'actionnement d'un dispositif d'interruption de l'amenée d'énergie, on obtient un ensemble particulièrement compact dans lequel les éléments sensibles peuvent néanmoins fonctionner indépendamment l'un de l'autre. Les eux éléments sont à réarmement automatique c'est-à-dire que, après un fonctionnement, ils reviennent automatiquement dans la position de départ lorsque les conditions normales sont rétablies.Ils peuvent alors entrer immédiatement en action de nouveau lorsque la valeur maximale de la pression ou de la température est dépassée une nouvelle fois. Le dispositif d'interruption de l'amenée d'énergie doit bien entendu être réarmé lorsque le dispositif de sûreté a agi. Une telle conformation du dispositif de sûreté assure en outre que le déplacement de la tige de plongeur pour l'obtention d'une interruption de l'amenée d'énergie est toujours le même, aussi bien lorsque seulement la pression maximale est dépassée que lorsque seulement la température maximale est dépassée, et également lorsque les deux valeurs sont dépassées simultanément. L'amenée d'énergie n'est donc pas interrompue lorsque la température et la pression dépassent en même temps la valeur normale tout en restant sous la valeur maximale admissible pour chacune d'elles. La course de la tige de plongeur peut être importante avant que ce.lle-ci provoque le déplacement désiré de l'organe dtactionnement du fait que les déplacements provoqués par l'accroissement de la pression et de la température ne sont pas additionnés. Ceci apporte l'important avantage que de faibles changements de dimensions des parties composantes, provoqués par exemple par des variations de température, n'affectent pas de façon notable le réglage du dispositif de sûreté. Selon une autre caractéristique de l'invention, le bottier présente un raccord vissé dans l'ouverture de la paroi du dispositif de chauffage; un dispositif d'interruption de l'amenée d'énergie sous forme d'un interrupteur est dans ce cas monté à l'aide d'un étrier sur l'extrémité du bottier, qui doit dépasser du dispositif de chauffage, de sorte que l'interrupteur puisse être tourné autour de l'axe de la tige de plongeur, la partie de l'organe d'actionnement de l'interrupteur, qui coopère avec l'extrémité de la tige de plongeur, restant dans le prolongement de l'axe de la tige.L'ensemble du dispositif de sûreté ainsi que l'interrupteur sont réglés par le fabricant. On ignore, lors du montage du heîtier dans la paroi du dispositif de chauffage, quelle position il occupe une fois l'app@reil de chauffage est installé de façon definitive@ Il peur donc arra @er que l'accès de l @@terrupte@@ scit limité et que @@n ran@ordement présente des l@@ficuités Le monts@@ serait dars @e as @@ligé de démonter l interrupteur de le remonter après @e @@@@@@tent des fils Le @églage du dispositif de sureté rlsque alors d être faussé. Le aispositif selon l'Inventon évite cet*e difficulté par le fait que l'importante course de la tige de plongeur permet une rctaticn de l'étrier portant l'interrupteur, sans que la mise en position peu précise provoquée par cette rotation puisse affecter le réglage du dispositif de sûreté, Un démontage n'est par conséquent pas nécessaire et il suffit ae tourner l'interrupteur dans une position permettant un branchement facile, L'interrupteur peut par la suite être tourné de nouveau dans une position plus appropriée si besoin est. Selcr une forme de réalisation avantageuse, l'étrier peut être constitué par une équerre dont une des branches porte 'interrupteur, tandis que -utre branche présente une ouverture par laquelle l'équerre est montée dans l'axe de la tige de plongeur sur une face du boîtier qui est perpendiculaire à cet axe, avec intercalage d'un organe de serrage élastique. Le montage de l'interrupteur devient alors particulièrement facile et il peut être tourné sans difficulté. Conformément à l'invention, la cartouche de cire peut présenter une enveloppe en forme d'un capuchon de matière plasti- que, l'étanchéité entre la cartouche de cire servant de plongeur et le bcîtier étant assuree par un ou plusieurs joints toriques disposés dans une rainure du bottier et coopérant avec le capuchon de matière plastique. I1 est ainsi possible d'utiliser une cartouche de cire standard du commerce et d'obtenir néanmoins une bonne étanchéité D'autres caractéristlques et avantages de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description qui va-suivre et des dessins annexés