Brevet FR2020102A1 — publié le 19700710

La présente invention concerne un capteur sensible à la chaleur. Pour réaliser la présente invention, on utilise un soufflet métallique qui peut fermer hermétiquement et/ou contenir une matière sensible à la chaleur du type cire, qui permet l'activité du capteur pendant la fusion et l'inactivité relative de celui-ci au-dessus et au-dessous des températures de fusion, inactivité qui ne peut pas être obtenue par des charges de remplissage classiques sous forme de vide, de gaz ou de liquides dont la dilatation est essentiellement linéaire, La présente invention se propose, par conséquent de fournir une forme simple, nouvelle et perfectionnée d'élément sensible à la chaleur du type cire - actif dans une gamme de températures relativement étroite et sans action au-dessus et au-dessous de cette gamme de températures et construit de façon à être utilisé efficacement en contact avec des gaz ayant tendance à diminuer le fonctionnement de l'élément sensible à a chaleur; - dans lequel l'élément moteur du capteur est sous la forme d'un soufflet métallique extensible isolant la matière sensible à la chaleur de l'élément des effets dégradants de gaz réfrigérants; - dans lequel la matière sensible à la chaleur est contenue dans un soufflet métallique extensible;; - pouvant être utilisé comme moteur thermique dans des milieux ayant tendance à diminuer le fonctionnement de l'élément, en utilisant un soufflet métallique éxtensible pour contenir et isoler la matière sensible à la chaleur, dans lequel le fonctionnement du capteur peut être obtenu par l'utilisation d'un réchauffeur interne ou externe suivant les exigences de réponse aux variations de température0 D'autres avantages et caractéristiques ressortiront de la description qui va suivre faite en regard du dessin annexé et donnant à titre explicatif mais nullement limitatif plusieurs formes de réalisation conformes à l'invention. Sur ce dessin la figure 1 est une vue en élévation de côté d'un élément sensible à la chaleur classique du type à cire dans lequel un soufflet métallique extensible sert d'élément moteur de l'élément et empêche d'entrer les fluides qui ont tendance à diminuer le fonctionnement de l'élément; la figure 2 est une vue en coupe verticale prise à travers un élément sensible à la chaleur construit suivant la présente invention, dans lequel un soufflet métallique souple sert d'élément moteur du capteur et contient une matière fusible dilatable par la chaleur dans une enveloppe en forme de cuvette; la figure 3 est une vue en coupe verticale sensiblement analogue à celle de la figure 2, mais montrant un soufflet métallique extensible comme récipient unique de la matière sensible à la chaleur;; la figure 4 est une vue en coupe verticale prise à travers un élément sensible à la chaleur construit d'après les mêmes principes généraux que ceux de l'élément de la figure 3, montrant l'élément sous la forme d'un moteur thermique chauffé par un réchauffeur par résistances internes ; et la figure 5 est une vue en coupe verticale d'une autre variante de l1invention En se référant maintenant à la forme de réalisation de l'invention représentée sur la figure 1 du dessin, on voit que cette figure montre un élément 10 sensible à la chaleur, appelé généralement capteur sensible à la chaleur du type moteur ou massif, dans lequel une matière fusible dilatable par la chaleur (non représentée) sert de moteur pour déployer un piston 11 d'une enveloppe 12 lors de certaines augmentations de température préalablement déterminées. L'enveloppe 12 forme la base de élément et contient ce qui est appelé généralement une matière fusible dilatable par la chaleur du type cire, qui peut être sous la forme d'une matière cristalline telle qu'une cire ayant un liant éIastique en solution, dans laquelle la matière cristalline est dilatable lors de la fusion et est fusi .ble dans la gamme de fonctionnement de élément. Celle-ci peut également comprendre une matière métallique finement divisée, dispersée à travers la solution, de sorte que la multitude de particules sont liées les unes aux autres par la matière élastique