Brevet FR2246004A1 — publié le 19750425

L'invention a pour objet, à titre de produit industriel nouveau, une règle à calcul destinée à servir à la déter mutation rapide, quasi instantanée, de i 'épaisseur d'une matière isolante thermiquement à employer pour améliorer le coefficient de transmission thermique K1 dtune paroi et lui donner une valeur K2 souhaitée. On sait que la transmission de la chaleur & travers une paroi slexprime par la formule 1- I + i e + dans laquelle, 1/hi et 1/he étant respectivement la résistance thermique des surfaces intérieure et extérieure de la paroi, e étant ltépaisseur de cette paroi et X son coefficient de conductivité thermique. Cette relation btablie entre les inverses des valeurs de K, de hi, de he et de A est dtutilisation peu commode. L'invention repose sur cette remarque préliminaire que lorsqu'une paroi a un coefficient initial Kî que lton veut porter à une valeur K2 par l'adjonction d'une couche de matière isolante, la différence 1 -1 = e (a) K2 K1 # les autres termes disparaissant, e et X étant respectivement l'épaisseur et le coefficient de conductivité thermique de la matière isolante. L'invention a pour but d'apporter une règle qui permette de résoudre rapidement, avec une précision suffisante en pratique, l'équation (a) et grâce à laquelle on peut déterminer e ou K2, les autres termes E2, K1 et # ou K1, e et # étant connus. Une règle à calcul selon l'invention comprend deux éléments déplaçables l'un par rapport à l'autre; un premier élément a une première plage portant une graduation qui correspond à l'inverse 1/K1 des valeurs dans un intervalle approprié du coefficient Ki d'une paroi donnée, une seconde plage qui porte un abaque composé d'une graduation correspondant à l'inverse 1/ X des valeurs des coefficients # d'une gamme de matières isolantes thermiquement et d'une série de traits représentant une série de valeurs d'épaisseurs de ces matières. Le second élément de la règle de l'invention a-une première plage située en regard de la première plage du premier élément et portant une graduation qui correspond à l'inverse 1/E2 des valeurs dans un intervalle approprié au coefficient E2 à obtenir, une seconde plage située en regard de la seconde plage du premier élément et portant au moins un repère de lecture. Pour mieux faire comprendre comment l'invention peut être réalisée, on donnera maintenant une description d'un mode préféré de réalisation. il est évident que l'on peut apporter à cet exemple des variantes ou des transpositions qui ne sont que des équivalences ne sortant pas du cadre de l'invention. On se reportera aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue montrant un des éléments d'une règle à calcul conforme à l'invention, - la figure 2 est une vue montrant le second élément de la même règle, - la figure 3 est une vue de la règle complète au cours de l'exécution d'un calcul, - la figure 4 est une vue représentant une variante de l'abaque tracée sur l'un des éléments de la règle. Dans l'exemple représenté la règle est réalisée en papier fort ou en carton léger. L'un'des éléments 1 (figure 1) est analogue à un manchon plat; l'autre élément 2 (figure 2) est une seule feuille de largeur appropriée pour pouvoir coulisser à l'intérieur de l'élément 1. Ce dernier est pourvu d'une fenêtre 3, pouvant être recouverte Si on le désire d'une feuille transparente, afin de laisser voir une partie de l'élément 2. L'invention pourrait être réalisée aussi comme les règles à calcul classiques comprenant un élément avec une rainu- re centrale et une réglette qui coulisse dans cette rainure; de m8me l'invention n'exclut pas une réalisation composée de disques tournant autour d'un pivot central. La figure 7 montre que l'élément 1 présente une première plage Â qui porte une graduation correspondant à l'inverse îai des valeurs duooefficient KI que peut avoir une paroi quelconque. Ces valeurs sont prises dans un intervalle approprié susceptible d'être couramment rencontré en pratique; pour des valeurs de H7 allant de 0,4 à 10, la graduation des inverses 1/K1 va de 2,5 à 0,1. Bien que l'échelle tracée soit celle des inverses 1/K1, les chiffres inscrits sont ceux des valeurs de XI. Ceci rend plus commode l'usage de la règle. La fenêtre 3 s'étend juste à c8té de la plage Â et au-delà de cette entre l'élément 7 a une seconde plage B sur laquelle est tracé un abaque. Celui-ci comprend une graduation qui correspond à L'inverse 1/ > du coefficient # de diverses matières pour isolation thermique disponibles dans le commerce. Pour des valeurs de h allant de 0,04 à 0,20, les valeurs des inverses 1/h s'étendent de 25 à 5. Comme pour le coefficient XI, l'échelle tracée est celle des inverses 1/# mais les chiffres inscrits sont ceux des valeurs de # , ce qui facilite également l'emploi de la règle. L'abaque est composé encore, en