sur lesquels - la figure 1 est une représentation d'un chauffe-eau montrant schématiquement la disposition d'un dispositif de sûreté selon l'inventions - la figure 2 est une coupe longitudinale, à plus grande échelle5 d'un dispositif de sûreté conforme à l'invention. La figure 1 représente un cháuffe eau 1 équipé d'un élément de chauffage électrique 2 lequel est alimenté par l'intermédiaire des conducteurs 3 et 3'. Le conducteur 3 comporte un interrupteur 4 qui est actionné par un thermostat 4t monte dans le chauf fe-eau 1 et qui doit assurer que l'eau contenue dans le chauffeeau est portée et maintenue à une température déterminée. Un interrupteur 5 actionné par un dispositif de sûreté 6 est également monté dans les conducteurs 3 et 3'. Le chauffe-eau 1 reçoit de l'eau froide par une conduite 7 ans laquelle est monté un clapet de retenue 8. L'eau chaude est soutirée par la conduite 7' dans laquelle est monté un robinet. Une soupape de sûreté 9, laissant passer l'eau lorsque la pression devient trop élevée, est montée sur la conduite 7'.Cette soupape de sûreté 9 entre par exemple en action lorsque le chauffe-eau est chauffé alors qu'il est entièrement rempli d'eau froide. Le dispositif de sûreté 6 entre en action lorsque la température ou la pression de eau dans le chauffe-eau 1 dépasse une valeur maximale déterminée, ce qui peut être provoqué par une défectuosité du thermostat 4' ou de la soupa pe 9 par exemple. Le dispositif de sûreté 6 est représenté en coupe longitudinale et à plus grande échelle à la figure 2. Un raccord à vis 11, sur lequel est fixée une enveloppe 12, est vissé dans une ouverture de la paroi 10 du chauffe-eau 1. La fixation de l'enveloppe 12 est assurée par un enfoncement périphérique 13 qui est retenu dans une rainure correspondante du raccord à vis 11. L'enveloppe 12 est rendue étanche par rapport au raccord à vis 11 au moyen d'un joint torique 14 disposé dans une rainure de celui-ci. Un ensemble 15 est introduit dans le bottier formé par le raccord 11 et l'enveloppe 12. L'ensemble 15 est maintenu par l'engagement d'un bord rabattu 16 de l'enveloppe 14 dans une rainure 17 de l'ensemble. Celui-ci est rendu étanche par rapport à l'enveloppe 14 au moyen d'un joint torique 18 disposé dans une rainure de l'ensemble 15. Une cartouche de cire portant une enveloppe de protec tion 20 en matière plastique peut coulisser dans l'ensemble 15. Celui-ci porte un deuxième joint torique 21 dans une autre rainure, qui assure ltétanchéité entre l'enveloppe de protection 20 et l'ensemble 15. La cartouche de cire 19 s'applique par un épaulement 22 contre l'ensemble 15 et est sous l'effet d'un ressort 23 qui prend d'une part appui sur la cartouche 19 et d'autre part sur une rondelle 24 appliquée elle-même contre une partie tubulaire 25 prenant appui sur le raccord à vis 11, Une tige 26 dépasse de la cartouche de cire 19 et porte un collet 27 contre lequel s'applique une rondelle 28.Un ressort 29 est maintenu entre cette rondelle 28 et le raccord à vis 11, Le ressort 29 a tendance à pousser la tige 29 dans la cartouche de cire 19. La tige 26 dépasse à l'extérieur du chauffe-eau, à travers le raccord à vis 11 > et porte à son extrémité 30 une vis de réglage 31 et un contre-écrou 32. Un étrier 33 présente une ouverture 34 et entoure par celle-ci une partie 35 du raccord 11, partie qui est concentrique par rapport à la tige 26. Une bague élastique 36 applique la branche 37 de l'étrier 33 contre une face 38 du raccord 11 > cette face étant perpendiculaire à la tige 26. Un interrupteur 40 qui présente un organe d'actionnement 41, est monté sur la branche 39 de l'é- trier 33 qui est à angle droit par rapport à la branche 37. L'extrémité de l'organe d'actionnement 41 est dans le prolongement de la tige 26. Un capuchon de protection 43 présentant une ouverture 44 est retenu par un bord renforcé 42 dans l'enfoncement 16 de lien- veloppe 12. Le fonctionnement du dispositif est indiqué ci-après. La température normale régnant à l'intérieur du chauffe-eau 1 est par exemplede 85 C. L'intervalle de température, dans lequel la cartouche de cire 19 entre en action, est de 90 à 1000C. La cartouche n' a pas d'effet en dehors de cet intervalle de température. La cire augmente de volùme lorsque la température s'élève et la tige 26 est poussée vers l'extérieur contre l'effet du ressort 29; la vis 31 déplace l'organe d'actionnement 41 de l'interrupteur 40 à la fin de la course de la tige de sorte que