Brevet FR2345711A1 — publié le 19771021

Le dispositif décrit ci-après est un appareil permettant la mesure des quantités de chaleur, essentiellement dans le domaine du chauffage des immeubles. La plupart des compteurs de chaleur existant sur le marché peuvent etre classés dans trois grandes familles - Les compteurs à intégrateur électronique, réservés aux grosses installations et aux usages industriels, à cause de leur prix Les appareils individuels à évaporation placés directement sur les corps de chauffe, qui n'offrent aucune sécurité d'emploi, aucune garantie de précision, et ne sont pas conformes à la nou velle règlementation qui impose la possibilité da lecture des compteurs sans avoir à pénétrer dans les locaux d'habitation. - Les compteurs domestiques, composés d'un compteur doleau chaude, de 2 sondes de température et d'un intégrateur manique. Ces appareils s'avèrent complexes, fragiles, peu précis, et très couteux. Leur installation est délicate et présente de nombreux risques de détérioration pour l'appareil, ou de mesures faussées, notamment par suite d'erreurs dans le montage des sondes. Le compteur de chaleur présenté ci-dessous permet d'échapper à ces inconvénients : 50n extrême simplicité devrait se traduire par un coût de fabri cation très bas, avec une grande sécurité de fonctionnement et un usure pratiqument nulle grace à l'absence d'organes en rota tion et à un minimum de pièces en mouvement. Tous les éléments -sont réunis en un ensemble monobloc et peu encombrant supprimant les risques d'erreur au montage et simplifiant l'installation. Description (figure 1) L'appareil se compose des éléments suivants - Une conduite "chaude" avec sa sonde de température (1) - Une conduite "froide" avec sa sonde de température (2) et un étranglement de section. - Une membrane de mesure (3) disposée dans une boite ajourée (4) solidaire de 2 clapets (5) portant chacun un orifice calibré (6) et un aimant permanent (7). La membrane sépare les 2 cham bres (8) communiquant avec les buses (9) devant lesquelles se déplace une palette (10). Cette palette est commandée par la différence de tsmpérature entre les sondes (1) et (2) grace à un montage différentiel (11). Un soufflet assure l'étanchéité entre les conduites chaude et froide. - Un bloc fixe (12) en relation avec l'un des aimants (7). - Un bloc mobile (13) en relation avec l'autre aimant, actionne la roue d'entrainement d'un totalisateur à rouleaux chiffrés (14) par un système à cliquet. Variante 1 (figure 2) Les sondes de température agissent directement sur les restric tions d'entrée aux chambres 8, les buses o étant libres. La boite (4) ne porte plus qu'un seul clapet (5) non pourvu d'orifice calibré. Variante 2 (figure 3) Les sondes de tnrnpérature commandent les fuites sertant d-cs chambres (8), pourvues a l'entrée d'orifice calibrés. La boit (4) ne porte plus qu'un seul clapet (5) non pourvu d'orifice calibré. Fonctionnement (figure 1) Le débit de l'installation passant dans l'étranglement de la conduite "froide" (2) provoque une pression pilote variable en amont des clapets (5). Dans la chambre (e) correspondent au clapet ouvert, cette pres- sion conserve sa valeur initiale. Dans la chambre (8) correspondant au clapet fermé, la restric tion (6) provoque une chute de pression variable en fonction de la fuite entre les buses (9) et la palette (10), cette fuite étant modulée en fonction de l'écart de température entre les 2 sondes, grace à un montage différentiel. I1 existe donc une différence de pression entre les 2 faces de la membrane donnant naissance à une force qui est fonction du débit et de l'écart de température. La vitesse de déplacement de la membrane est donc proportionnelle au débit calorifique de l'installation. Le déplacement de la membrane (3) est limité par les parois de la boite ajourée (4). Cette boite peut se déplacer entre 2 points fixes, et entraine avec elle les clapets (5) por tant les restrictions (6). Les aimants (7) assurent un verrouil lage magnétique dans l'une ou l'autre position, et interdisent tout arrêt intermédiaire. Lorsque la membrane (3) arrive en contact avec la paroi de la boite (4) elle provoque une mise en tension grace à son élasticité. Quand cette tension devient supérieure à la force de aimant du clapet ouvert, la boite (4) est repoussée et les clapets (5) changent de position ainsi que les restrictions (e'). La chambre (8) qui était à la pression pilote intégrale reçoit la pression diminuée par la restriction, et la chambre qui recevait la pression diminuée est soumise à la pression initiale. La force s'exerçant sur la membr@ne c'ange de sens, et cette dernière repart vrs l'autre paroi de la boite (4) saur une nou- velle course qui sca suivie d'une nouvelle inversion, etc. le mouvement s'entretenant de lui-même tant qu'il y a consomma tien de chaleur. A chaque cycle, l'aimant (7) situa en en regard du bloc mobile (13) attire ce dernier qui envoie une impulsion sur le totalisateur à roule@ux chiffrés (14). Lorsque les sondes (1) et (2) sont à la même température, la fuite aux buses (9) est nulle, et la pression est la même ur les 2 faces de la membrane, même en présence d'un débit sur la conduite (2). Lorsqu'il n'y a pas de débit sur lo conduite (2 > la pression est identique sur les 2 facs de la membrane, même avec ur écart de température aux sondes'. Dans les 2 cas ci-dessus, il n'y a pas de consommation de chaleur, et la membrane (3) est immobile. La membrane n'entre en mouvement que lorsqu'il y a simultanément débit et écart de température, c'est-à-dire