sous la forme d'un corps solide. Une matière de ce type est décrite dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique NO 2.259.846, bien que d'autres matières ayant des propriétés analogues puissent être utilisées. Lorsque cette matière cristalline fusible est combinée avec d'autres matières, elle subit son changemert d'état dans la gamme de fonctionnement désirée de l'élément. tes matières motrices de 1'é- lément sensible à la chaleur peuvent être choisies suivant la gamme de fonctionnement exigée de ltélément, comme par exemple, on peut choisir une matière dont la partie principale de sa dilatation se produit entre 65,60C. et 71,1 C., tandis qu'on peut utiliser une autre matière pour une gamme de température comprise entre 82,20 C. et 87,80cl La base ou enveloppe 12 est formée d'un-métal approprié choisi pour ses propriétés conductrices de la chaleur et est représentée sur la figure 1 comme ayant un collier 13 qui s'étend autour de son extrémité supérieure et qui forme une monture d'un soufflet métallique 15. te soufflet 15 peut être d'une forme classique ayant une partie supérieure fermée 16 qui passe au-dessus du piston 11 et un épaulement inférieur 16a qui bute contre le dessus du collier 13.Une paroi cylindrique 17 est dirigée vers le bas à partir de l'épaulement 16a et présente une paroi radiale 19 s'étendant vers l'intérieur formée pour s'étendre vers l'intérieur de la partie d'extrémité inférieure de la paroi cylindrique 17 et le long du dessous de la bague 13. La paroi 19 peut être serrée contre la bague 13 avec une force suffisante pour sceller cette dernière et peut être soudée à la surface inférieure de la bague et à l'enveloppe 12 pour former un joint étanche à l'air avec l'enveloppe et la bague, comme indiqué de façon générale par le numéro de référence 20. Dans la forme de réalisation de l'invention représentée sur la figure 1 du dessin, le soufflet métallique s'allonge lors d'augmentations de température par un contact direct du piston extensible 11 avec la surface supérieure 16 du soufflet dans la gamme de fonctionnement de l'élément sensible à la température.Par conséquent le soufflet 15 sert principlamept à empêcher lesfluides entrer qui auraient tendance à diminuer le fonctionnement de l'élément et permet l'utilisation efficace de cet élément sensible à la chaleur en contact avec du fréon contenu dans des installations de réfrigération0 Sur la figure 2 du dessin, on voit un élément sensible à la chaleur sous la forme d'une cuvette métallique 21 formant la base ou enveloppe de l'élément et ayant un fond qui peut être fermé par un bouchon de remplissage (non représenté). Une bride 22 s'étend radialement vers l'extérieur de la partie supérieure d'une paroi cylindrique 23 de la cuvette.Un soufflet métallique 25 fermé sur sa partie supérieure présente une bride radiale inférieure 26 s'étendant le long de la surface supérieure du rebord 22 et cintré ou serti le long et sous ce dernier, comme indiqué par le numéro de référence 27. La partie 27 s'étendant vers l'intérieur du rebord 26 peut être soudée ou scellée autrement au-dessous de la bride 22, pour former un joint étanche entre la cuvette 21 et le soufflet 25. &commat;Dans cette forme de réalisation de l'invention, l'ensemble de cuvette et de soufflet tout entier peut contenir une matière dilatable par la chaleur du type utilisé dans l'élément sensible à la chaleur de la figure 1, pour fournir une extension et un déplacement supplémentaires de l'élément par rapport à l'élément représenté sur la figure 1 Dans la forme de réalisation de l'invention représentée sur la figure 3, un élément extensible par la chaleur 30 est représenté comme ayant une base annulaire 31, un soufflet souple 32 s'étendant à partir de cette dernière vers le bas le long de la paroi cylindrique de la base et vers l'intérieur le long de son extrémité inférieure, comme indiqué par le numéro de référence 33. La partie 33 s'étendant vers l'intérieur peut être soudée à la base. La base 31 présente une partie-ouverte centrale 35 ayant une paroi effilée taraudée 36 destinée à un bouchon de fermeture effilé 37, permettant le remplissage