Brevet FR2117839A1 — publié le 19720728

La présente invention est relative aux dispositifs pyrométriques devenant plastiques sous l'effet de la chaleur et destinés à mesurer la quantité de chaleur appliquée pendant des processus de traitement thermique, et elle concerne plus particulièrement un dis» 5 positif pyrométrique qui assure la même fonction que celle d'un cône pyrométrique. Les cônes pyrométriques sont utilisés depuis longtemps pour mesurer la quantité de chaleur appliquée pendant des processus de traitement thermique, tels que la cuisson de matériaux céramiques 10 dans un four. De tels cônes sont constitués en différents matériaux céramiques sélectionnés et, suivant leur composition, ils deviennent plastiques et se déforment lorsqu'ils sont soumis à l'effet d'une quantité de chaleur prédéterminée. Habituellement, les cônes se présentent sous la forme de pyramides triangulaires tronquées assez 15 longues, comme celles représentées, par exemple, dans les "brevets des Etats-Unis d'Amérique 2.129.912, 2.181.618, 2.181.619 et 2.274.343, et ils sont disposés debout lorsqu'ils sont utilisés pendant un processus de traitement thermique, de sorte que les cônes se déforment en fléchissant vers le bas. Cette déformation fournit 20 une indication visible de la quantité de chaleur appliquée pendant le processus. L'un des principaux avantages des cônes pyrométriques réside dans leur sensibilité, non seulement à la température, mais également au temps d'exposition. Par exemple, la température à laquelle 25 des cônes d'une composition donnée se déforment augmente généralement si la vitesse de chauffage est accrue, ce qui se traduit, bien entendu, par une diminution du temps d'exposition. Les effets combinés de la température et du temps de chauffage sont désignés généralement comme les effets dus à une quantité de chaleur appliquée. 30 Etant donné que les matériaux céramiques sont également sensibles à la quantité de chaleur appliquée, les cônes pyrométriques ont été utilisés à grande échelle pour mesurer la quantité de chaleur appliquée à de tels matériaux pendant la cuisson. Les cônes pyrométriques connus jusqu'à présent, nécessitent 35 tous des moyens externes pour les maintenir dans la position verticale convenable à leur utilisation pendant un processus de traitement thermique. Un tel moyen de support externe est généralement constitué par une plaque sur laquelle les cônes sont montés par 1' 71 30198 2 2117839 engagement de leurs extrémités inférieures dans des glissières ou des rainures ménagées dans la surface supérieure de la plaque. Les procédés connus jusqu'ici pour supporter les cônes pyrométriques, y compris l'utilisation de plaques, ne donnent pas entière satisfac-5 tion parce qu'ils introduisent immanquablement des variations dans la mise en place des cônes, à moins que cette mise en place soit effectuée avec beaucoup de précautions par une personne expérimentée. Il est aisément compréhensible que des variations dans la mise en place des cônes provoquent des variations dans leurs caractéristi-10 ques de déformation, donc également des inégalités de fonctionnement. Les variations les plus courantes dans la mise en place des cônes sont des différences dans la hauteur effective du cône et l'angle d' inclinaison. La hauteur effective d'ion cône pyrométrique, et d'autres dispo-15 sitifs analogues est, telle qu'on l'entend ici, la distance verticale entre le point autour duquel le dispositif s'infléchit lorsqu'il est déformé sous l'effet de la chaleur, et un plan horizontal comprenant le centre géométrique de la face supérieure du dispositif lorsque celui-ci est dressé en vue de son utilisation. L'angle d'in-20 clinaison d'un cône pyrométrique et d'autres dispositifs semblables est, tel qu'il est utilisé ici, l'angle compris entre l'axe longitudinal de la partie du dispositif qui est destinée à s'infléchir lorsqu'elle est déformée sous l'effet de la chaleur, et une ligne horizontale passant par l'intersection de cet axe et la face inférieure 25 du dispositif