Brevet FR2063958A1 — publié le 19710716

La presente invention concerne la disposition générale et les éléments constitutifs de corps creux isolés, pour la réalisation d'étuves et d'enceintes, notamment à température, humi- dite ou pression réglables, le plus souvent connues sous l'appellation de matériel pour essais de tropicalisation. Les perfectionnements portent sur des procédes et dispositifs comportant essentiellement l'association de sous-ensembles mécaniques électriques ou électroniques suivant differentes combinaisons. I1 est connu actuellement que la détermination et l'expérimentation dans des conditions d'environnement variables, de matériels électriques et électroniques, de moteurs et mécanismes, matériaux, etc.... nécessitent l'exécution de très nombreux essais en atmosphère simulée dans des chambres climatiques speciales. De telles épreuves, essentielles par exemple pour la construction d'équipements aéronautiques ou spatiaux, deviennent de plus en plus importants dans le cas de matériel de grande diffusion. I1 apparat ainsi que la grande variété des performances nécessaires imposées par différentes normes, a pour consequence un élargissement des caractéristiques du materiel d'essais. Fréquemment, ces caractéristiques sont obtenues au moyen de différents caissons, chacun d'eux permettant de réaliser un ensemble limité de performances. Les avantages apportés par l'invention concernent plus particulièrement des moyens nouveaux pour la fabrication de caissons d'essais, comportant principalement la combinaison de pièces ou de sous-ensembles fonctionnels, mais dissociables du matériel final, leurs associations réalisant un équipement complet; et en ce que, ces différents éléments constitutifs sont démontables et utilisables pour l'équipement de modèles différents. Leurs avantages principaux sont les suivants - Possibilité d'utiliser une fraction d'un caisson existant pour realiser, par adjonction d'un nouveau~sous-ensemble, un equipement de performances différentes. - Possibilité pour l'opérateur de réaliser lui-même cette adaptation. - Commodité d'emploi améliorée. - Accroissement important de la facilité d'entretien et réduction des frais de maintenance. - Augmentation de la rentåbilite d'exploitation. - Diminution des stocks-des produits préfabriqués nécessaires à la construction, malgré un accroissement des variantes des performances offertes conduisant à une diminution des coûts de fabrication. L'invention porte principalement sur les points suivants - Constitution originale des cuves et des parois d'habillage des enceintes. - Constitution originale des ointes et des liaisons des cuves, des habillages de parois et des portes. - Conception nouvelle du boîtier de commande, de ses connexions ainsi que du régulateur enfichable de température et de son afficheur. - Dispositif nouveau de programmation cyclique ou continue. - Génération de vapeur directement dans l'enceinte pour regu- lation du taux d'humidite. L'invention est définie par les caractéristiques suivantes, prises séparément ou en combinaison Une des principales caractéristiques de l'invention est le fait de constituer, à partir de panneaux modulaires de dimensions constantes, et préfabriqués, tant la cuve intérieure formant la chambre d'expériences, que son habillage extérieur. Cette caractéristique de l'invention permet une fabrication en séries tout en autorisant de nombreuses variantes dans les dimensions utiles des chambres d'expériences. La figure 1 représente une telle-réalisation de cuve intérieure dans laquelle "a" est un panneau modulaire, par exemple en tôle d'acier inoxydable, à bords tombés; "b" représentant la coupe suivant xx de ce panneau. L'assemblage, toujours à titre d'illustration, ig. 1 permet la fabrication d'une cuve au moyen de panneaux "b", "c" "d" et de cornieres "e" de liaison d'angles, par des rivets, points de soudure, ou tout autre moyen convenable, la tôle de fond de la cuve étant rendue solidaire de celle-ci en "h" par "fa". La combinaison des panneaux sur notre exemple est représentée fig. 2 par "i i" et "i" Il. Une autre réalisation de l'habillage d'une enceinte suivant l'invention est exécutée par le même procédé (fig. 3), les panneaux modulaires étant disposés dans des bâtis comportant une rainure "r" qui permet leur assemblage par simple empilage; les bâtis constitués de profilés toujours identiques "q" reliés aux angles par des goussets par exemple, constituent l'armature