Brevet FR2349085A1 — publié le 19771118

L'invention a pour objet un appareil qui sert à effectuer automatiquement ltéquilibrage-des divers éléments de climatisation installés dans un même bâtiment. L'appareil'de l'invention est utilisable principalement mais non exclusivement sur les radiateurs de chauffage des locaux d'habitation. On sait que les radiateurs de chauffage sont munis chacun d'un robinet individuel à double réglage. L'un de ces réglages est laissé à la disposition de l'utilisateur qui peut fermer complètement l'alimentation du radiateur ou ltouvrir jusqu'à une valeur maximum prédéterminée. L'autre réglage n'est accessible qu'à l'installateur seul et il sert précisément à fixer la valeur maximum d'ouverture qui est laissée à la disposition de l'utilisateur. On sait aussi que, dans un même bâtiment, la valeur maximum d'ouverture des radiateurs est différente selon les pièces à chauffer, en fonction de nombreux paramètres l'exposition au vent de la façade, l'importance des surfaces vitrées, le voisinage de pièces chauffées ou non, l'ensoleillement de la façade, la température désirée dans la pièce. On est donc obligé de régler individuellement la course d'ouverture maximum du robinet de chaque radiateur, quand l'installation de chauffage a été mise en service pour la première fois. I1 est facile à comprendre que cette opération est fastidieuse et qu'elle exige beaucoup de temps car elle ne peut être faite que par tâtonnements successifs.D'une part, on doit attendre que la température de la pièce se stabilise après chaque correction ; d'autre part, quand tous les radiateurs ne sont pas réglés simultanément, la modifi- cation du réglage d'une partie d'entre eux risque d'influer sur le fonctionnement des autres et de nécessiter une retouche du réglage. L'invention a pour but principal d'apporter un appareil qui se fixe sur chaque robinet et qui agit sur le réglage de ce robinet en déterminant l'ouverture maximum que ce dernier doit avoir pour qu'une température souhaitée soit atteinte et ne soit pas dépassée dans la pièce chauffée. Un autre but de l'invention est de parvenir à un appareil tel que défini ci-dessus qui se monte sur les robinets habituels sans exiger plus de démontage qu'il ne faudrait pour l'exécution manuelle du réglage. Un autre but encore de l'invention est d'apporter un appareil tel que ci-dessus capable d'effectuer le réglage voulu dans un laps de temps d'une douzaine d'heures environ, par exemple en une nuit. Ainsi qu'on le sait, la plupart des robinets qui sont montés sur les radiateurs sont du type à siège et à élément mobile coniques. A la fermeture, il se produit un coincement tel que l'ouverture ne devient possible que par le développement d'un couple nettement plus élevé. L'invention a donc encore pour but secondaire d'apporter un appareil automatique pour le réglage des robinets susceptibles de se coincer à la fermeture, cet appareil étant capable de fournir en toute circonstance un couple suffisant de réouverture pour vaincre ce coincement. Selon l'invention, on atteint les premiers buts indiqués grâce à un appareil comprenant une plaque de support ayant plusieurs ouvertures, un moteur électrique avec un arbre saillant à vitesse lente de rotation, ce moteur étant appliqué contre une face de la plaque de support et son arbre traversant cette plaque par une des ouvertures de celle-ci. A son extrémité libre, l'arbre du moteur est pourvu d'un pignon denté d'entrai- nement d'une chaîne. Certaines des ouvertures de la plaque sont distantes du moteur et sont destinées, l'une à laisser passer la tige du robinet de façon que l'appareil soit suspendu à cette tige, les vautres à permettre l'immobilisation de l'appareil par rapport au robinet à l'aide d'un étrier entourant le robinet ou le tuyau aboutissant à ce dernier. L'appareil comprend encore un circuit de commande de la rotation du moteur ayant un pont de mesure avec un élément réglable sur une température de consigne souhaitée, et un élément sensible à la température ambiante, un amplificateur relié au pont de mesure ayant deux sorties qui sont réunies l'une directement à un premier comparateur, l'autre