Brevet FR2029739A1 — publié le 19701023

L'invention se rapporte à un amplificateur thermique destiné à fournir un travail de commande# Oet amplificateur est caractérisé en ce que le signal d'entrée fait varier le volume d*un liquide contenu dans un récipient fermé, en ce que ce récipient 5 est relié à un élément travaillant à translation et qui est muni d'une source de chaleur de telle sorte que le récipient ne contient que du liquide et l'élément travaillant ne contient que de la vapeur et en ce que cet élément travaillant est muni de moyens sur lesquels on peut prendre le signal de sortie. 10 Cet amplificateur thermique possède une grande vitesse de commande. Il peut être utilisé dans les cas où, par exemple plusieurs organes de commande de dimensions relativement grandes doivent être actionnés simultanément ou successivement par tin appareil de régulation et lorsque le travail de commande d' un 15 électro-aimant de faible prix est trop petit. Cet amplificateur peut également être utilisé avec des appareils de régulation mécaniques pour exécuter diverses régulations de température et de pression. Une autre application est celle dans laquelle on veut disposer d'un appareil de commande muni d'un dispositif de commande 20 à zéro qui répond en cas d'interruption du courant, le dispositif de commande à zéro, c'est-à-dire un électro-aimant nécessaire pour celà, ou bien un petit moteur à rappel par ressort peut être monté à l'entrée de l'amplificateur. Ii'entrée de l'amplificateur peut présenter des construc-25 tions différentes, suivant l'utilisation envisagée. Si le signal d'entrée est un travail de. commande qu'il s'agit d'amplifier, et qui est fourni, par exemple, par un éleetro-aimant, un mécanisme d'entraînement à moteur électrique, ou bien un capteur de pression, le récipient qui contient le liquide peut également être constitué 30 par un élément à translation dont le volume est modifié par le travail de commande. Dans le cas des capteurs de température, le volume du récipient peut rester inchangé tandis que, seul, le liquide se dilate ou se contracte sous l'influence de la température en transmettant son action par l'intermédiaire de la liaison 35 avec l'élément à translation. la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemples, fera mieux comprendre comment l'invention peut être réalisée. 69 35434 2 2029739 Sur ces dessins : - la figure t est une vue en coupe d'un exemple de réalisation ; - la figure 2 est une vue en coupe d'un deuxième 5 exemple de réalisation. l'amplificateur thermique représenté sur la figure 1 comprend une petite capsule à soufflet élastique 1, qui représente le récipient rempli de liquide et une grande capsule, à soufflet élastique 2 qui est chauffée, la petite capsule t contient un 10 fluide de travail, par exemple du fréon, à l'état liquide et la grande capsule 2 contient le fluide travaillant à l'état gazeux® les deux capsules sont reliées entre elles par un tube mince 3 mauvais conducteur thermique, la grande capsule 2 est entourée d.'une enveloppe isolante 4 et elle s'appuie, par une face sur le 15 boîtier 6 avec interposition d'un élément d'appui 5 isolant thermique» l'autre face agit sur un fort ressort de compensation 7, qui s'appuie également sur.le boîtier 6. Par conséquent, la course d'un poussoir 8 est déterminée par la pression qui règne dans les deux capsules 1 et 2, 20 la grande capsule.2 est chauffée par une résistance électrique 9 de telle façon que cette température soit supérieure, quelle que soit la pression d'utilisation, à la température de vaporisation du fluide de travail, la température de la petite capsule 1, qui correspond à peu près à la température ambiante, est 25 inférieure à la température de vaporisation, l'ensemble des capsules élastiques est rempli de liquide dans une mesure telle que la petite capsule 1 ne contienne en permanence que du liquide et la grande capsule 2 ne contienne que de la vapeur. Si le volume de la petite capsule diminue, sous l'effet 30 d'un travail de commande d'entrée, par exemple sous l'action d'un, électro-aimant, d'un mécanisme d'entraînement à moteur électrique, d'un capteur de pression ou équivalent, le liquide est injecté dans la grande capsule 2« le tube 3 se comporte alors comme un amortisseur et évite 35 que l'injection ne soit trop rapide. Etant donné que la température de la grande capsule 2 est toujours supérieure à la température de vaporisation, la liquide injecté se vaporise et augmente la pression régnant dans l'ensemble des capsules. A ce moment, la grande 69 35434 3 2029/39 capsule 2 agit sur le poussoir 8, en antagonisme avec le ressort de compensation 7« L'énergie nécessaire pour amplifier le travail de commande est prélevé sur la capacité calorifique de la grande capsule élastique 2 qui est chauffée par la résistance 9. 5 Si le volume de la petite capsule 2 est augmenté, ceci a pour effet de prélever de la vapeur dans la grande capsule 2» La vapeur se condense dans le tube 3 ou dans la petite capsule 1. A ce moment, la pression diminue dans 1*ensemble des capsules et le travail de déplacement de la grande capsule diminue. 