Brevet FR2293701A1 — publié le 19760702

La présente invention se rapporte aux thermomètres à résistance électrique, L'une des difficultés que l'on rencontre dans la réalisation des thermomètres à résistance (c'est-à-dire dans la réalisation de l'ensemble contenant la résistance thermosensible) est celle qui est due au fait que, pour obtenir une courte cons- tante de temps, la capacité calorifique, c'est-à-dire l'inertie thermique de l'élément tout entier doit être réduite à un minimum, à quoi s'ajoute que cet élément doit néanmoins rester robuste. En général, on utilise un serpentin de fil de platine comme ma- tière thermométrique. Un tel serpentin doit être solidement tenu en place sur ou dans un support ayant la résistance mécani que nécessaire. Le but de la présente invention est de fournir un élément thermométrique à résistance perfectionné qui, tout en étant robuste, peut avoir un court temps de réponse. Selon la présente invention, un élément thermométrique à résistance électrique comprenant une matière thermosensible placée sur un mandrin cylindrique rigide est caractérisé par le fait que ce mandrin est un élément cylindrique creux perforé eu poreux ouvert à l'une de ses extrémités, une matière thermosensible à résistivité variable étant disposée autour dudit mandrin, cette matière étant isolée électriquement dudit mandrin lorsque ce dernier est fait d'une matière conductrice-, et en ce qu'il est prévu une gaine métallique extérieure et un ciment de céramique enrobant la matière thermométrique à l'intérieur de ladite gaine, l'ouverture de l'extrémité dudit mandrin cylindrique etant reliée à un évent. Cet évent peut conduire à travers la gaine ou à l'intérieur de la gaine à un point éloigné de la matière thermométrique. En utilisant un ciment de céramique, il est possible de fixer solidement la matière thermométrique, qui est générale ment un serpentin, aÉut'our'du mandrin et-dans la Le fait que le mandrin est perforé ou est poreux permet d'utiliser un ciment de céramique; en effet, les vapeurs qui se dégagent pendant le durcissement par la chaleur du ciment peuvent s'échap- per à travers les perforations ou les pores du mandrin Jusqu'à l'intérieur de celui-ci et de là peuvent gagner l'évent. Ainsi, les vapeurs peuvent sortir sans déplacer le ciment et sans produire des vides indésirables. Après que la matière thermométrique a été fixée de cette manière, l'extrémité de la gaine peut être scellée, par exemple à un câble de liaison ayant des conducteurs qui sont reliés aux conducteurs contenus dans la gaine et qui aboutissent à ladite matière thermosensible. Le mandrin peut être un élément perforé, par exemple un élément métallique perforé, ou bien peut être fait d'une cdramique telle que l'alumine. Le mandrin peut avantageusement avoir une forme cylindrique et peut présenter des ouvertures le traversant radialement, lesdites ouvertures étant réparties, de préférence uniformément, sur toute sa surface ou sur pratiquement toute sa surface. De préférence, l'une des extrémités du mandrin, qui peut aussi être perforée, est fermée. Le mandrin peut comprendre un tube cylindrique s'étendant à l'exté- rieur de ladite gaine de façon à -constituer lui-même ltévent, ou bien il peut être relié à ou peut faire partie intégrante d'un conduit de ventilation et qui, avantageusement,-- a un diamètre sensiblement plus petit que ce-lui du mandrin. De préférence, le mandrin est couvert d'une mince couche du ciment de céramique. Dans le cas d'un mandrin métal- lique, on réalise ainsi l'isolation du-serpentin par rapport au mandrin. Un certain nombre de ciments de céramique conviennent à cette fin, un exemple étant celui connu sous le nom de "Allen PBX Ceramic Cement". On fixe la matière thermométrique au mandrin ainsi revêtu au moyen d'un cime-nt de cramique, puis on l'introduit dans la gaine extérieure que l'on remplit ensuite avec un complément de ciment de céramique, de façon à former une structure pratiquement solide ou pleine. On tasse le ciment afin de diminuer les vides présents. La matière thermométrique ou thermosensible utilisée peut être constituée par un fil de platine très pur bobiné autour du mandrin, ou bien peut être un élément ohmique imprimé ou déposé sur le mandrin revêtu. Les extrémites de l'élément sont, de préférence, connectées directement à des conducteurs qui s'étendent axialement à travers la gaine jusqu'à extrémité de celle-ci en vue du raccordement à un câble de liaison. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple nullement limitatif, en référence à la figure unique du dessin annexé, qui est une coupe longitudinale agrandie à travers une partie d'un élément thermométrique à résistance électrique conforme à celle-ci. L'élément thermométrique représenté comprend un mandrin cylindrique creux 10 présentant'de fines perforations 11, ce mandrin étant, dans le mode de réalisation représenté, en métal. Le mandrin a une forme cylindrique et l'une de ses extrémités est fermée par une partie conique perforée 12. A l'autre extre- mité s'étend à ltextérieur du mandrin, coaxialement à celui-ci, un tube de ventilation 13 dont le diamètre est plus petit que celui du mandrin 10; le tube 13 est, lui aussi, en métal et est fixé au mandrin par un moyen quelconque. Ce tube de ventilation pourrait faire partie intégrante du mandrin. La surface cylindrique du mandrin 10 est couverte d'une mince couche de ciment de céramique 14.Ce ciment peut avantageusement être un oxyde ?nétallique, tel que l'oxyde d'aluminium ou l'oxyde de magnésium, qui a été traité par un acide liquide, par exemple par l'acide phosphorique, et qui a ensuite été