de l'appareil. Une autre caractéristique principale de l'invention est le fait de constituer les panneaux modulaires de l'habillage en ma tériaux sandwiches. Ceux-ci comportent sur la face interne un support soit métallique : inoxydable, acier émaillé, métal plastifié.. soit autre, mais présentant des caractéristiques convenables par rapport à la destination finale des produits : matières plastiques armées ou non, telles que polyester, fibre de verre, ou materiaux à base d'amiante-ciment, Sur la face externe, un support si multanement protecteur et décoratif : acier inoxydable, acier émaillé, matériaux plastiques, fibrociment teinté. Entre les deux parois se trouve un isolant convenable, le tout se présentant sous la forme d'un panneau rigide isolant, autoporteur et de présentation extérieure définitive. La figure 4 représente le montage de tels panneaux sandwiches "a", enfilés dans une structure de profilés métalliques comportant des feuillures pour les recevoir en "b" et "c". et W d" et "e" sont encastrés et boulonnés sur les ailes de ces profilés. L'emploi de tels panneaux-permet simultanément : l'isolement, l'habillage décoratif et la constitution de la cuve de travail elle-même, et parfois la suppression-de la totalité du bâti support de l'instrument, les ensembles réalisés présentant suffisamment de resistance à la flex-ion- et à l'écrasement. Une autre principale caractéristique de l'invention est le fait de réaliser les liaisons des panneaux avec les armatures, ainsi que les liaisons des panneaux entre eux pour constituer des structures autoporteuses. De telles liaisons sont effectuées d'une façon simple, économique et rapide suivant le dessin de la figure (5) qui représente la liaison d'un dièdre constitué par deux panneaux, au moyen de raccords cylindriques "(a et 9)11 qui sont avantageusement fabriqués en matériaux isolants (nylon, fibre...), de raccords filetés de liaison "b", de vis de serrage extérieur, radiales "c" et axiales "f", prenant appui sur des rondelles ("d"). Les panneaux comportent des perforations axiales (telles qu'en "a" dans le panneau "h") et radiales (telles qu'en "g" dans le panneau 1"), dans lesquelles sont enfilés les raccords L'ensemble du dessin de la figure 5 représente de telles liaisons. Le fait de bloquer les vis extérieures "f" p-resse le panneau "1" contre le champ du panneau "k". La figure 6 silhouette le montage d'un trièdre; les lettres repères correspondent sur cette figure à celles de la figure 5. Une autre caractéristique de l'invention est le fait de réaliser une étanchât9 complementaire entre les panneaux par disposition sur leurs champs,de bandes"mousse" adhésives par exemple. Une autre caractéristique de l'invention est le fait de réaliser simultanément la liaison mécanique des panneaux et l'étanchéité par "collage"; on utilise dans ce cas : des adhésifs double face, des colles, mastics, substances d'enrobage, avec polymérisation ou surmoulage de plastique ou de caoutchouc in situ. Une autre caractéristique de l'invention est le fait de réaliser sous la forme d'éléments complémentaires, combinables et interchangeables les différents organes fonctionnels de l'appa- reillage, qui peuvent d'ailleurs etre rendus solidaires d'un panneau modulaire. Ces organes peuvent être ceux de chauffage, ventilation, réfrigération; ainsi que les portes et hublots, pupitres et tableaux de commandes, regulateurs ... etc. De plus, l'usage des éléments modulaires permet par adjonction u echange, de modifier la géométrie de la chambre d'expériences ou son volume, sans que cela nécessite une reconstruction de l'appareil; de même il est possible de disposer la porte soit horizontalement soit verticalement en fonction des essais à effectuer. Pour illustrer ce qui vient d'être dit, il est décrit dans la fig. 7 un dispositif de porte déboîtable, interchangeable instantanément, et adaptable sur un appareil différent mais prévu pour la recevoir. En "p" une barrette est rendue solidaire du panneau de façade recevant la porte. Cette barrette est percée axialement aux deux extrémites de deux trous dans lesquels s'emboitent les pivots, l'un solidaire d'une barre flexible à l'extrémité inférieure de la porte, l'autre étant lié rigidement à sa partie supérieure. Pour déboîter la porte il suffit de la soulever (fig. 7 - A). Dans la variante B, on dégage le gond en appuyant sur la languette flexible en "c", et on retire la porte en la faisant basculer suivant "d". Une autre particularité de l'invention réside dans la manière de réaliser les étanchéités au niveau des portes et hublots. La figure 9 illustre un tel montage : a est le panneau isolant opaque ou transparent (tel que bloc de plexiglas, multivitrage, etc..) "b" est le support de joint d'étanchéité, "c" le joint lui-même, constitué d'une matière spongieuse telle que mousse de caoutchouc, polyurethane ou autres. La cuve de travail est représentée en "d". Le panneau "a", plus grand que l'ouverture de la cuve "d" à obturer, s'appuie directement sur le joint. (En I) une autre particularité est que le joint de mousse "c" de grosse section en se déformant, laisse passer directement câbles et tuyauteries (voir II); cette disposition permet la mise en place de connecteurs sans démontage. Une autre particularité de l'invention est le fait de fractionner les appareils de régulation de température nécessaires à ces équipements sous la forme de deux ensembles complémentaires, constituantl'un le tableau d'affichage de la température choisie pour la régulation, l'autre le régulateur proprement dit action nant les organes de chauffage ou de réfrigération. La figure 8 represente un tel montage a et "b" sont la graduation et le bouton d'affichage de la température, "c" la résistance mobile du pont de mesure (I) constituant le tableau d'affichage. Sur le régulateur lui-même sont disposés les circuits de détection, de chauffage "f" et d'alimentation "g"; III : constitue l'élément commandé de la regulation; le boîtier "d" de cet appareil étant embrochable sur un culot adapté "h". II : est la ligne de liaison. Les avantages de l'invention relativement à ce perfectionnement sont les suivants - Commodité de fabrication par adaptation de pièces préfabriquées standard à utilisation multiple. - Simplification d'entretien. - Diminution des coûts. - Possibilité de multiplier des valeurs de paliers d'affichage au moyen de tableaux I', I"... In, pré-réglés et commutés sur la ligne II au moyen d'un commutateur "k"(fig. 8). Ce commutateur peut être à déplacement automatique, l'affichage constituant un programmateur cyclique automatique. Une autre caractéristique de l'invention réside dans le fait de-réaliser dtune façon spéciale le tableau d'affichage du régulateur pour obtenir aisément et avec précision des taux d'hu midité bien définis, dans le cas de l'utilisation d'un systeme de régulation à base d'un psychromètre à deux sondes de température Le systeme d'affichage de température et d'humidite suivant l'invention ne nécessite pas l'usage des tables psychrométriques. Ces dernières fournissent pour chaque température t les divers écarts st' , 5t' .... du thermometre humide par rapport 2 au thermomètre sec, qui correspondent aux divers taux d'humidité h1 %, h2%... Ainsi l'utilisateur ayant consulté ces tables et désirant une température d'enceinte de t degrés et un taux d'hu midité de h , placera l'index du cadran du thermomètre sec sur t degrés et celui du thermomètre humide sur t' degrés tel que t' = t - et' 2 Dans le système proposé la graduation des thermomè- tres ( résistance de platine par exemple) est constituee : a/ Pour le thermomètre sec par une graduation circulaire fixe en degrés avec index mobile. b/ Pour le thermomètre humide par une graduation circulaire fixe identique a la precédente sur la périphérie mais dont chaque point est l'aboutissement d'une courbe cintrée vers le centre du disque, l'ensemble de ces courbes constituant un réseau. L'index est réalisé sous la forme d'une spirale graduée en -O d'humidité. Les formes de chacune des courbes du réseau du cadran et de la courbe spiralée d'index tiennent compte des tables citées plus haut Pour travailler par exemple à la temperature de 40 avec un taux d'humidité de 70 % l'utilisateur tourne le disque transparent portant l'index spiralé jusqu'à ce que le point 70 % de cet index se trouve sur la courbe 40", le thermomètre sec étant naturellement régle sur la température de 40". Cette disposition impose donc au thermomètre humide le décalage nécessaire pour obtenir le taux d'humidite voulu sans lecture des tables. Une variante dans la commande des thermometres sec et humide selon l'invention est la suivante Les index correspondants sont en réalité les axes des potentiomètres d'équilibre des ponts de Whgastone destines à la mesure des thermomètres à résistance de platine. L'axe du potentiomètre humide est cale sur celui du potentiomètre