dans la direction de courbure désirée lorsque le dispositif est dressé, c'est-à-dire placé debout, en vue de son utilisation. Un autre problème courant qui est propre aux procédés connus pour supporter des cônes pyrométriques est dû aux différences de 30 composition du cône supporté et de son moyen de support, par exemple d'une plaque. En raison de ces différences, les caractéristiques de retrait sous l'effet de la chaleur peuvent être différentes pour le cône et pour son support. Si le retrait du cône est plus grand que celui du support, le cône peut se desserrer, ce qui peut provoquer 35 le changement de la hauteur effective et de l'angle d'inclinaison du cône pendant le chauffage. Si le retrait du cône est plus petit que celui du support, ce dernier peut produire des contraintes sur l'extrémité inférieure du cône pendant le chauffage, ce qui a un 71 30198 3 2117839 effet nuisible sur les caractéristiques de déformation du cône. Un procédé perfectionné pour supporter des cônes pyrométriques supprimant presque complètement les problèmes rappelés ci-dessus est décrit dans le brevet des Etats Unis d'Amérique 3.533.291 de la De-5 manderesse. Toutefois, ce procédé utilise des supports externes, sur lesquels les cônes sont montés par le fabricant de support. Avec ce procédé, il faut donc prévoir les frais de main d'oeuvre pour le montage des cônes sur les supports. L'invention a donc pour buts de réaliser : 10 - un dispositif pyrométrique auto-stable devenant plastique sous l'effet de la chaleur et destiné à mesurer la quantité de chaleur appliquée pendant un processus de traitement thermique; - un tel dispositif qui ne nécessite pas de support externe pour sa mise en place en vue de son utilisation pendant ce processus 15 et qui peut aisément et uniformément être placé dans la position appropriée pour mesurer la quantité de chaleur appliquée pendant ledit processus; - un dispositif pyrométrique qui permet d'éliminer les difficultés rappelées ci-dessus dans la mise en place des cônes, et pou- 20 vant être produit à des frais relativement peu élevés. Selon une caractéristique essentielle, le dispositif suivant 1 invention comprend une partie inférieure de base et une partie supérieure fléchissante faisant corps avec la partie de base, cette dernière définissant une surface inférieure par laquelle le dispo-25 sitif est destiné à prendre appui, l'axe longitudinal de la partie fléchissante étant incliné par rapport à la verticale lorsque le dispositif prend appui par ladite surface inférieure, de sorte que, lorsque le dispositif est exposé à une quantité de chaleur prédéterminée, la partie fléchissante devient plastique et se déforme en 30 fléchissant vers le bas et le centre de gravité du dispositif ayant un emplacement tel que, lorsque le dispositif prend appui par sa surface inférieure, une ligne verticale passant par le centre de gravité coupe la surface inférieure avant, pendant et après la déformation de la partie fléchissante. 35 Par conséquent, le centre de gravité du dispositif reste à tout moment directement au-dessus de la surface inférieure formant le polygone de sustentation, de sorte que le dispositif est auto-stable et ne nécessite aucun support externe avant, pendant ou après la 71 30198 4 2117839 déformation. Il s'ensuit qu'aucun support externe, tel que les plaques connues, n'est nécessaire pour supporter le dispositif en vue de son utilisation pendant un processus de traitement thermique. De plus, étant donné qu'aucun dispositif externe n'est néces-5 saire pour supporter le dispositif, les problèmes de mise en place du cône mentionnés ci-dessus et inhérents à leurs supports sont éliminés. les dispositifs pyrométriques peuvent être placés facilement et de façon uniforme dans la position appropriée pour l'utilisation en disposant simplement leur surface inférieure sur une surface de 10 support plane, telle que le plateau ou la sole d'un four. