Brevet FR2465264A1 — publié le 19810320

La présente invention se rapporte à un capteur thermostatique notamment pour les vannes de régulation de température ou pour agir sur de telles vannes par télé- commande, notamment pour les vannes de radiateurs compre- nant un récipient sensiblement non élastique avec un soufflet compressible et un piston servant à exécuter les mouvements nécessaires au réglage, dans lequel le volume compris entre ledit récipient et le soufflet est hermétiquement et rempli d'un fluide présentant un bon coefficient de dilatation thermique. L'invention se rapporte également à un procédé permettant la fabrication d'un tel capteur thermostatique. Les capteurs de ce type sont essentiellement prévus pour les vannes de régulation de température, notamment pour les vannes des radiateurs. On connaît déjà un grand nombre de modes de réalisations de capteurs thermostatiquesnotamment de capteurs comprenant un remplissage de gaz, de liquide ou de matières du type cire pouvant présenter des compositions différentes. Les capteurs remplis de gaz et de liquide contien- nent des substances telles que de l'éthyléther, de l'acétone ou analogue et, pour être parfaitement étanches, ils doivent être formés de pièces métalliques qui sont soudées les unes aux autres. Il s'agit d'une réalisation relative- ment compliquée qui rend la fabrication plus coûteuse et permet d'obtenir finalement, un produit qui est sujet aux défectuosités et présente une longévité limitée. En outre, la manipulation avec les liquides et les gaz en question est liée à des problèmes d'hygiène et même parfois à des risques concernant la santé de l'utilisateur. Les capteurs remplis de gaz ne permettent d'autre part d'obtenir qu'une force de réglage limitée et une course réduite. Cette dernière caractéristique est également une faiblesse des capteurs remplis de liquide. Des capteurs comprenant un remplissage de cire du type quelconque présentent, pour un tour assez grand par degré de température, une hystérésis trop importante en raison de l'importante friction interne résultant de leur construction. Un tel élément connu comprenant un remplissage de cire se compose d'un récipient de métal petit, court et non élastique dont les arêtes sont tout d'abord rabattues pour être passées de cette façon autour d'une membrane de caoutchouc qui fait écran à un remplissa- ge de cire contenu dans le récipient et ensuite, les arêtes précitées sont amenées en prise autour du collet d'un corps tubulaire présentant un piston à son extrémité externe libre, tandis qu'entre ledit pistonet la membrane on a disposé un bouchon libre de caoutchouc qui sert à transmettre les mouvements thermostatiques du remplissage de cire de la membrane, au piston. Il s'agit d'une construc- tion compliquée qui est sujette aux défectuosités et d'une fabrication coûteuse, tout comme les autres construc- tions connues de régulateur de ce type. Au point de vue des possibilités d'application, on peut préciser que les capteurs remplis de gaz ou de liquide peuvent être montés directement sur une soupape ou une vanne à influencer et qu'ils conviennent également pour une commande à distance par l'intermédiaire d'un tube capillaire. Les capteurs remplis de gaz déjà connus ne permettent pas une commande-à distance et peuvent simplement être montés directement sur une vanne ou une soupape. Les exigences de fonctionnement que doit présenter un bon capteur sont les suivantes: longueur de course aisée par degré de température dans le domaine de réglage de température choisi; importante force de réglage; hystérésis faible; temps mort réduit, c'est-à-dire durée réduite del'apparition d'une variation de température jusqu'à la réaction du capteur à ladite variation de température; constante de temps correcte, c'est-à-dire durée correcte du moment de la réaction du capteur à la variation de température, jusqu'à un réglage à par exemple 60% de la valeur finale, ce qui correspond dans les vannes de radiateur., généralement à une durée de 20 à 30 minutes; domaine de réglage approprié qui est