sec. Les deux valeurs ohmiques restent ainsi toujours identiques. Le décalage nécessaire pour-obtenir des taux d'humidité differents de 100 % est obtenu en plaçant en série avec la résistance de platine du thermomètre humide une résistance variable commandée par un autre potentiomètre dont l'axe est solidaire d'un disque transparent se déplaçant devant un trait fie. Le disque transparent porte sur sa périphérie les points 10 YO, 20 % etc. correspondant au taux d'humidité d'où partent des courbes cintrées vers le centre du disque. Un disque transparent solidaire de l'index du poten tiomètre équivalent au thermomètre sec porte une courbe spiralée qui se superpose au cadran "humidité" précédent. Pour obtenir,par exemple à la température de 50 %, un taux d'humidité de 20 % on placera le potentiomètre sec en position 5ao, la courbe spirale du disque-index coupera alors le trait fixe en un point que nous dénommerons A; il suffira de tourner le cadran de l'affichage du taux d'humidité jus qu'à ce que la courbe partant de -20 % passe par ce meme point (A) Cette disposition evite une inversion des temperatures sèche et humide ainsi que l'usage des tables. Une autre particularité de l'invention réside dans la manière de réaliser le boîtier de commande d'enceintes selon l'invention. Ses caractéristiques sont definies par - Le fait que le boîtier est modulaire, et de dimensions nor malisées ou de leurs multiple, ou sous-multiple. Il est ainsi possible de l'encastrer dans des pupitres ou des racks. - Le fait que tout ou fraction du cablage d'inter-connexion des différents éléments de fonctionnement est réalisé au moyen de circuits imprimes mono ou multicouches, les departs vers les organes étant réalises au moyen de connecteurs solidaires de tables. Un tel boîtier de commande peut être instantanément deconnecté pour le brancher sur un autre appareillage. - Le fait que les organes sensibles : lecteurs - régulateurs relais - securités - détecteurs de niveau - etc.... sont constitués par des circuits imprimés simplement enfiches sur les précédents. - Le fait qu'il est possible de modifier- les caractéristiques de fonctionnement (plage de température, sensibilité de la fourchette du régulateur...) par simple changement des plaquettes de circuits imprimés enfichables. - Le fait qu'il est possible, à partir d'un même circuit de base, de l'adapter à des fonctions de plus en plus complexes, par lladjonction de plaquettes enfichables correspondant à chacunes des fonctions recherchees. Une autre caractéristique de l'invention est le fait que des organes auxiliaires des enceintes d'essais selon l'invention, y sont associes sous la forme de boîtiers accessoires combinables avec l'appareillage principal, et simplement positionnés mécaniquement au moyen d'encliquetages et connectés sur les circuits électriques et électroniques. Un même appareillage peut ainsi recevoir successivement ou simultanément divers accessoires tels que : enregistreur de température, programmateur continu, programmateur cyclique, sécurité de température, afficheur de température auxiliaire, etc. Les mêmes accessoires peuvent être utilisés separement, ou en combinaison avec différents appareillages conçus suivant les principes décrits. Une autre caracteristique de l'invention consiste dans la réalisation de dispositifs de programmation au moyen de compteurs d'impulsion dépendant d'une base de temps (par exemple une impulsion toutes les 10 secondes et toutes les minutes). Les compteurs et décompteurs comportent des remises à zéro automatiques en fin de cycle dont la durée est prédéterminée par l'affichage des valeurs constituant les présélec- tions; elles déterminent les durées de fonctionnement en palier, le déclenchement des montées ou descentes des temperatures etc... Les compteurs et decompteurs agissent par l'intermédiaire de relais bistables qui constituent les mémoires de la programmation. Ces programmes- cycliques autorisent la réalisation d'essais spécifiques, ou au contraire permettent de reproduire les conditions déterminées par une norme générale d'essais. Une autre caractéristique de l'invention concerne la fabrication originale des chambres à température et humidité régla- bles, la création d'humidité etant réalisée in situ; dans ce cas la chaudière productrice de vapeur est constituée par une cuve ouverte disposée dans la chambre d'expériences, de préférence à la partie inférieure. L'adduction d'eau est directement