chauffé afin de lier ensemble les particules d'oxyde. Le "Allen PBX ceramic cement" est un exemple d'un ciment adapté à cette fin. Autour de la mince couche de ciment 14 est enroulé un serpentin 15 de matière thermométrique, par exemple de platine très pur, qui est fixé à la surface de la couche de ciment au moyen d'un ciment de céramique. Des conducteurs 16 sont connectés aux deux extrémités du serpentin et s'en éloignent parallèlement vers le tube de ventilation 13. Ces conducteurs 16 sont aussi isolés du mandrin 10 et du tube de ventilation 13-au moyen d'un ciment de céramique, servant en même temps à les fixer. L'ensemble ainsi formé est ensuite enfermé, en utilisant un complément de ciment de cramique 17, dans une mince gaine métallique cylindrique 18 ayant une extrémité fermée s'étendant au-dessus de l'extrémité fermée 12 du mandrin.Le ciment de céramique doit être durci par un chauffage et pendant la procédure de durcissement, des vapeurs, et notamment de la vapeur d'eau, sont produites, Les perforations Il du mandrin 10 conduisant à la cavité intérieure 19 de celui-ci permettent à ces vapeurs de s'échapper par le tube de ventilation 13 sans déplacer le ciment et sans produire des vides indésirables. Par ce moyen, on peut produire un élément thermométrique à résistance dont la paroi a une section relativement mince comprise entre la surface extérieure et le serpentin, tout en obtenant une structure très robuste. Dans un exemple de réalisation typique, le diamètre extérieur de ltélément thermométrique peut être de 9,5 mm et la longueur du mandrin cylindrique 10 peut être de 25 mm; toutefois, cette technique est aussi applicable à des éléments ayant un plus petit diamètre. La mince section de la paroi, jointe à la faible capacité thermique de l'élément rendue possible par l'utilisation d'un mince tube extérieur, permet de produire un élément ayant un temps de réponse très court. L'élément est avanta9eusement relié à I'extrémitd d'un câble de liaison dont la gaine renferme deux conducteurs, cette gaine étant scellée à celle de ltélément thermométrique. REVENDICATIONS l.- Elément thermométrique à~résistance électrique qui comprend une matière ohmique sensible à la température placée sur un mandrin cylindrique rigide,caractdrisé par le fait que le mandrin est un corps cylindrique creux poreux ou perforé ouvert à l'une de ses extrémités, la matière ohmique étant isolée électriquement dudit mandrin lorsque celui-ci est fait d'une matière conductrice,et par la présence d'une gaine métallique extdrieure et d'un ciment de céramique enrobant la matière ohmique thermosensible loge dans ladite gaine, l'ouver- ture de l'extrémité dudit mandrin cylindrique étant reliée à un évent. 2.- Elément thermométrique à résistance électrique selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit évent s'étend à travers la gaine. 3.- Elément thermométrique à résistance électrique selon la revendication 1, caractérisé par le fait que lovent conduit à un point de la gaine éloigné de ladite matière ohmique thermosensible. 4.- Elément thermométrique à résistance électrique selon l'une quelconque des revendications précédentes et ayant un câble de liaison avec des conducteurs qui sont connectées aux conducteurs logés à l'intérieur de la gaine conduisant à ladite matière ohmique thermosensible, caractérisé par le fait que la gaine est scellée au câble de liaison. 5.- Elément thermométrique à résistance électrique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le mandrin est fait d'un métal perforé, 6.- Elément thermométrique à résistance électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que le mandrin est fait d'une matière céramique. 7.- Elément thermométrique à résistance électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que le mandrin est un corps cylindrique percé d'ouvertures radiales, lesdites ouvertures étant disposées sur toute la surface ou sur pratiquement toute la surface de celui-ci. 8.- Elément thermométrique à résistance électrique selon l'une quelconque des revendications précddentes, caractérisé par le fait que l'extrémité du mandrin oppose à celle comportant lovent est fermée et en ce que l'extrémité de la gaine adjacente à cette extrémité fermée du mandrin est, elle aussi, fermée. 9.- Elément thermométrique à résistance électrique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le mandrin comprend un tube cylindrique s'étendant à l'extérieur de ladite gaine extérieure de façon à constituer lui-même ltévent. 10.- Elément thermométrique à résistance électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que le mandrin est relié à un tube de ventilation ou fait partie intégrante d'un tube de ventilation dont le diamètre est plus petit que le sien. ll.- élément thermométrique à résistance électrique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le mandrin est couvert d'une mince couche de ciment de céramique. 12.- Elément thermométrique à résistance électrique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la matière ohmique thermosensible est un fil de platine enroulé en serpentin autour du mandrin. 13.- Elément thermométrique à résistance électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé Par le fait que la matière ohmique thermosensible est un élément ohmique imprimé ou déposé sur le mandrin revêtu. 14.- Elément thermométrique à résistance électrique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les extrémités de celui-ci sont reliées directement à des conducteurs qui s'étendent axialement dans ladite gaine jusqu'à l'extrémité de celle-ci aux fins de raccordement à un câble de liaison.