compris, pour les vannes de radiateur, notamment entre 8 et 261C; 24M5264 et possibilité d'application de principe à une commande à distance. En dépit de ces exigences de fonctionnement, on impose certaines exigences de fabrication telles que les méthodes de fabrication appliquées, une production en série simple, bon marchéet rapide et l'utilisation de composants non dangeureux sur le plan de l'hygiène et de la santé. Les capteurs déjà connus ne sont pas en mesure de remplir simultanément toutes ces exigences. Le but de la présente invention est donc de créer un capteur thermostatique qui est en mesure de remplir en combinaison au moins les principales exigences énoncées plus haut. D'autre part, la présente invention a pour but d'améliorer et de développer le niveau de la technique dans ce domaine sur d'autres points. Conformément à l'invention, ces objectifs sont réalisés par un capteur thermostatique du type précité qui se caractérise en ce que le fluide utilisé est composé de cire ou d'un mélange de cire connu en soi. Un tel capteur permet d'allier de manière idéale toutes les exigences de fonctionnement et de fabrication et il est relativement peu compliqué si bien que sa fabrication et son montage sont simples, rapides et peu coûteux. Le procédé conforme à l'invention permettant la réalisation d'un capteur thermostatique du type précité se caractérise en ce que le soufflet est comprimé pour chasser tout l'air susceptible d'#tre]présent entre ses plis extérieurs, puis il est enveloppé dans de la cire ou dans un mélange de cire que l'on aura préalablement chauffée pour obtenir un état légèrement liquide, et en ce que ledit récipient, après introduction du soufflet et de la cire ou du mélange de cire, est fermé hermétiquement au niveau du volume contenant la cire et qui est compris entre l'extérieur du soufflet et ledit récipient. Des calculs précis ont montré que les capteurs thermostatiques conformes à l'invention pouvaient être fabriqués à un prix de revient qui est égal au tiers ou cinquième des coûts de fabrication de capteurs déjà connuset comparables Les expériences ont montré que l'hys- térésis d'éléments comparables fonctionnant à base de cire était de 0,6-0, 70C, celles des éléments de type conventionel à liquide de 0,3-0,60C et celles de capteurs conformes à l'invention de 0,2 à 0,3*C, ce qui prouve la supériorité des capteurs conformes à l'invention. Toutes ces valeurs sont mesurées à l'aide d'un thermostat monté sur la vanne du radiateur, ceci signifiant que la friction à l'intérieur de la vanne est comprise dans le calcul et que les différences précitées sont donc encore plus grandes. Ceci renforce encore l'importance de la présente invention. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparat- tront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant plusieurs modes de réalisation de l'invention et dans lesquels: - la figure 1 montre un capteur thermostatique conforme à l'invention destiné à être monté directement sur notamment une vanne, cette vue étant une coupe longi- tudinale; - la figure 2 illustre un capteur thermostatique modifié suivant la présente invention permettant une commande à distance, cette représentation étant une coupe longitudinale axiale; et - la figure 3 représente un diagramme servant à illustrer les différences de puissance entre les capteurs thermo- statiques déjà connus et un capteur thermostatique conforme à l'invention. Le capteur représenté à la figure 1 destiné à être monté directement sur une vanne non représentée est formé d'un récipient 1 en matière non élastique, avanta- geusement en métal, qui présente avantageusement la forme d'un gobelet cylindrique, l'arête libre 12 du récipient 1 étant tout d'abord rabattue à l'extérieur puis bordée pour entourer et retenir ultérieurement, en direction du fond dudit récipient, un joint annulaire 4, l'arête libre ou l'extrémité ouverte 13 d'un soufflet 3 en matière synthé- tique, avantageusement en matière plastique à l'acétate ainsi qu'une rondelle annulaire 5 avantageusement en métal présentant un trou cenrtra: 