consommation de chaleur sur l'installation. Variante 1 (figure 2) La différence de pression entre les 2 faces de la membrane est obtenue en appliquent a l'entrée de chaque chambre (8) une restriction variable commandée par une sonde de température. Lorsque les 2 sondes sont à la même température, la chute de la pression pilote est la même des 2 cotés, les 2 chambres sont à la même pression, et la membrane est immobile. Si un écart de tem pratre se produit, il y a désiquillbre des pressions et la membrane se déplace vers la restriction la plus forte. L'inversion permettant l'entretien du mouvement est obtenue par l'ouverture du clapet (5) qui annule momentanément l'effet de la restriction la plus forte, inversent ainsi le sens de la force et permettant à la membrane et à la boite (4) de revenir au point fixe opposé. (action simple effet). Variante 2 (figure 3) La différence de pression entre les 2 faces de la membrane est obtenue en appliquant - la sortie de chaque chambre (8) une fuite variable commandée par une sonde de température, l'entrée de chaque chambre étant pourvue d'une restriction fixe. Si les sondes sont à la même température, la fuite, la chute de pression pilote et par suite la pression dans les chambres sont les memes des 2 cotés ; la membrane est immobile. Si un écart de température se produit, il y a désiquilibre des pressions et la membrane se déplace vers la fuite la plus forte.L'inversion permettant l'entretien du mouvement est obtenue par la fermeture en bout de course du canal sur lequel la fuite est la plus forte, ce qui annule momentanément I'fet de cette fuite, inversant ainsi le sens de la force et permettant à la membrane et à la boite (4) de revenir au point fixe opposé. (action à simple effet). La description ci-dessus et les dessins annexes illustrent 3 possibilités d'obtention des résultats décrits. I1 est possible que l'étude de fabrication de l'appareil conduise à adopter des solutions plus simples ou moins onéreuses pour certains points de détail, ainsi qu'à des modifications de formes. Ces variantes tombent sous le coup du présent brevet, dans la limite des revendications. Le dispositif décrit peut s'appliquer à tous les cas de comptage de chaleur ou de froid, principalement sur les systèmes à liquides caloporteurs. Il trouve une application particulièrement intéressante en répartition des frais de chauffage dans les immeubles d'habitation collectifs. Le principe reste valable avec l'air ou d'autres gaz, notamment pour des applications industrielles, en modifiant le dimensionnement des organes. REVENDICATIONS 1- Dispositif de mesure des quantités de chaleur ou de f@oio, pour liquides ou gaz caloporteurs, caractérisé par 1E fait qu'une membrane de mesure est mise en mouvement lorsqu'il y a consommation de chaleur sur l'installation desservie. 2- Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait que le mouvement de la membrane est dû à une différence de pression entre ses deux faces, obtenue grace au débit P-t t l'écart de tempe rature sur l'installation. 3- Dispositif selon la revendication 1, caractrise par le fait que le mouvement de la membrane est limité au volume d'une boite ajoure pouvant se déplacer entre 2 points fixes, avec passage franc d'une position à l'autre sans arrêt intermétiaire, grace à un verrouillage magnétique. 4- Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que le déplacement de la boite ajourée permet l'inversion du sens de la force sur la membrane et l'entretien de son mouvement. 5- Dispositif selon les revendications 3 et 4 caractérisé par le fait qutà chaque cycle de déplacement de la membrane dans la boite ajourée, une impulsion magnétique actionne un totalisateur à rouleaux chiffrés qui enregistre les quantités de chaleur consommées. 6- Dispositif selon les revendications 1.2.3. caractérisé par le fait que la différence de pression entre les 2 faces de la membrane peut-être obtenue en appliquant d'un coté une pression pilote fournie par l'etranglement du circuit principal, et de l'autre coté, la même pression pilote diminuée par une restriction associée une fuite modulée par les sondes de température. L'inversion de la force qui permet l'entretien du mouvement de la membrane est obtenue en appliquant l'effet de la restriction alternativement sur chaque face, par déplacement de la boite ajourée a chaque fin de course. 7- Dispositif selon les revendications 1.2.3. caratérisa par le fait que la différence de pression entre les 2 faces de la membra- ne peut-être obtenue en modula@t la pressier sur chaque face grace à une restriction variable commandée par une sonde de température, les fuites étant fixes. L'inversion de la force qui permet l'entretien du mouvement de la membrane est obtenue en supprimant ou en rétablissant 1' effet de la restriction la plus forte, par déplacement de la boite ajourée à chaque fin de course. 8- Dispositif selon les revendications 1.2.3. caractérisé par leu fait que la différence de pression entre les 2 faces de la membrane ne peut-être obtenue en modulant la pression sur chaque face grace à une fuite variable commandée par une sonde de température, les restrictions étant fixes. L'inversion de la force qui permet l'entretien du mouvement de e membrane est obtenue en supprimant ou en rétablissant 1' effet de la fuite la plus forte, par déplacement de la boite ajourée à chaque fin de course. 9- Dispositif selon les revendications 6.7.8. caractérisé par le fait quten supprimant la mesure des températures, le système peut fonctionner en compteur volumétrique de débit.