l'alimentation électrique de l'élément de chauffage 2 est interrompue. Le ressort 29 ramène la tige 26 dans la position de départ par leintermëdiaire de la rondelle 28 et lé collet 27 lorsque la température diminue de nouveau. La pression normale à l'intérieur du chauffe-eau l est de 8 atmosphères par exemple. L'intervalle de pression dans laquel le le plongeur 19 est déplacé sous l'effet de la pression est de 9 à 12 atmosphères. Lorsque la pression est inférieure à 9 atmos phères, la pression exercée par le liquide sur le plongeur 19 ne peut pas surmonter la force des ressorts 29 et 23. Un deuxième collet 45 disposé sur la tige 26 limite la course de cette tige dans les deux sens. Ce collet 45 stapplique en effet contre la rondelle 24 dans un sens et contre la cartouche de cire (le pion- geur 19) dans l'autre sens. Lorsque la pression à l'intérieur du chauffe-eau 1 monte au-delà de 9 atmosphères, elle exerce sur la cartouche 19 servant de plongeur une pression qui est supérieure aux forces exercées par le ressort 29 sur la tige 26 et par le ressort 23 directement sur la cartouche 19. Cette dernière se déplace par conséquent et entrasse la tige 26 de sorte que l'interrupteur 40 est actionné à la fin de la course, de la même façon que lors de l'augmentation de température décrite précédemment. L'alimentation électrique est interrompue lorsque la pression est par exem ple montée à 12 atmosphères.Par la disposition particulière des ressorts ainsi que par leurs dimensions, on obtient que le déplacement total de la tige 26 dans le cas d'une augmentation de la température de 90 à 1000C est égal au déplacement se produisant dans le cas d'une augmentation de la pression de 9 à 12 atmosphères. On obtient en outre que lors d'une augmentation de la tempe rature jusqu'au delà de 90 C et une augmentation simultanée de la pression au-delà de 9 atmosphères, le déplacement de la tige 26 est pratiquement égal à celui qui est obtenu lorsque cette même augmentation de la température ou de la pression se produit séparément. Le ressort 29 est choisi de sorte que le déplacement de la tige 26 en fonction de la température soit approximativement linéaire entre 90 et 1000C. Le rapport entre le déplacement et la température n'est plus tout à fait linéaire lorsque la température maximale est atteinte. En désignant la constante élastique du ressort 29 par r le déplacement sous l'effet d'un changement de température par fl, la constante élastique du ressort 23 par C2, le déplacement de la tige 26 sous l'effet d'une' augmentation de la pression f2' l'augmentation de la température au-delà de 90 C par # T et l'augmentation au-delà de 9 atmosphères par # P, on obtient la formule suivante lorsque est égal à tige 26 se déplace lorsque a température a atteint une valeur déterminée au-dessus de 900C Si la température reste ensuite constante et si la pression seaccroSt, le plongeur 19 ne se déplace pas étant donné que la force exercée par les ressorts 29 et 23 est supérieure à la force normale de sorte que l'équili- bre est seulement rompu lorsque la pression augmente à une valeur dépassant 9 atmosphères ce qui provoque le déplacement du plongeur 19. La tige 26 et le plongeur 19 se déplacent ensemble lorsqu'il se produit cire telle augmentation de la pression. position de la tige 26 ne change pas et la cartouche de cire (le iongeur 19 ) se déplace vers la droite par rapport à la tige 2 iorsque c'est au contraire la pression qui monte tout d'abord à u:o valeur déterminée au-dessus de 9 atmosphères, la température s'élevant ensuite à une valeur déterminée au-delà de 90 C. L'équilibre entre la pression et la force exercée par les ressorts reste dans ce cas maintenu. Par exemple, la tige 26 se déplace seulement en direction de l'organe d'actionnement 41 lorsque l'épaulement 22 s'applique contre l'ensemble 15, dans le cas d'une augmentation préalable de la température. Les remarques ci-dessus sont valables pour l'intervalle dans lequel les déplacements f1 et f2 sont une fonction linéaire de l'augmentation. I1 n'en est pas de mebme pour la dernière partie de l'intervalle de température de 90 à 100 C. L'écart est cependant de faible importance et n'a qu'un effet minime. I1 a pour résultat que le dispositif de sûreté réagit un peu plus rapidement lorsque la pression et la température approchent toutes les deux la valeur maximale admissible que lorsque ces valeurs sont atteintes séparément. Un tel effet est même favorable. La