combinaison avec la graduation définie ci-dessus, d'une série de traits qui repré sentent une série de valeurs de l'épaisseur de ces matériaux. Par exemple, les épaisseurs peuvent aller de 0,01 z à 0,20 ma La graduation des inverses 1/# a une origine désignée par la lettre S qui correspond à une valeur nulle de 1/ # . Les traits qui représentent les épaisseurs sont tirés à partir de cette origine S. On se reportera aux dessins pour mieux comprendre comment l'abaque est établi. Les traits indiquant les épaisseurs partant de S et des traits parallèles tirés à partir de la gra duation des valeurs de 1/# se coupent dans la surface occupée par la plage B. L'éliment 2 visible sur la figure 2 a une première plage C qui porte une graduation correspondant à l'inverse 1/E2 des valeurs du coefficient K2 que l'on désire donner à une paroi en y ajoutant une couche de matière isolante. Ces valeurs sont prises dans un intervalle utile en pratique, par exemple de 0,3 à 1. Comme précédemment, l'échelle tracée est celle des inverses Ii mais les chiffres inscrits sont ceux des valeurs de K2. L'élément 2 a une seconde plage D qui porte un premier repère de lecture 1. Les plages C et D sont visibles à travers la fenêtre 3 du premier élément. La plage C est en regard de la plage Â et la plage D en regard de la plage R, La figure 3 montre la règle complète dans l'état où elle peut être mise pour l'exécution d'un calcul. L'explication de son usage que l'on va donner maintenant permettra aussi de comprendre, avec l'aide des dessins, comment est déterminée la position relative des graduations et de l'abaque. Soit une paroi, par - exemple un mur, ayant un coefficient KI de 0,9 et que l'on désire rendre moins conducteur en lui faisant avoir un coefficient X2 de 0,4. On fait glisser l'élément 2 et on met le chiffre 0,4 de la plage C en face du chiffre 0,9 de la plage À. Le repère 1 de la plage D indique l'endroit où l'on doit entrer dans l'abaque de la plage B. Des lignes droites perpendiculaires aux graduations des plages À et B facilitent la lecture sur l'abaque. Si l'on envisage d'utiliser une matière isolante ayant un coefficient X de 0,05, on voit qu'une droite tracée à partir du repère 1 et une autre droite tracée à partir du chiffre 0,05 se rencontrent en UXL point E très proche de la droite 0,07 tirée à partir de l'origine S, ce qui indique qu'il faudrait choisir une épaisseur de 7 cm de cette matière isolante. Âvec une matière isolante ayant un coefficient 2 B, très proche de la droite 0,14 tirée de l'origine S. L'épaisseur est alors de 14 cm, en pratique. Pour une différence donnée entre gl et E2, l'épaisseur doit être doublée quand on passe d'une valeur de h à une valeur deux fois plus forte. La graduation ayant une origine S qui correspond aux valeurs de h (plus exactement à leurs inverses comme on l'a dit plus haut) étant tracée, on tire des traits parallèles à partir de cette graduation. Ces traits peuvent être obliques comme sur la figure 1 ou parallèles aux lignes. graduées des plages s et a comme sur la figure 4. Ces lignes parallèles rencontrent les droites perpendiculaires à ces dernières lignes graduées en des points par où on fait passer des lignes droites partant de l'origine S et représentant des épaisseurs de façon à satisfaire à la condition indi uée cidessus. Quand on prend deux valeurs gales de gl et de X2 et qu'on les met en correspondance sur les graduations des plages À et C en déplaçant l'élément 2 l'épaisseur de la matière isolante est évidemment nulle = aucune isolation supplémentaire n'est nécessaire. Ceci fixe la position du repère i sur la plage I) = il coiigcide alors avec la perpendiculaire aux graduations des plages À et C tirée de l'origine S et qui porte la graduation W Il arrive que l'on envisage de faire appel à l'isolation que fournit une lame d'air en plus de celle qu' apporte une couche de matière isolante.Dans ce cas, cette couche doit être moins épaisse. On trace alors sur la plage D un second repère 2. On peut admettre en pratique que l'existence d'une lame d'air accroît la résistivité d'une paroi dlune valeur de 0,2. Le repère 2 est donc décalé du repère 1 dans le sens d'une réduction des épaisseurs dune valeur de 0,2 mesurée sur la graduation 1/E2 de la plage D. Dans un exemple représenté, le repère 1 correspond sur la graduation à la valeur 2,55, le repère 2 est donc tracé en face de la valeur 2,75. On rappelle que ces chiffres sont les inverses des valeurs de k inscrites sur l'échelle. La règle de l'invention permet de déterminer aussi la variation du coefficient E à la suite de l'adjonction d'une couche isolante à une paroi donnée. On recherche sur l'abague l'intersection de la droite tirée par l'origine S, et correspondant à l'épaisseur de la matière isolante, avec la droite qui correspond au coefficient de cette dernière. On