réalisée dans cette cuve. La résistance chauffante nécessaire pour la vaporisation de l'eau est disposee dans la même cuve et sert simultané- ment au chauffage de l'enceinte. L'eau évaporee est recyclée apres condensation, notamment sur les parois; cette disposition présente les avantages suivants : économie de puissance à mettre en jeu; économie d'eau (la consommation est limite aux fuites et pertes) autorisant notamment le fonctionnement avec de l'eau distillée. Une autre caractéristique de l'invention concerne l'obturation de chambres à température et humidité reglables, au moyen d'un rideau d'air ou autre, pulse sous pression convenable. Ce rideau peut etre soit de l'air directement et constamment pompé dans l'atmosphère, soit réchauffé ou refroidi au préalable ou encore recycle. Le dispositif comprend une tubulure fendue, dispo sée d'un côté d'une ouverture; dans le cas d'un recyclage, une deuxième tubulure fendue est disposée à la partie opposée et reliée à l'aspiration du ventilateur. Ce dispositif peut être adapté pour obturer des ouvertures (passage de main ou d'organes ...) de portes, hublots ou paroi de séparation de deux chambres contiguës. Il y a avantage dans ce dernier cas à utiliser deux rideaux d'air pulsé paral lèles recycles, et dont les températures respectives sont voisines de celles de chacune des chambres. Cette disposition est notamment utilisée lors de la realisation d'appareils d'essais aux chocs thermiques, appareils dans lesquels le matériel à tester est transféré alternativement d'une chambre à une autre, les deux chambres etant réglées sur deux températures différentes. Le dispositif selon l'invention peut être utilisé en tant qu'équipement complémentaire d'un appareillage, et ne fonctionnant par exemple-que pendan-tv 'ouvertre-- d-une porte3 les performances de l'appareil étant conservées lors de son ouverture. REVENDICATIONS 101 - AI Méthodes de fabrication et composition des éléments constitutifs de corps creux isolés, permettant la réalisation d'étuves et d'enceintes, notamment à température ou humide ré glabres pour essais d'environnement. BX Les equipements fabriqués selon l'1nvention sont ca ractérisés par le fait aS Que les cuves et parois sont formées de panneaux modulaires combinables. bi Que ces panneaux peuvent etre constitués de materiaux sandwiches, réalisant simultanément la paroi intérieure, l'habillage extérieur et l'isolant intermédiaire. c/ Que ces panneaux peuvent etre auto-porteurs, rendus solidaires les uns des autres au moyen de liaisons simples, constituant des équipements ne comportant aucune armature, leur résistance mécanique etant compatible avec les efforts qu'ils ont à supporter. d/ Que certains de ces panneaux modulaires constituent des portes, hublots, supports d'organes fonctionnels ou auxiliaires (pour ventilateurs, batteries de chauffage ou de ré- frigération...) de fonctionnement de l'équipement, facilement démontables ou deoîtables. e/ Qu'au moyen des mêmes éléments et panneaux modulaires on constitue des ouvertures soit verticales (portes, hublots...) soit horizontales (couvercles...). 20/ - AI Dispositif de liaison et d'étanchéité permettant notamment llinterchangeabilite des éléments constitutifs des équipements conçus selon la revendication n" 1. BX Les équipements réalisés selon l'invention sont carac térisés par le fait al Que les armatures destinees à recevoir les panneaux modulaires comportent des profilés à feuillures, destinés à recevoir les panneaux par simple empilage. bi Que lors de l'utilisation de panneaux auto-porteurs permettant la constitution d'ence#ntes sans armature, les liaisons des panneaux entre eux sont réalisés au moyen de raccords isolants ou métalliques disposés dans des orifices convenables, pratiqués dans les panneaux, le blocage étant effectué au moyen de vis. La disposition de ces liaisons selon l'invention évite toute fuite thermique. c/ Que l'etanchelte est obtenue au niveau des jonctions entre les panneaux, par interposition sur le champ de ces derniers, de bandes de mousse élastique, adhesive ou non, ou encore par l'interposition de produits tels que colle, mastic ou matériau plastique polymerisable in situ. d/ Que Iétancheté au niveau notamment des portes et hublots ou autres éléments mobiles, eSt constituée par un joint très epais de mousse permettant le passage entre celui-ci et la paroi, ou entre deux joints de câbleries, organes, tuyaux ou divers, grâce à la plasticité de la mousse constitutive du joint. 