à un second comparateur par l'intermédiaire d'un inverseur de polarité, une base de temps dont la sortie est reliée à chacun des deux comparateurs, un commutateur à l'entrée duquel sont reliées les sorties des deux comparateurs, ce commutateur étant branché avec le moteur pour alimenter ce dernier par impulsions successives en fonction de l'écart entre la température de consigne et la température ambiante. Pour que la tige du robinet ne soit plus entraînée en rotation quand elle atteint la position d'ouverture totale ou de fermeture totale, le moteur électrique n'est pas fixé à la plaque de support I1 est appliqué contre une face de cette plaque et le pignon denté calé sur 11 arbre le retient en place en le laissant libre de pivoter autour de l'arbre par rapport à la plaque. De plus, le moteur est retenu contre le pivotement, dans une position médiane, grâce à deux moyens élastiques antagonistes attachés à la plaque. Deux micro-interrupteurs espacés du moteur sont fixés à la plaque et limitent respectivement le pivotement du moteur dans l'un et l'autre sens. Ces deux micro-interrupteurs sont incorporés chacun respectivement à un circuit limiteur de couple qui provoque l'arrêt du moteur. Quand on désire atteindre, en plus, le but secondaire mentionné plus haut, par exemple quand on craint le coincement des robinets en position de fermeture totale, ou d'ouverture totale, il est prévu selon l'invention d'incorporer les deux micro-interrupteurs de fin de pivotement du moteur à un circuit supplémentaire de dé coincement ; ce circuit est par ailleurs relié aux bornes du pont de mesure afin de mettre celui-ci momentanément hors service. Pour mieux faire comprendre l'invention, on donnera maintenant, uniquement à titre d'exemple, une description d'un mode de-réalisation. On se reportera aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue de face montrant une plaque de support et un moteur faisant partie d'un appareil conforme à l'invention ; - la figure 2 est une vue de côté en coupe partielle selon II-II de la figure 1, montrant l'appareil de l'invention accouplé à un robinet qui est dessiné en trait mixte ; - la figure 3 est une vue analogue à la figure 1 avec le moteur représenté à une de ses positions extrêmes de pivotement ; - la figure 4 est un diagramme général indiquant les organes et leur combinaison d'un appareil conforme à l'invention ;; - la figure 5 est un schéma du circuit électrique de décoincement faisant partie de appareil de la figure 4; - la figure 6 est un schéma d'un circuit de vérification de débranchement utilisable avec l'appareil de la figure 4 - la figure 7 est un graphique de tensions servant à expliquer la marche de l'appareil de la figure 4. L'appareil décrit en exemple comprend une plaque de support 1 ayant deux faces opposées dans laquelle sont percées plusieurs ouvertures. Une ouverture 2, proche d'une extrémité de la plaque, sert au passage de la partie saillante d'un arbre 3 d'un moteur électrique 4 à réducteur de vitesse incorporé situé sur la facspposée de la plaque 1 par rapport à l'arbre 3. Un pignon denté 5/fixé sur l'arbre 3 du moteur 4 contre la plaque 1 sans l'immobiliser en pivotement. D'autres ouvertures, respectivement 6 et 7, servent à suspendre la plaque 1 à la tige 8 d'un robinet à régler, représenté en trait mixte sur la figure -2, et à monter un étrier 9 qui entoure un tuyau aboutissant à ce robinet. Cet étrier 9 immobilise la plaque 1. La tige 8 du robinet est usuellement à section droite carrée. Entre deux bagues 10 et 11 d'épaisseur appropriée est montée sur la tige 8 une roue dentée 12 qui est reliée au pignon denté 5 par une chaîne 13. Grâce à cette conception de l'appareil de l'invention, on peut facilement le monter sur un robinet sans rien démonter de celui-ci que son bouton habituel de manoeuvre, démontage qui est nécessaire aussi en cas de réglage manuel du robinet. En outre, l'entraînement par la chaîne 13 permet sans difficulté le déplacement suffisant en sens axial de la tige 8 et de la roue dentée 12, dans la mesure nécessaire au réglage du robinet. La fixation de l'appareil à l'aide de l'étrier 9 est rapide et facile et