de l'élément d'une matière dilatable par la chaleur et la fermeture du trou de remplissage formé par la paroi 36 pour arrêter la matière s'écoulant vers le soufflet 32 comme la matière décrite dans la forme de réalisation de l'invention représentée sur la figure 1, qui change son état dans la gamme de températures de fonctionnement de l'élément t qui est relativement sans action audessus et au-dessous de la gamme de températures de fonctionnement de l'élément. L'élément 30 peut être chauffé par un réchauffeur par résistances (non représenté), au cas où on désîre utiliser l'élément comme moteur thermique ou il peut être placé dans un milieu soumis à des élévations de température pour régler la gamme de températures de fonctionnement dtun dispositif à actionner Sur la figure 4, on voit encore une autre variante de l'invention utilisant un soufflet métallique 40 analogue au soufflet décrit précédemment et présentant une bride radiale inférieure 41 qui-s'étend le long de la surface supérieure d'une base 43. te rebord radial 41 bute contre la partie supérieure de la base 43 et se termine en une paroi cylindrique 44 s'étendant sur la périphérie de la base 43 et formée pour s'étendre radialement vers l'intérieur le long du fond de la base, comme indiqué par le numéro de référence 45.La partie 45 s'étendant vers l'intérieur peut être soudée ou scellée autrement à la base 43. Un bouchon 46 est prévu pour fournir un accès à l'intérieur du soufflet 40 afin de le remplir d'une matière de remplissage solide dilatable par la chaleur, comme décrit précédemment en liaison avec: les figures 1, 2 et 3. Un ré chauffeur par résistances 48 est représenté comme étant mis en place à l'intérieur du soufflet 40 dans la matière dilatable par la chaleur contenue dans ce dernier et comme présentant des conducteurs 49 et 50 qui passent à travers la base 43 et vers l'extérieur de celle-ci pour être excitée par une source d'énergie électrique appropriée, pour faire fondre la matière dilatable par la chaleur et provoquer le déplacement extensible du soufflet 40. tes conducteurs 49 et 50 peuvent être isolés de la base 43 et y être scellés d'une façon appropriée. te réchauffeur par rasistances 48 fournit une réponse plus rapide de la matière dilatable par la chaleur et du mouvement extensible du soufflet 40 que lorsque le ré chauffeur est mis en place à l'extérieur du soufflet. Sur la figure 5 du dessin, on voit encore une autre forme de réalisation dans laquelle l'invention peut être réalisée. Dans cette forme de l'invention, une enveloppe est représentée sous la forme dgune cuvette 51 ayant un fond 52.que traverse un orifice de remplissage 53 et fermé par un bouchon de fermeture 54. La cuvette 51 présente une bride 55 s'étendant radialement vers l'extérieur de sa partie d'extrémité supérieure fournissant un moyen pour sceller un soufflet 56 à la bride. Comme représenté sur la figure 5, le soufflet 56 présente une partie supérieure à collerette 57 s'étendant le long de la partie supérieure de la bride 55. La collerette 57 est rabattue vers le bas sur son extrémité externe le long de la paroi cylindrique de la bride 55 et sous cette dernière et peut yetre sertie et soudée.te soufflet 56 descend de la bride 55 vers l'intérieur le long de l'intérieur de la cuvette 51 et présente une paroi de fermeture inférieure 58 contre 1'extérieur laquelle bute un piston de manoeuvre 59, zui se déploie vers/du soufflet et qui est destiné à avoir une liaison de manoeuvre avec un dispositif à actionner. L'espace compris entre l'intérieur de la cuvette 51 et le soufflet 56 est rempli d'une matière dilatable par la chaleur du type de remplissage solide fusible comme décrit précédemment en liaison avec les formes de réalisation de l'invention représentées sur les figures 1 à 4. Dans cette forme de réalisation de l'invention, une grande surface de contact de la cuvette 51 et du soufflet 56 est exposée à la température ambiante et le soufflet est complètement enfoncé dans la cuvette et déploie le piston lors de sa contraction. Cette action réduit la tendance qu'a le soufflet à se déformer lorsqu'il est soumis à la pression interne, en