30/ - A/ Réalisation des éléments fonctionnels tels que les ré gulateurs ou programmateurs à partir de sous-ensembles modulaires, entrant avantageusement dans la fabrication d'enceintes ou d'étu- ves réalises selon l'invention. B/ Les équipements selon la revendication 3 sont caractérisés par le fait al Que les régulateurs sont constitués de deux fractions, l'une constituant le tableau d'affichage de consigne (avec la graduation, index et organe électrique donnant la consigne), l'autre constituant le régulateur proprement dit avec système de sortie commandée (relais, triac ou autres), les deux organes étant connectés par une ligne de liaison electrique. b/ Que des systemes de programmation automatiques sont directement adaptables sur les régulateurs tel que cité en a., plusieurs tableaux d'affichage sur lesquels les différentes valeurs de températures souhaitées sont transmises au même régulateur au moyen d'un commutateur convenable dont le declenchement peut être programmé, les différents tableaux de consigne étant successivement connectés sur la ligne de liaison. c/ Que le système de programmation cyclique est réalisé selon l'invention au moyen de' compteurs-décompteurs commandés par une base de temps, un relais bi-stable constituant la mémoire du systeme. Les compteurs-decompteurs à présélection affichent la durée des paliers désirés et les instants de déclenchement des changements de température. di Que les equipements fonctionnels : tels que le boîtier de commande comprenant notamment le tableau dtaffichage et le régulateur, d'une part, et les équipements auxiliaires : tels qu'enregistréurs, programmateurs cycliques ou continus, sécurités.. d'autre part, soient mobiles, adaptables par encliquetage mecanique, et connectables électriquement sur les enceintes ou étuves, de façon à ce qu'un même élément puisse être utilisé sur différents appareils successivement. e/ Que la réalisation de tels boîtiers utilise essentiellement des circuits imprimés mono ou multicouches pour effectuer les liaisons des organes entre eux, et comportant des circuits- enfichables les uns sur les autres, chacun d'eux comportant les organes sensibles d'une fonction : lecteurs, regulateur, relais, circuits définissant une plage de température, etc... de façon à ce que par interchangement ou combinaison de ces circuits enfichables il soit possible de modifier les performances ou les caracteristiques de l'appareil final. f/ Que les tableaux d'affichage réalisés pour obtenir la régulation d'humidité au moyen cie deux sondes psychrométriques, comportent une graduation en température et une gradua.tion directement chiffrée en taux d'humidité, cette dernière etant munie d'une abaque liée au bouton de commande reproduisant graphiquement les valeurs données par les tables psychrométriques. g/ Que les mêmes tableaux d'affichage comportent pour la commande de l'humidité, exclusivement la consigne d'écart (température humide) par rapport à la valeur de la temperature seche, le bouton de commande comportant comme en f ci-dessus une graduation abaque permettant d'afficher directement pour-chaque température de régulation désirée le taux d'humidité choisi. 4 / - A/ Réalisation originale de chambres à température et humidite régulées, selon l'invention. B/ Les équipements réalisés selon la revendication 4 sont caractérisés par le fait a/ Que la creation de vapeur est effectuée dans la chambre d'expériences par une cuve à ouverture libre. bi Que l'adduction d'eau débouche directement dans cette cuve. c/ Que la résistance chauffante servant à créer la vapeur sert simultanément au chauffage de l'enceinte. 5 / - A/ Réalisation originale d'un dispositif d'obturation d'une enceinte selon l'invention par l'adaptation d'un rideau ga zeux pulsé sur une ouverture. BI Les équipements réalisés selon la revendication 5 sont caractérises par le fait a/ Que la creation du rideau est obtenue par une tubulure fendue disposée d'un côté de l'ouverture. b/ Que le rideau d'air peut être recyclé grâce à une deuxième tubulure d'aspiration disposée sur la face opposée de l'ouverture. c/ Que le rideau d'air peut être réchauffe ou refroidi au préalable avant son passage devant l'ouverture. d/ Que le rideau d'air peut être utilisé pour séparer deux chambres contiguës, notamment pour la fabrication d'enceintes à tests pour chocs thermiques, et que, dans ce cas, il est avantageux - r que le rideau soit double.