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressorti-ront plus clairement de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif, ainsi que des dessins annexés dans lesquels : 15 la Fig. 1 est une vue en perspective d'un premier exemple de réalisation d'un dispositif suivant l'invention; la Fig. 2 est une autre vue en perspective de l'exemple représenté à la Fig. 1, mais prise d'un point décalé de 180° par rapport au point d'où a été prise la vue de la Fig. 1 ; 20 la Fig. 3 est une vue en élévation de l'exemple représenté sur la Fig. 1 ; la Fig. 4 est une vue en plan de l'exemple représenté sur la Fig. 1 ; la Fig. 5 est une vue en élévation de l'exemple représenté sur 25 la Fig. 1, montrant de quelle manière le dispositif se déforme en fléchissant vers le bas pendant un processus de traitement thermique la Fig. 6 est une vue en plan de l'exemple représenté à la Fig. 1, montrant également la façon suivant laquelle le dispositif se déforme en fléchissant vers le bas pendant un processus de traitement 30 thermique; la Fig. 7 est une vue éclatée de l'exemple représenté à la Fig. 1 et montre une façon suivant laquelle le dispositif peut être formé la Fig. 8 est une autre vue éclatée de l'exemple représenté à la Fig. 1 et montre une autre façon de réaliser le dispositif; 35 la Fig. 9 est une vue en perspective d'un second exemple de réalisation d'un dispositif suivant l'invention; et la Fig. 10 est une vue en perspective d'un troisième exemple de dispositif suivant l'invention. 71 30198 5 2117839 Un premier exemple de réalisation d'un dispositif pyrométrique devenant plastique sous l'action de la chaleur et conforme à l'invention est représenté aux Fig. 1 à 6, où il est désigné dans son ensemble par 10. Ce dispositif comprend une partie supérieure flé-5 chissante 12 et une partie inférieure, de base, 14 et qui fait corps avec la partie supérieure 12. Celle-ci a la forme d'une pyramide triangulaire tronquée ayant des faces latérales 11, 13 et 15. La partie 14 affecte également la forme d'une pyramide triangulaire tronquée et présente des faces latérales 17, 19 et 21. La partie 10 fléchissante 12 est plus longue que la partie de base 14, et les faces latérales 11 et 13 sont situées dans les mêmes plans que les faces latérales 17 et 19. Les parties 12 et 14 se rejoignent suivant une section transversale du dispositif 10, cette section comprenant une ligne 16 qui correspond à l'intersection des faces latérales 15 15 et 21. La partie de base 14 présente une face inférieure 20 par laquelle le dispositif 10 est destiné à prendre appui lorsqu'il est mis en place en vue de son utilisation pendant un processus de traitement thermique. Cette face inférieure 20 est destinée à être appliquée 20 sur une surface de support plane, par exemple le plateau ou la sole d'un four. L'axe longitudinal 18 de la partie fléchissante 12, passant par les centres géométriques de la face supérieure et de la face inférieure de la partie 12, est incliné par rapport à la verticale lors-25 que le dispositif 10 est mis debout en vue de son utilisation. En raison de l'inclinaison de cet axe 18, lorsque la partie fléchissante T2 devient suffisamment plastique pendant le chauffage, elle se déforme en fléchissant vers le bas autour de la ligne 16, comme représenté aux Fig. 5 et 6. Cette ligne 16 définit par conséquent 1' 30 axe autour duquel la partie 12 s'infléchit lorsqu'elle se déforme sous l'effet de la chaleur. La face latérale 15 de la partie 12, qui, avec la face latérale 21 de la partie 14, définit la ligne 16, peut être appelée "face fléchissante" du dispositif 10, bien que toutes les zones de la partie 12 se déforment à des degrés divers pendant 35 le chauffage. La hauteur effective du dispositif 10 est la distance verticale entre la ligne 16 et un plan horizontal passant par le centre géométrique de la face supérieure de la partie 12 lorsque le dispositif 71 30198 6 2117839 10 est en place en vue de son utilisation; cette hauteur est désignée par h sur la Fig. 3. L'angle a (Fig. 2,3) d'inclinaison de la partie fléchissante 12 est l'angle entre l'axe longitudinal 18 et une ligne 22 qui passe par