4,pour recevoir un piston 6 e4natière synthétique ouenmétal.Le piston 6 peut être formé d'une tige cylindrique rectiligne dont l'extrémité pénétrant dans le récipient 1 vient s'appuyer au fond 15 du soufflet 3 et peut y être fixée Ledit fond étant disposé à un certain écartement du fond 17 du récipient et de manière plan parallèle à ce dernier. Alors que l'intérieur du soufflet 3 est mis en communication avec l'atmosphère par l'intermédiaire du trou 14 entourant le piston 6 avec un certain jeu,le volume compris entre le soufflet et le récipient est rempli d'un mélange de cire 2 de type connu. Avantageuse- ment, on peut utiliser un mélange de paraffine avec un point de fusion bas, de meilleures conditions pouvant être obtenues éventuellement par synthèse et séparation. Lorsque. la température augmente dans le mélange de cire 2 par suite d'un échauffement du récipient 1, le mélange de cire passe de l'état solide à l'état liquide en subissant une forte augmentation de volume. A Cette occasion, le soufflet est comprimé et pousse le piston 6 à l'extérieur pour exécuter le mouvement de réglage prévu. Lorsque la température s'abaisse, les conditions sont inversées. Lorsque le piston n'est pas fixé au fond 15 du soufflet, un ressort non représenté peit rappeler le piston et le maintenir en contact perpétuel du fond du soufflet. On remarque qu'une réalisation aussi simple est d'une fabrication rapide, peu compliquée et bon marché. Le piston, la rondelle annulaire et le récipient peuvent être fabriqués rapidement et simplemeiten série à des coûts extrêmement faibles, si l'on n'utilise pas pour ces éléments, des pièces déjà existantes sur le marché. D'autre part, il est facile de fabriquer le soufflet par mise en forme à partir de matière plastique, dans un système de production en série de même que le mélange de cire ne pose aucun problème. En ce qui concerne l'assemblage de différentes pièces, la construction conforme à l'invention permet d'obtenir un grand nombre d'avantages. Ainsi, suivant un certain procédé, le soufflet peut être entouré d'une masse de cire qui le remplit précisément et suit parfaitement sa forme, lorsqu'on le plonge dans une telle masse de cire se présentant à l'état liquidesoit à l'état comprimé, soit à l'.état déployé, avec ou sans dispositif générateur de vibrationspour éliminer les bulles d'air; on obtient ainsi une unité formée d'un piston, d'une rondelle annulaire, d'un soufflet et d'une masse de cire qui après découpage ou estampage à l'état refroidi et solide peut très facile- ment Otre introduitedans le récipient dont l'.arête libre 12 est rabattue à l'extérieur et, dans la mesure du possible, prolongée vers l'avant sur une certaine partie si bien qu'après introduction de l'unité précitée, il sera facile de rabattre l'arête libre 12 pour rendre l'unité précitée parfaitement étanche et pour la fixer dans sa forme. - Grâce à la combinaison d'un soufflet réalisé dans une matière synthétique appropriée et d'un mélange de cire, on obtient un capteur thermostatique extrêmement bon marché mais parfaitement fiable qui présente une longueur de tour et une hystérésis faiblesqui ne pouvaient être obtenus jusqu'à présent. D'autre part, le temps mort est beaucoup plus faible que dans les capteurs de ce type déjà connus. Un autre procédé de fabrication et d'assemblage préféré pour le scpte-r thermostatique conforme à l'invention est le suivant: lerécipient 1 est monté dans un dispositif fixe équipé d'un système de vibration pour éliminer rapidement les bulles d'air éventuelles. Une cire appropriée ou un mélange de cire convenable est rempli à une température telle que la cire ou le mélange de cire 24652-64 est légèrement liquide, cette température se situant avantageusement à + 300C. Ensuite, le soufflet 3 et la rondelle métallique 4 sont montés sur une broche non repré- sentée à l'aide d'une source d'aspiration non représentée qui aspire le soufflet. Le soufflet et la rondelle de métal sont ensuite introduits dans le récipient dont le collet 12 est appliqué à force contre la rondelle de métal