ne cause aucune détérioration. Quand il s'agit de robinets ne comportant aucun risque de coincement en position de fermeture ou d'ouverture totale, l'appareil de l'invention comprend encore le circuit suivant, (figure 4) qui commande la rotation du moteur 4 dans un sens ou dans l'autre selon que la température de la pièce chauffée par le radiateur est trop élevée ou trop basse. Un pont de mesure 14, de type connu en soi, comprend un élément réglable 15 permettant d'afficher une valeur de consigne de la température à faire régner dans la pièce et une thermistance sensible à la température réelle. Le pont 14 est relié à un amplificateur 16 ayant deux sorties qui sont réunies respectivement l'une directement à un premier comparateur 17, l'autre à un second comparateur 18 par l'intermédiaire d'un inverseur de polarité 19. Chacun des comparateurs 17, 18 est, en outre, relié à une base de temps 20. La sortie de chaque comparateur 17, 18 est réunie à un commutateur 21 aux bornes duquel le moteur 4 est branché par trois fils distincts à travers une horloge 22. Cette dernière a uniquement pour rôle de mettre en service l'appareil pendant le laps de temps prévu à l'exécution du réglage du robinet. Quand la température ambiante diffère de la température de consigne de l'élément 15, le pont 14 fournit un courant continu qui est amplifié environ 100 fois par l'amplificateur 16 et ce signal aboutit directement ou après inversion aux comparateurs 17 et 18. Ces derniers reçoivent aussi le signal venant de la base de temps 20 constitué par une succession d'impulsions 23 (figure 7) dont la tension maximum est de 6 V. Quand la tension fournie aux comparateurs 17, 18 en provenance du pont 14 est nulle, le moteur 4 n'est pas alimenté. Quand cette même tension atteint une valeur représentée-par un trait mixte 24 supérieure à celle des impulsions 23, le moteur 4 est alimenté en permanence, jusqu'à ouverture ou fermeture totale du robinet. Quand cette même tension a une valeur quelconque inférieure à celle des impulsions 23, par exemple la valeur représentée par un trait mixte 25, le moteur 4 est alimenté à chaque impulsion 23 uniquement pendant le temps t indiqué sur la figure 7. Comme la course totale d'un robinet est généralement de 4 tours, l'appareil de l'invention est déterminé pour que le moteur 4 entraîne la tige 8 à la vitesse de 4 t/heure. Grâce à cette vitesse lente et à la marche intermittente du moteur 4 ainsi qu'on vient de ltexpliquer, oh évite tout phénomène de pompage et on obtient un réglage très précis de la température de la pièce chauffée. En effet, de cette façon, la vitesse moyenne du moteur est fonction de la température. Par exemple, pour une température de consigne de 200C, le moteur est à l'arrêt quand la température ambiante a cette valeur et on détermine l'appareil pour que sa vitesse soit maximum (la ligne droite 25 passant alors par le sommet des impulsions 23) quand la température ambiante est inférieure à 190C ou supérieure à 210C. Entre ces valeurs et 200C, la vitesse moyenne du moteur devient très progressivement nulle. Ainsi qu'on l'a dit plus haut, le moteur 4 n'est pas fixé à la plaque 1 ; il peut pivoter autour de son arbre 3. Deux micro-interrupteurs espacés, 26, 27 sont fixés à la plaque 1 de part et d'autre du moteur 4 et limitent respectivement le mouvement de pivotement de ce dernier. En outre, le moteur 4 est tenu dans une position médiane, intermédiaire entre les microinterrupteurs 26, 27, par deux moyens élastiques antagonistes tels que des ressorts 28, 29 ; ceux-ci sont attachés chacun respectivement au moteur 4 et à la plaque 1. Les ressorts 28, 29 sont assez forts pour immobiliser le moteur 4 quand celui-ci fournit le couple normal nécessaire à l'entraînement en rotation de la tige 8 du robinet. Quand la tige 8 arrive à la fin de sa course de translation qui correspond à l'ouverture ou à la fermeture totale du robinet, le couple résistant croit et le moteur pivote autour de son arbre 3 contre l'action de l'un ou de l'autre des ressorts 28, 29. Le moteur rencontre alors l'un ou l'autre des micro-interrupteurs 28, 29 et le manoeuvre, ce qui coupe l'alimentation