l'Intersection de l'axe 18 avec la face 5 inférieure 20 dans la direction désirée de flexion de la partie 12 lorsque le dispositif 10 est mis en place en vue de son utilisation. Avant déformation, le centre de gravité G.M. du dispositif 10, se trouve directement au-dessus de la face inférieure 20, comme représenté à la Fig. 3. Après la déformation, le centre de gravité 10 C.M. se trouve également directement au-dessus de cette face 20, comme représenté à la Fig. 5. Pendant la déformation, le centre de gravité C.M. se déplace de la position représentée à la Fig. 3 à la position représentée à la Fig. 5. Par conséquent, ce centre de gravité C.M. est situé de telle manière que la verticale passant par 15 ce centre coupe la face inférieure 20 et ce, pour toutes les positions de flexion normales de la partie 12. Il s'ensuit que le dispositif 10 est auto-stahle et ne se renverse pas, ni avant ni pendant et pas davantage après la déformation. Le dispositif 10 peut être réalisé sous la forme d'une pièce 20 unique par le moulage sous pression, dans la forme désirée, d'un mélange plastique des matériaux céramique sélectionnés pour la composition du dispositif. Le dispositif peut également être réalisé par le compactage de particules granulaires relativement sèches de ces matériaux, comme décrit dans le brevet des Etats Unis d'Amérique 25 3.541.856 de la Demanderesse. Selon une variante, le dispositif 10 peut être réalisé en fixant une embase 24 à l'extrémité inférieure de la face fléchissante d'un cône pyrométrique classique 26, comme représenté à la Fig. T. L'embase 24 représentée est cunéiforme, mais elle pourrait également 30 avoir la forme d'un prisme triangulaire ou rectangulaire, d'une partie de cylindre ou de tout autre polyèdre. L'embase 24 est fixée au cône 26 au moyen d'un adhésif approprié et elle peut avoir la même composition que ce cône ou une composition différente. Selon une autre variante, le dispositif 10 peut être obtenu en 35 réalisant les parties 12 et 14 séparément et en les réunissant ensuite, comme représenté à la Fig. 8. Les parties sont réunies au moyen d'un adhésif approprié et elles peuvent avoir la même composition ou des compositions différentes. 71 30198 7 2117839 La partie fléchissante et la partie de "base 14 qui viennent d1 être décrites ont la forme de pyramides triangulaires tronquées. La partie de base et la partie fléchissante du dispositif 10 peuvent cependant avoir également d'autres formes, par exemple celle d'une 5 pyramide rectangulaire tronquée ou celle d'un cône tronqué. Ce dernier exemple est représenté sur la Fig. 9, où il est désigné dans son ensemble par 30. Ce dispositif 30 comprend une partie supérieure fléchissante 32 et une partie de base 34. La partie fléchissante et la partie de base peuvent avoir des formes différentes; par exemple, 10 la partie fléchissante peut avoir la forme d'un parallèllèpipède et la partie de base celle d'une pyramide rectangulaire tronquée. En outre, il n'est pas nécessaire que l'une quelconque des faces latérales de la partie fléchissante soit située dans le même plan qu'une face latérale de la partie de base. 15 Un autre exemple de réalisation, légèrement différent, d'un dispositif suivant l'invention est représenté à la Fig. 10 où il est désigné dans son ensemble par 40. Ce dispositif 40 comprend une première partie 42 et une seconde partie 44. Les parties 42 et 44 ont la forme de pyramides rectangulaires tronquées identiques, et elles 20 ae rejoignent par leurs bases. Une moulure triangulaire 46 peut être prévue entre les parties 42 et 44, à côté de la jonction entre elles, en vue du raidissement du dispositif. Le dispositif 40 peut être placé avec la partie 42 ou avec la partie 44 tournée vers le haut comme partie fléchissante, l'autre 25 constituant la base. L'un des avantages du dispositif 40 est que la partie de base, du fait qu'elle a la même dimension longitudinale que la partie fléchissante, empêche la partie fléchissante de venir en contact avec une surface de support et de coller