particulier avec des éléments sensibles à la chaleur dans lesquels le soufflet peut être d'un diamètre relativement petit. On voit que l'un quelconque des éléments thermiques représentés et décrits ci-dessus peut être chauffé par des réchauffeurs externes ou internes, pour réaliser une opération de commande et qu'avec la matière fusible particulière utilisée, l'élément extensible par la chaleur est actif pendant la fusion et est relativement sans action au-dessus et au-dessous des températures de fusion, une condition qui ne peut pas être obtenue par les charges de remplissage classiques destinées à des éléments sensibles à la chaleur, qui, comme il a été expliqué précédemment, peuvent être le vide, des gaz ou des liquides, qui fournissent essentiellement une courbe de dilatation linéaire. On peut en outre constater qu'en plus de son rôle d'élément moteur de l'élément extensible par la chaleur, le soufflet ne fonctisonne que pendant la fusion de la matière fusible et ferme hermétiquement l'élément et empoche des liquides ou des gaz d'entrer qui auraient tendance à diminuer le fonctionnement de l'élément à partir de ce dernier. I1 va de soi que l'invention a été décrite ci-dessus à titre d'exemple préférentiel indicatif mais nullement limitatif et que l'on pourra introduire toute équivalence dans ses éléments constitutifs sans sortir de son cadre défini par les revendications annexées REVENDICATIONS 1. Elément sensible à la chaleur destiné en particulier à être utilisé dans des milieux agressifs, caractérisé en ce qu'il comprend une base, un soufflet métallique extensible, une matière fusible dilatable par la chaleur destinée à provoquer le mouvement extensible du soufflet dans une gamme de températures préalablement choisie et un moyen pour sceller le soufflet à la base. 2. Elément sensible à la chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le soufflet contient la matière fusible sensible à la chaleur. 3. Elément sensible à la chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la base est sous Ta forme d'une enveloppe en forme de cuvette, en ce que le soufflet et l'enveloppe contiennent la matière sensible à la chaleur et en ce qu'un piston est supporté par le soufflet et se déploie lors de la contraction de ce dernier. 4. Elément sensible à la chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la base est sous la forme d'une enveloppe en forme de cuvette, en ce qu'un piston peut se déployer hors de l'enveloppe et en ce que le soufflet isole le piston et l'enveloppe d'atmosphères de contamination. 5. Elément sensible à la chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la base est sous la forme d'une enveloppe, en ce que le soufflet est scellé à cette dernière et en ce que la matière sensible à la chaleur est portée par l'enveloppe et le soufflet et y est isolée par ce dernier. 6. Elément sensible à la chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la base comprend une enveloppe ayant une partie supérieure ouverte, en ce que le soufflet s'étend à l'intérieur de l'enveloppe et est scellé à la partie supérieure de cetté dernière et en ce que la matière fusible dilatable par la chaleur est contenue dans l'enveloppe par le soufflet et contracte ce dernier pour réaliser une opération de commande. 7. Elément sensible à la chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le soufflet s'étend directement à partir de la base, en ce que cette dernière présente un orifice de remplissage qui la traverse, en ce qu'un bouchon de fermeture est prévu pour fermer l'orifice de remplissage, en ce que le soufflet présente une bride radiale reposant sur la base, en ce qu'une partie à angles droits part de la bride et vient autour de la base et en ce que la partie à angles droits de la bride se rabat vers l'intérieur le-long du fond de la base et y est scellée. 8. Elément sensible à la chaleur selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'un réchauffeur par résistances est noyé dans la matière dilatable par la chaleur contenue par le.soufflet et a des conducteurs s'étendant vers l'extérieur de la base pour exciter le réchauffeur par résistances.