place le repère 1 en face de cette intersection et on lit sur la graduation de la plage C la nouvelle valeur du coefficient. K2 en face de la valeur initiale XI prise sur la graduation de la plage A. Dans certaines circonstances, il est préférable d'adopter l'abaque visible sur la figure 4, pour laplage B de la règle; on peut en obtenir une meilleure gamme de possibilités de lecture. On remarquera que la règle de l'invention est utilisable quel que soit le système d'unités Kcal/h ou KWh dans lequel sont exprimés les coefficients K1, K2 et X. a seule différence entre lTun et l'autre cas est la position du repère 2 par rapport au repère 1. Le décalage indiqué d'une valeur de 0,2 est valable dans le système Kcal/h; dans le système KWh cette valeur serait différente; elle peut être déterminée sans difficulté par lthomme de l'art. On admettra dans le présent brevet que la valeur indiquée 0,2 représente en réalité la valeur appropriée qutil convient de retenir dans le systeme.d'unités que l'on utilise. R E V E N Dl c Â oe I O N S 1. Règle & calcul comprenant un premier élément et un second élément déplaçable par rapport au premier élément, destinée au calcul des épaisseurs de matière isolante à utiliser en fonction de la conductivité thermique X de cette matiere pour faire passer le coefficient de transmission d'une paroi donnée d'une valeur XI à une valeur désirée K2, caractérisée en ce qu'elle présente sur le premier élément une première plage portant une graduation correspondant à l'inverse 1/E1 des valeurs dans un intervalle approprié du coefficient XI de la paroi donnée, une seconde plage sur laquelle se trouve tracé un abaque composé d'une graduation correspondant à l'inverse 1/@# des valeurs des coefficients de conductivité thermique d'une gamme de matières isolantes appropriées et d'une série de traits représentant une série de valeurs d'épaisseurs de ces matériaux, la disposition étant telle qu'à des valeurs croissantes de X correspondent des valeurs proportionnelles des épaisseurs, le second élément de la règle ayant une première plage située en regard de la première plage du premier élément et portant une graduation correspondant à l'inverse 1/K2 des valeurs dans un intervalle approprié du coefficient E2 à obtenir, et une seconde plage située en regard de la seconde plage du premier élément et portant un repère dont la position sur cette plage correspond à la valeur zéro de la série d'épaisseurs des matériaux isolants quand deux valeurs identiques des graduations des inverses 1/K1 et 1/E2 sont mises en coincidence, la disposition étant telle que lorsque deux valeurs inverses 1/K1 et 1/E2 correspondant l'une à un coefficient XI d'une paroi donnée, l'autre à un coefficient X2 à obtenir sont mises en regard l'une de l'autre, le repère indique le point de lecture sur l'abaque de l'épaisseur à adopter d'une matière isolante en fonction de la valeur inverse 1/# du coefficient N de cette ma tière. 2. Règle à calcul selon la revendication 1, caractérisée en ce que le long des graduations des inverses 1/K1, 1/K2 et 1/ # sont imprimées respectivement les valeurs de Xl, E2 et ?s r 3. Règle å calcul selon la revendication 1, caractérisée en ce que la seconde plage du second élément porte un second repère décalé par rapport au premier repère dans le sens des épaisseurs décroissantes de la matière isolante d'une longueur égale à une valeur de 0,2 lue sur la graduation de la première plage de ce second élément. 4. Règle å calcul selon la revendisation 1, caractérisée en ce que sur l'abaque de la seconde plage da premier élément la graduation correspondant aux valeurs inverses I/h du coefficient > est portée sur une ligne droite tracee en face du premier repère de la seconde plage du second élément quand deux valeurs identiques des graduations des inverses 1/KI et 1/X2 sont mises en coZncidence, des lignes parallèles sont tracées à partir de cette graduation et à partir de 1 'origine de cette dernière sont tirés des traits qui correspondent aux épaisseurs des matières isolantes. 5. Règle à calcul selon la revendication 4 caractérisée en ce que les lignes parallèles partant de la graduation des valeurs inverses 1/ ?s sont en oblique par rapport aux lignes graduées des inverses 1/K1 et 1/E2. 6. Règle à calcul selon la revendication 4, caractérisée en ce que les lignes parallèles partant de la graduation des valeurs inverses 1/?s sont parallèles aux lignes graduées des inverses lai et 1/E2. 7. règle à calcul selon la revendication 4 caractérisée en ce que le premier élément est un manchon plat présentant une fenêtre découpée entre la première et la seconde plage et le second élément est une feuille de rigidité convenable pouvant coulisser dans le manchon et dont les deux plages de graduation sont situées dans la partie visible à travers la fenêtre du premier élément.