sur elle lorsqu' elle s'infléchit vers le bas. De plus, la dimension transversale du 30 dispositif 40 est la même dans toutes les sections transversales du dispositif, de sorte qu'il peut être réalisé comme une pièce unique par extrusion, ainsi que par les procédés de moulage et de compactage rappelés plus haut. Dans tous les modes de réalisation du dispositif suivant l'in-35 vention, la face inférieure de la partie de base peut être enduite d'un matériau réfractaire résistant à des températures très élevées afin d'empêcher que cette base ne reste collée à la surface de support sur laquelle le dispositif a été placé en vue de son utilisa 71 30198 8 2117839 tion pendant un processus de traitement thermique,toubefbistes plateaux ou soles de nombreux fours sont déjà revêtus d'un tel matériau, ce qui rend une telle enduction de la face inférieure de la partie de base inutile. 5 II ressort clairement de ce qui précède que l'auto-stabilité du dispositif suivant l'invention élimine toute nécessité d'utiliser un moyen de support externe pour la mise en position appropriée du dispositif en vue de son utilisation pendant un processus de traitement thermique, les difficultés de mise en place mentionnées plus 10 haut et inhérentes à ces moyens de support sont donc également éliminées. Le dispositif est conçu en vue d'une mise en place facile, assurant l'identité de la hauteur effective et de l'angle d'inclinaison pour tous les dispositifs semblables. Les caractéristiques de déformation des dispositifs sont donc uniformes. 15 En outre, étant donné que la partie de base du dispositif n'est pas enfermée dans un support externe quelconque, pendant le chauffage, ce dispositif n'est pas exposé à des contraintes pouvant avoir un effet nuisible sur ses caractéristiques de déformation. 71 30198 9 2117839 Revendications 1 - Dispositif pyrométrique devenant plastique sous l'effet de la chaleur, caractérisé en ce qu'il comprend une partie inférieure de base et une partie supérieure fléchissante faisant corps avec la 5 partie de base qui définit une surface inférieure par laquelle le dispositif est destiné à s'appuyer, l'axe longitudinal de la partie fléchissante étant incliné par rapport à la verticale lorsque le dispositif s'appuie par ladite surface inférieure, de sorte que, lorsque ce dispositif est exposé à une quantité de chaleur prédéterminée, 10 cette partie fléchissante devenue plastique se déforme en fléchissant vers le bas et le centre de gravité du dispositif ayant un emplacement tel que, lorsque le dispositif est en appui sur sa surface inférieure, la verticale passant par le centre de gravité coupe la surface inférieure avant, pendant et après la déformation de la partie 15 fléchissante. 2 - Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la partie de base et la partie fléchissante sont en forme de pyramides triangulaires tronquées. 3 - Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce 20 que la partie de base et la partie fléchissante sont en forme de cône tronqué. 4 - Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la partie de base et la partie fléchissante sont des polyèdres ayant des formes et des dimensions identiques. 25 5 - Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est réalisé sous forme d'une pièce unique. 6 - Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est formé par la fixation d'une embase à la partie inférieure d'un cône pyrométrique. 30 7 - Dispositif suivant la revendication 6, caractérisé en ce que 1'embase est cunéiforme. 8 - Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est formé par la réalisation séparée de la partie de base et de la partie fléchissante, suivie par la fixation de ces parties 1' 35 une à l'autre. 9 - Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la partie de base et la partie fléchissante ont des compositions différentes. 71 30198 10 2117839 10- Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la face inférietire est enduite d'un matériau réfractaire résistant à des températures très élevées.