Brevet FR2308094A1 — publié le 19761112

La présente invention concerne un dispositif de mesure de la température d'un obJet par thermocouple, ledit dispositif permettant de connaître la température réelle dudit objet. Cet objet peut notamment être situé dans des fours de traitement ou de réchauffage d'objets tels que des alliages légers ou des alliages cuivreux. On sait que lors des opérations de traitement thermique des métaux, il est nécessaire de connaitre avec précision la température de ces métaux. Cette mesure de température peut être faite par un dispositif appelé thermocouple a pointes dont la soudure chaude est constituée par le contact intime que l'on réalise entre l'objet à chauffer d'une part et deux pointes de métal approprié d'autre part, raccordées, par un dispositif décrit plus loin, à un circuit classique de mesure. Or, dans des atmosphères oxygénées, de nombreux métaux sont sujets à la formation d'oxydes (par exemple le cuivre) qui isolent thermiquement et électriquement le métal des moyens de mesure de la température par thermocouple disposés à la surface de ces métaux.Cette isolation, par formation de pellicules d'oxydes, nuit à la mesure précise de ia température du métal en créant des jonctions parasites sur la soudure du thermocouple et de plus empêche également, en tant que mauvais conducteur thermique, une connaissance précise de la température de l'objet métallique à traiter. I1 s'est avéré ainsi nécessaire, pour mesurer avec précision la température d'un objet métallique lors d'une phase de traitement thermique par exemple, d'utiliser des pointes de thermocouple dont les extrémités soient acérées afin de pouvoir casser la pellicule superficielle à la surface des métaux. Toutefois, l'aiguisage des pointes des thermocouples a pour inconvénient une certaine fragilité et une usure notable qui nuit à la bonne fiabillté de tels dispositifs.D'autre part, l'utilisation de métaux très durspour la réalisation de thermocouple, tels que le carbure de tungstène et qui présentent d'excellentes propriétés mécaniques, n'est pas souhaitable car l'effet thermo-électrique associé à ces métaux est faible, ce qui nuit notablement à la sensibilité de la mesure de la température puisque l'effet thermo-électrique est insuffisant pour pouvoir apprécier de faibles écarts de température. La présente invention a précisément pour objet un dispositif de mesure de la température d'un objet par thermocouple palliant les inconvénients cltés ci-dessus, et aliiant à une grande robustesse des pointes de thermocouple une mesure précise de la température grâce à des métaux de pouvoir thermo-électrique élevé. Selon un premier mode de réalisation de l'invention, le dispositif comprend deux cannes qui sont constituées de métaux ou d'alliages métalliques différents afin de présenter un effet thermo-électrique. Ces deux cannes sont reliées électriquement à un organe de mesure de la tension développée entre la soudure chaude du thermocouple, ladite soudure chaude étant constituée par le contact de ces deux cannes avec l'objet dont on veut mesurer la température, et une soudure froide de référence, selon un schéma de montage de thermocouple de type classique.Le dispositif selon l'invention comprend également des moyens pour appliquer l'extrémité de chaque canne en contact avec ledit objet ; de plus, l'extrémité de chaque canne en contact avec l'objet est en partie constituée par un métal de dureté supérieure à celle de l'objet à examiner eL à celle des métaux constituant le corps des deux cannes. Le métal constituant une partie de l'extrémité des cannes, par exemple du carbure de tungstène, ne Doue pas de rôle en ce qui concerne l'effet thermo-électrique puisque ce métal n'est pas relié directement à la source froide. De plus, le contact s'établit finalement entre l'objet et les métaux constituant les deux cannes ; le carbure et ie tungstène n'entrent pas dans le circuit électrique de mesure. Dans un mode de réalisation préférentiel de l'invention, les deux cannes ont la forme de tiges dont l'extrémité est profilée selon un tronc de cône. La partie en métal de dureté supérieure a la forme d'une aiguille insérée sur les deux cannes. Sous l'influence de moyens pour appliquer les deux cannes sur l'objet dont on veut mesurer la température, l'aiguille casse la couche superficielle d'oxydes du métal afin que les métaux à pouvoir thermo-électrique élevé constituant les cannes soient en contact intime avec le métal dont on veut mesurer la température. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, on utilise également des moyens pour déplacer slmultanément les points de contact entre les deux cannes et l'objet à mesurer tout en maintenant une force d'application des cannes sur ledit objet. Ce mouvement simultané des deux cannes, en général une rotation, permet par frottement d'écarter l'oxyde cassé par la pointe de la canne et d'améiiorer le contact du métal constituant l'objet avec les métaux ou alliages constituant la canne. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront mieux après la description qui suit, d'un exemple de réalisation donné à titre explicatif et nullement limitatif, en référence à la figure annexée sur laquelle on a représenté le dispositif de mesure de température par thermocouple à pointes. L'objet dont on veut mesurer la température, un objet massif P en cuivre par exemple, est situé dans un four non représenté sur la figure. Le dispositif selon l'invention lui-même partiellement contenu dans ce four comprend essentiellement deux cannes 2 et 4 dont les extrémités de forme tronconique s'appuient en 6 et 8 sur l'objet P. Les extrémités des cannes 2 et 4 sont munies chacune d'une aiguille en carbure 10 et 12 de faible diamètre sertie dans l'axe de la canne. Ces deux aiguilles 10 et 12 constituent les extrémités des pointes des cannes 2 et 4. Les deux cannes sont appliquées sur l'objet P par deux ressorts 14 et 16 qui s'appuient chacun à une extrémité sur un épaulement des cannes et à i'autre extrémité sur un support 18. Le support 18 est solidaire d'un vérin 20 lui-même solidaire d'un bâti 22. Le bâti 22 comporte deux guides 24 et 26 dans lesquels coulissent les deux cannes. La canne 2 est reliée à la soudure froide 28, soudure reliée à un instrument d'amplification et de mesure de la tension G, l'autre borne dudit instrument étant reliée à la canne 4. Dans ce mode de réalisation de l'invention, les cannes 2 et 4 sont munies de filetages 30 et 32 à large pas hélicoidal. Ces filetages se vissent dans des filetages complémentaires situés dans le support 18. Dans ce mode de réalisation de l'invention, les deux cannes sont isolées électriquement par rapport au support 18 et au bâti 22 par les manchons isolants 34, 35, 36 et 38. Les cannes sont constituées, i'une par un alliage Ni-Cr 90-10 et l'autre par un nickel allié à 95% de Nickel. La source chaude est constituée par l'ensemble des deux points chauds de contact 6 et 8. Les deux bagues d'arrêt 40 et 42 limitent la course des ressorts 14 et 16. Le vérin 20 permet le mouvement de l'ensemble du dispositif par rapport à i'objet P. Le fonctionnement du dispositif est le suivant par action du vérin 20, le support 18 monte et les pointes 6 et 8 des cannes 2 et 4 viennent en contact avec l'objet P. Le vérin 20 continuant sa course et entrainant le support 18, et les cannes étant immobilisées en translation par l'objet P, les deux ressorts 14 et 16 s'écrasent. I1 y a alors mouvement relatif entre les cannes 2 et 4 et le support 18. Par suite de la forme hélicoidale des filetages entre le support et les cannes, ie mouvement vertical du support 18 se traduit par un mouvement de rotation des cannes autour de leur axe. Cette mise en rotation de la canne au moment où elle vient en contact avec le produit P, permet par frottement d'écarter oxyde cassé par la pointe et d'améliorer le contact du métal de la canne sur le métal de l'objet P. Les aiguilles 10 et 12 en carbure de très faible diamètre ont une dureté qui leur permet de casser la couche d'oxyde du produit et de s'enfoncer suffisamment de façon à assurer un contact circulaire entre le métal du produit et celui (Ni-Cr ou nickel allié) de la canne. En résumé, au niveau des pointes des cannes, la totalité de la course du vérin se traduit, par un mouvement vertical rapide qui vient appliquer les pointes sur e produit en cassant la couche d'oxyde, suivi d'une rotation qui écarte cet oxyde et vient assurer le contact métal-métal. Dans un mode de réalisation de l'invention, les deux cannes sont distantes de 20 mm environ. Le dispositif selon l'invention consistant à utiliser des aiguilles de faible diamètre à l'extrémité des cannes, et/ou de déplacer ces cannes lors du contact, permet d'améiiorer grandement la nature des contacts et d'allonger la durée de vie du dispositif à thermocouple. Ii va de soi que le dispositif selon l'invention ne se limite pas au mode de représentation décrit, notamment en ce qui concerne ia mise en rotation des deux cannes, mais englobe au contraire toutes les variantes restant dans le cadre des équivalences, et qui ont pour fonction d'appliquer deux parties de cannes de dureté supérieure sur un produit P et de les faire se déplacer lors du contact pour éliminer la couche superficielle formée sur ce produit. REVENDICATIONS 1. Dispositif de mesure de la température d'un objet par thermo-couple, comprenant deux cannes constituées de métaux ou d'alliages métalliques différents reliés électriquement, à un organe de mesure de la tension développée entre la soudure chaude du thermo-couple constituée par le contact de ces deux cannes avec ledit objet, et à une soudure froide de référence, des moyens pour appliquer l'extrémité de chaque canne en contact avec ledit obzet, caractérisé en ce que l'extrémité de chaque canne en contact avec l'objet est en partie constituée par un métal de dureté supérieure à celle de l'objet à examiner, et à celles des métaux constituant les deux cannes. 2. Dispositif de mesure de la température d'un objet par thermo-couple, comprenant deux cannes, constituées de métaux ou d'alliages métalliques différents, reliés électriquement, à un organe de mesure de la tension développée entre la soudure chaude du thermo-couple constituée par le contact de ces deux cannes avec ledit objet, et à une soudure froide de référence, des moyens pour appliquer l'extrémité de chaque canne en contact avec ledit objet, caractérisé en ce qu'il comprend de plus des moyens pour déplacer simultanément les points de contact entre les deux cannes et l'objet à mesurer tout en maintenant une force d'application des cannes sur ledit objet. 3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que chaque canne est constituée par une tige métallique dont l'extrémité en contact avec ledit objet est de forme tronconique et en ce que ladite partie de métal de dureté supérieure a la forme d'une aiguille, dont l'axe est confondu avec celui du tronc de cône, l'extrémité de ladite aiguille étant en saillie par rapport au métal constituant la tige. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que chaque canne est munie d'une partie filetée se vissant dans des trous filetés percés dans un support commun aux deux cannes, et en ce qu'il comprend de plus - un ressort coaxial entourant chaque canne et solidaire, à une extrémité sur la cae et à l'autre extrémité dudit support, - un vérin exerçant sur ledit support une force perpendiculaire à la surface de l'objet sur lequel sont appliquées les extré mités des cannes. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les aiguilles enchassées dans chaque canne sont en carbure de tungstène.