en courant électrique et limite le couple de rotation dans le sens qui a provoqué son pivotement. Un des deux ressorts 28, 29 remet le moteur 4 à sa position médiane. Dans cette situation d'ouverture ou de fermeture totale du robinet, la température de la pièce s'élève ou s'abaisse trop par rapport à la valeur de consigne et, après quelque temps, le pont de mesure 14 commande la rotation du moteur 4 en sens inverse. L'appareil représenté ne correspond pas à ce qui vient d'être décrit dans le paragraphe qui précède mais à un mode de réalisation plus complexe utilisable avec les robinets à pointeau qui sont susceptibles de-se coincer en position de fermeture totale. Avec ce type de robinet, le couple de réouverture, c'est-à-dire de couple de décoincement du robinet fermé, doit être supérieur, au début du mouvement, au couple de fermeture. Par conséquent, quand le pont de mesure 14 commande l'ouverture du robinet, la tige 8 de ce dernier ne tourne pas et le moteur 4 pivote jusqu'à venir rencontrer le micro-interrupteur opposé. Ceci couperait le courant d'alimentation et entraînerait l'arrêt de l'appareil, le robinet restant fermé. Pour permettre le décoincement du robinet, les micro-interrupteurs 26, 27 sont incorporés à un circuit de décoincement 30 (figure 4) qui est lui-même relié au pont de mesure 14. Le circuit 30 a pour rôle de neutraliser pendant un temps limité l'effet de la fermeture du micro-interrupteur opposé afin que, le moteur 4 restant alimenté, la tige 8 soit entraînée en rotation et se trouve juste décoincée aussitôt après la fermeture du robinet. Le circuit 30 est représenté en détail sur la figure 5 à laquelle on se reportera pour en donner la description. Il combine un circuit limiteur de couple et un circuit de dé coin- cement. I1 comprend deux parties identiques incluant chacune respectivement le micro-interrupteur 26 et le microinterrupteur 27 ; ces deux parties sont branchées symétriquement par rapport au pont de mesure 14 dont fait partie l'élément 15. En raison de cette symétrie on a indiqué les valeurs des composants uniquement sur la partie gauche de la figure 5 et on ne décrira que cette partie. Une borne de l'interrupteur 26 est réunie à une source de courant et son autre borne à un circuit composé d'une résistance R 1 de 33 K n suivie d'un condensateur électrolytique VC 1 de 100 p F, ces composants étant en parallèle avec une résistance R 2 de 100 n, un transistor T u 1 unijonction, une résistance R 3 de 50 n, l'ensemble étant relié à la masse. Un point intermédiaire entre R 1 et Vc 1 est relié au collecteur d'un transistor T 1 dont l'émetteur est mis à la masse. Un point intermédiaire entre T u 1 et R 3 est relié à la base d'un transistor T 2 dont le collecteur est relié à la borne + de la source de courant par l'intermédiaire d'une résistance de 220 n. L'émetteur du transistor T 2 est relié à travers une diode D 1 à un circuit composé d'un condensateur électrolytique C2 de 100 p F et dtune résistance R 3 de 2,2 M n n. Un point commun entre C2 et R 3 est mis à la masse tandis que le point commun à D1, C2 et R3 est réuni à une entrée d'un amplificateur-comparateur Comp 1. Une seconde entrée de ce dernier est raccordée à un diviseur de tension composé d'une première résistance de 25 K Q réunie à la borne + de la source de courant et d'une seconde résistance R4 de 800 Q réunie à la masse. En outre l'amplificateur-comparateur Comp 1 est raccordé directement à la borne + et à la borne - tandis que sa sortie est reliée à la base d'un transistor T3 par l'intermédiaire d'une résistance de 1 K Q. L'émetteur du transistor T3 est mis à la masse et son collecteur est relié au pont de mesure 14 entre l'élément 15 de 47 K Q et une résistance de 33 K Q. Les deux parties symétriques du circuit de décoincement sont reliées par un premier fil 31 qui va de la base du transistor T1 à la sortie d'un amplificateur-comparateur symétrique de 1'amplificateur-comparateur Comp 1 ; une résistance de 1 K Q est interposée sur le fil 31. Un second fil 32 avec une résistance de 1 K Q est le symétrique du fil 31 entre la sortie de l'amplificateur-comparateur Comp 1 et la base d'un