course de la tige 26 peut être importante étant donné que les déplacements f1 et f2 ne sont pas additionnés. Le dispose tif de surjeté selon l'invention est par suite insensible aux tai- bles changements des dimensions des parties constituantes, pouvant par exemple te provoqués par des variations de température. Les changements de dimensions ont un effet négligeable en raison de la grande longueur de la course de la tige 26. La mise en position de l'organe d'actionnement 41 peut donc également être effectuée avec une précision moindre. Cela signifie que les changements de la position de l'organe d'actionnement 41 dans le sens axial par rapport à la tête de la vis 31, lors de la rotation de lfé- trier 33 autour de la partie 25 > peuvent être négligés de sorte que le réglage du dispositif de sûreté nVest pas affecté par une telle rotation. La position de l'interrupteur 40 importe donc peu lors du montage du dispositif de sûreté 6 dans le chauffeeau 1. Le monteur devant brancher les fils 3 et 3' peut tourner l'interrupteur 40 afin de faciliter ce-branchement; il peut- ensuite être ramené dans sa position initiale afin que le capuchon de fermeture puisse facilement être mis en place sur le chauffe-eau 1. REVENDICATIONS 1 - Dispositif dè sûreté empêchant une augmentation de la. température et/ou de la pression au-delà d'une valeur déterminée dans un appareil de chauffage de liquide, qui se com posesdbn boîtier fixé de manière étanche dans une ouverture de la paroi du dispositif de chauffage et comportant un élément sensible à pression et un élément sensible à la température qui peuvent chacun interrompre l'amenée d'énergie au dispositif de chauffage lorsqu'une valeur déterminée de la pression ou de la température est dépassée; l'élément sensible à la pression se compose d'un plongeur coulissant dans le bottier et est d'une part sous l'effet de la pression régnant autour du bottier et d'autre part sous l'effet d'un ressort; ce plongeur coopère par l'intermédiaire d'une tige de plongeur avec l'organe d'actionnement d'un dispositif interrompant l'amenée d'énergie, caractérisé en ce que le plongeur est constitué par-une cartouche de cire servant d'élément sensible à la température, dont la tige est d'une part poussée vers ltexté- rieur contre l'effet de ressortis, dans un intervalle de température déterminé, par suite d'une augmentation de la température de la cire, et qui agit, d'autre part, comme tige de plongeur; un premier ressort prend d'une part appui sur le bottier et d'autre part sur un collet fixé sur la tige de plongeur; un deuxième ressort prend d'une part appui sur le boftier et d'autre part sur le plongeur; le produit de la constante et de la course élastiques du premier ressort est égal ou presque égal à la somme des produits des constantes et de la course élastiques des deux ressortis, dans les intervalles de température et de pression dans lesquels travaillent les éléments sensibles, pour une augmentation proportionnelle identique de la pression et de la température, par-rapport à l'intervalle de température ou de pression. 2 - Dispositif de sûreté selon la revendication 1, caractérisé en ce que le boîtier présente un raccord vissé dans l'ouver- ture de la paroi du dispositif de chauffage; un dispositif.d'inter- ruption de l'amenée d'énergie sous forme d'un interrupteur est dans ce cas monté à l'aide d'un étrier sur l'extrémité du bottier, qui doit dépasser du dispositif de chauffage, de sorte que l'interrupteur puisse être tourné-autour de l'axe de la tige de plongeur, la partie de l'organe d'actionnement de l'interrupteur, qui coopère avec l'extrémité de la tige de plongeur, restant dans le prolonge ment de l'axe de la tige. 3 - Dispositif de sûreté selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'étrier est constitué par une équerre dont une des branches porte l'interrupteur9 tandis que l'autre branche présente une ouverture par laquelle Igequerre est montée dans l'axe de la tige de plongeur-sur une face du bottier qui est perpendiculaire à cet axe, avec intercalage d'un organe de serrage élastique. '4 - Dispositif de sûreté selon la revendication 1, caractérisé en ce que la cartouche de cire présente une enveloppe en forme d'un capuchon de matière plastique, l'étanchéité entre la cartouche de cire servant de plongeur et le boîtier étant assurée par un ou plusieurs joints toriques disposés dans une rainure du boîtier et coopérant avec le capuchon de matière plastique.