10 L'appareil contient de plus une sécurité en cas de sur charge qui est constituée par le manchon 10, le ressort de surcharge 11 et le poussoir 12. La sécurité entre en jeu lorsque le poussoir 8 se bloque pour une raison quelconque (par exemple grippage d'une queue de soupape). Avec cette sécurité de surcharge, la 15 pression intérieure de l'ensemble des capsules et, par conséquent, la force de commande du poussoir 8 sont limitées. L'amplificateur thermique représenté sur la figure 2 comprend, on dehors des éléments déjà cités dans la description de la figure 1 et qui sont désignés par les mêmes chiffres de ré-20 férence, un capteur de température 13 rempli de liquide. Ce dernier travaille sur le principe de la dilatation des liquides. En cas d'augmentation de la température du capteur, le liquide est expulsé du capteur de température 13 et injecté dans la grande capsule 2. Si la température du capteur diminue, le capteur prélève 25 de la vapeur dans la grande capsule 2. La température est donc transformée en une course de commande correspondante du poussoir 8. La petite capsule 1 joue le rôle d'organe de réglage de la valeur de consigne dans le cas d'une régulation de température. La construction comprenant le capteur de température 13 et qui est repré-30 sentée sur la figure 2 peut travailler également sans la petite capsule 1 ; il est alors avantageux de munir le capteur de température 13 d'un dispositif de sécurité en cas de surcharge. Dans la réalisation de la figure 2, la grande capsule 2 est composée de ressorts en assiette soudés les uns sur les autres, et qui produi-35 sent une contre-pression antagoniste à la pression qui règne dans l'ensemble des capsules, le ressort de compensation peut donc être supprimé dans cette réalisation, la résistance 9 est constituée par un fil bobine autour du poussoir 8. 69 35434 4 2029739 Grâce au bon couplage thermique et à la capacité calorifique relativement grande de la grande capsule 2, il est possible d'obtenir une transmission rapide de la chaleur et,:- par'conséquent, une grande vitesse de commande. Toutefois, pour un fonctionnement 5 constant, la vitesse de commande doit être.réduite par urt étranglement intercalé entre la petite -capsule et la grande capsule ou entre le capteur de température et la grande capsule, pour éviter les oscillations (pompage) de l'ensemble deecpsules. Le coefficient d'amplification de cette réalisation 10 dépend essentiellement du liquide de remplissage, de la pression d'utilisation et du volume de la grande capsule 2„ L'amplificateur thermique décrit est bien approprié pour être utilisé dans les chaudières de chauffage. Si la grande capsule 2.est montée sous le calorifuge de la chaudière, l'enveloppe isolan-15 te 4 et la résistance 9 peuvent être de petites dimensions ou même être supprimées„ 69 35434 5 2029739 BEgEHDI CATIONS 1. Amplificateur thermique pour travail de commande, caractérisé en ce que le signal d'entrée modifie le volume d'un liquide contenu dans un petit récipient, en ce que le récipient est 5 relié à un élément travaillant et qui est lui-même muni d'une source de chaleur de telle sorte que le récipient ne contienne que du liquide et l'élément travaillant que de la vapeur, et en ce que l'élément à mouvements travaillants est muni de moyens sur lesquels on peut prélever le signal de sortie. 10 2. Amplificateur thermique suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le volume du récipient qui contient le liquide est modifié par le signal d'entrée. 3. Amplificateur thermique suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le volume massique du liquide peut être • 15 modifié par le signal d'entrée. 4. Amplificateur thermique suivant la revendication 1 ou la revendication 2 et/ou la revendication 3, caractérisé en ce que plusieurs récipients contenant le liquide, dont chacun est prévu pour recevoir un signal d'entrée, sont reliés à l'élément tra- 20 vaillant à translation. 5. Amplificateur thermique suivant la revendication 1, ou l'une des revendications 2, 3 ou 4, caractérisé en ce que le récipient contenant le liquide est relié à l'élément travaillant par un tube mince. 25 6. Amplificateur thermique suivant la revendication 1 ou l'une des revendications 2, 3, 4 ou 5, caractérisé en ce qu'un élément d'étranglement est intercalé dans la liaison entre le récipient qui contient le liquide et l'élément travaillant. 7. Amplificateur thermique suivant la revendication 1 ou 30 l'une des revendications 2, 3» 4, 5 ou 6, caractérisé en ce que le récipient qui contient le liquide est muni d'un dispositif de sécurité en cas de surcharge. 8. Amplificateur thermique suivant la revendication 1 ou l'une des revendications 2, 3, 4, 5, 6 ou 7, caractérisé en ce 35 qu'il comprend un ressort de compensation travaillant en antagonisme avec la dilatation de l'élément travaillant. 69 35434 6 2029739 9o Amplificateur thermique suivant la revendication 1 ou l'une des revendications 2, 3» 4, 5» 6 ou 7» caractérisé en ce que l'élément travaillant est composé de ressorts en assiettes soudés les uns sur les autreis..