transistor symétrique de T1. Le fonctionnement est le suivant Quand il arrive que le moteur 4 ferme complètement le robinet, en fin de course il pivote autour de son arbre 3 et il est arrêté en pivotement par le micro-interrupteur 26 qu'il ferme. Ceci permet la charge du condensateur Vc 1 qui, quand il est chargé, fournit au transistor T u 1 une tension suffisant à le rendre conducteur. Il en résulte que Vc 1 se décharge à travers la résistance R3 ; cette impulsion envoyée à T2 rend celui-ci conducteur si bien que le condensateur C2 se charge à travers la diode D1. Puis C2 se décharge lentement à travers R3. La tension aux bornes de C2 et de R3 est comparée dans le comparateur Comp 1 à une tension de référence fournie par la chute de tension à travers la résistance R4. Tant que la tension aux bornes de C2 est supérieure à la tension de référence, l'amplificateur-comparateur Comp 1 envoie au transistor T3 un signal qui le rend conducteur. Le pont de mesure 14- est alors déséquilibré. Il échappe à l'influence de la température ambiante d'une façon telle qu'il commande la rotation en sens inverse du moteur 4. Dès que ce moteur commence à tourner en sens inverse, sous le fait de la résistance opposée par le coincement de la tige 8 du robinet, il pivote autour de son arbre 3 jusqu'à ce qu'il soit arrêté par le microinterrupteur opposé 27 qui se ferme. Cette fermeture est sans effet sur la charge du condensateur symétrique de Vc 1 parce que la tension de sortie de l'amplificateur-comparateur Comp 1 est envoyée aussi par le fil 32 au transistor symétrique de T1, qui, comme T3, devient conducteur. Le moteur 4 étant arrêté en pivotement, il développe un couple qui s'élève jusqu'à ce que la tige 8 se décoince et tourne. La situation que l'on vient de décrire dure jusqu'au moment où le condensateur C2 s'est suffisamment déchargé. Les valeurs des composants sont telles que cette durée est de 7 minutes environ. Dès que le moteur 4 a décoincé la tige 8 et qu'il l'a fait tourner, il n'a plus à fournir qu'un couple normal. Il est donc remis à sa position médiane par le ressort 28. Ceci con- cide avec la fin de la période de 7 minutes. Alors, le pont de mesure 14 reprend sa fonction de commande de la rotation du moteur 4. Quand on a installé un appareil de l'invention sur le robinet d'un radiateur pour qu'il agisse sur le réglage pendant un laps de temps de 12 heures fixé par l'horloge 22, il est important, bien entendu, que l'alimentation en courant électrique ne soit pas interrompue. Pour vérifier qu'une telle interruption n'a pas eu lieu, il est prévu, selon l'invention, d'alimenter l'appareil par l'intermédiaire d-tun circuit de vérification de débranchement représenté sur la figure 6. Un thyristor T r type 68 T4 est branché d'une part à la masse, d'autre part à la borne + par l'intermédiaire d'une résistance R5 de 10 K Q. On amorce ce thyristor Tr en appliquant une tension extérieure à son électrode de commande.S'il nty a pas eu de débranchement volontaire de l'appareil, on peut mesurer une tension de vérification aux bornes de R5. S'il y a eu un débranchement, Tr s'est désamorcé et il n > y a plus de tension aux bornes de R5. Un condensateur C3 de 1000 p F monté en parallèle empêche que Tr se désamorce lors de coupures fugitives qui peuvent se produire sur le réseau d'alimentation en courant électrique. On remarquera que l'appareil de l'invention agit automatiquement, sans aucune surveillance. il devient donc possible de régler simultanément tous les robinets des radiateurs d'un immeuble et aussi, de faire exécuter cette opération pendant la nuit. Ceci est un avantage supplémentaire important puisqu'on sait que la nuit est plus favorable à la précision du réglage (absence de soleil, vent généralement moins fort, déplacements des habitants entre les pièces rendus nuls ou fortement diminués. L'appareil de l'invention est utilisable pour le réglage de tout élément de climatisation à condition que ce dernier possède un organe de réglage. Quand l'appareil de l'invention a terminé l'opération de réglage, le robinet se trouve mis à l'ouverture maximum qu'il doit avoir pour faire régner dans la pièce la température voulue. On détache alors l'appareil du robinet réglé et on bloque le premier moyen de réglage de ce robinet de façon que l'utilisateur ne dispose plus que du second moyen de réglage entre la-fermeture totale et l'ouverture maximum fixée par l'appareil. REVENDICATIONS O/ Appareil de réglage automatique pour l'équilibrage de l'alimentation en fluide d'éléments de climatisation installés dans un même immeuble, cet appareil agissant sur un organe de réglage associé à chaque élément de climatisation, caractérisé en ce qu'il comprend une plaque de support ayant deux faces opposées et plusieurs ouvertures, un moteur électrique avec un arbre saillant à vitesse lente de rotation, le moteur étant appliqué contre une face de la plaque et son arbre traversant cette plaque par une des ouvertures de celle-ci, un pignon denté étant calé sur l'arbre du côté de la face opposée de la plaque, le moteur pouvant pivoter autour de son arbre par rapport à la plaque, deux moyens élastiques antagonistes étant attelés entre la plaque et le moiteur pour tenir ce dernier en une position médiane contre l'action du couple normal de manoeuvre du robinet, deux micro-interrupteurs espacés et fixés à la plaque limitant respectivement le pivotement du moteur de part et d'autre de sa position médiane contre l'action des moyens élastiques, ces microinterrupteurs faisant partie d'un circuit limiteur de couple qui est lui-même incorporé à un circuit de commande de la rotation du moteur en fonction de l'écart entre une température de consigne et la température ambiante. 20/ Appareil de réglage automatique selon la revendication 1 caractérisé en ce que le circuit de commande de la rotation du moteur comprend un pont de mesure ayant un élément réglable pour la température de consigne et un élément sensible à la température ambiante, un amplificateur relié au pont de mesure, une base de temps fournissant des impulsions successives, au moins un comparateur recevant les signaux venant du pont de mesure et de la base de temps et délivrant des signaux en fonction des tensions relatives des signaux reçus. 3 / Appareil de réglage automatique selon la revendication 2 caractérisé en ce que le circuit de commande comprend, après le pont de mesure et la base de temps, deux comparateurs dont l'un est précédé d'un inverseur de polarité, les sorties de ces comparateurs étant réunies à un commutateur auquel est branché le moteur électrique. 4 / Appareil de réglage automatique selon la revendication 3 caractérisé en ce qu'une horloge de temporisation est intercalée entre le commutateur et le moteur électrique. 50/ Appareil de réglage automatique selon la revendication 1 caractérisé en ce que le circuit de commande comprend un pont de mesure et le circuit limiteur de couple est combiné à un circuit de décoincement de l'organe de réglage soumis à l'action de l'appareil, ce circuit de décoincement comprenant deux parties symétriques incluant chacune respectivement un des micro-interrupteurs et ces deux parties étant reliées au pont de mesure, chacune d'elles comprenant un circuit de temporisation qui soustrait pendant une durée limitée le pont de mesure à ltef- fet de la température ambiante de façon à provoquer l'inversion de la rotation du moteur quand l'un des micro-interrupteurs a été fermé tout en neutralisant l'effet de la fermeture de l'autre micro-interrupteur. 60/ Appareil de réglage automatique selon l'une quelconque des revendications 1 et 5, caractérisé en ce qu'il comprend une roue dentée et une chaîne apte à accoupler cette roue dentée avec le pignon denté du moteur, ladite roue dentée étant destinée à être montée sur une tige de manoeuvre de l'organe de réglage alors que cette tige traverse une des ouvertures de la plaque de support, un collier pouvant être fixé à d'autres ouvertures de la plaque étant destiné à immobiliser celle-ci par rapport à l'organe de réglage. 70/ Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 et 5 caractérisé en ce qu'il comprend un circuit de vérification de débranchement comprenant au moins un thyristor en série avec une résistance, ce thyristor étant amorçable par une tension extérieure.