puis bordé. Toutes ces opérations de fabrication et de montage peuvent être réalisés automatiquement. Lorsqu'on supprime l'effet de dépression, le soufflet se déploie automatiquement et reToule alors le fluide légèrement liquide dans le récipient du fond de ce dernier et de sa partie médiane pour permettre son écoulement dans les interstices entre les plis du soufflet,ver4 'extérieur. On assure ainsi une introduction sans aucune bulle d'air de la cire ou du mélange de cire qui peut revenir ensuite à l'état semi- liquide ou même solide sans provoquer le moindre problème. La cire ou le mélange de cire ne peut pas se diffuser au travers du soufflet de matière synthétique comme le ferait un liquide ou un gaz, cette diffusion provoquant comme on le sait, une diminution de la puissance et fina- lement une inaptitude totale à fonctionner dans les régulateurs connus. La présente invention repose sur l'idée qu'une cire ou un mélange de cire du type en question ne peut pas se diffuser au travers d'un soufflet de matière plastique silien qu'un tel soufflet présente l'hystérésis la plus faible et par conséquent la longueur de course la plus grande possible; le soufflet peut être entouré de cire ou d'un mélange de cire à l'état liquide ou semi-liquide, éventuellement en coopération avec un dispositif de vibration, si bien que toutes les inclusions d'air sont évitées en toute sécurité. La présente invention tient également compte du fait que plus particulièrement dans le cas de thermostatsdevant être montésdirectement sur les vannes des radiateurs, la transmission de chaleur de la soupape au capteur est la plus faible possible,,ledit capteur étant aussi sensible que le thermostat aux variations de température extérieure. Ceci résulte du fait, suivant la présente invention, que comme matière plastique, on utilise une matière présentant un coefficient de conduction thermique faible pour les parties internes du capteur et pour les parties externes de ce dernier, un métal présentant un coefficient élevé de conduction thermique. Les autres avantages d'un soufflet de matière synthétique, notamment de matière synthétique à l'acétate, sont sa grande résistance aux déformations et ses bonnes caractéristiques de ressort et d'élasticité. A la figure 2, on a représenté un capteur conforme à l'invention, dans une variante de réalisation, destiné à une commande à distance. En ce qui concerne la partie I de gauche à la figure 1 du capteur, le mode de réalisation est le même qu'à la figure 1, à l'exception toutefois que le piston 6 manque et que le trou 14 qui est de plus petiX dimension, reçoit l'extrémité d'un tube capillaire 7 qui s'étend jusqu'au fond 16 de la partie II du générateur. Le tube capillaire 7 est introduit de manière étanche dans la rondelle 5 ou le fond 16 du réci- pient, par exemple en étant soudé. Le soufflet 3 présente dans ce cas, au lieu d'un piston, un remplissage d4liquide ou de gaz 18, notamment d'huile auxsiliconeq Le récipient 8 de la partie II et son soufflet 9 ainsi que la rondelle 10 et le piston 11 présentent avantageusement la même configuration que dans l'exemple décrit en référence à la figure 1 En cas de variation de volume dans le mélange de cire 2, le soufflet 3 prévu dans la partie I du capter est influencé si bien qu'il est comprimé ou dilaté. Cette variation est transmise par l'intermédiaire du remplissage 18 et du tube capillaire 7 à la partie II de l'appareil. De cette façon, on produit une compression ou un allongement du soufflet en corréla- - tion avec la compression ou l'allongement du soufflet 3 prévu dans la partie I du captcrur. Les mouvements du soufflet 9 sont transmis au piston 11 qui peut être soit fixé au fond 19 du soufflet soit être maintenu en contact de ce dernier à l'aide d'un ressort de rappel non repré- senté. La figure 3 montre la supériorité d'un capteur thermostatique conforme à l'invention en ce quiconcerne la longueur de course et la faible hystérésis par rapport aux capteurs thermostatiquesde-type conventionnel remplis d'un liquide ou de cire. Avantageusement, on choisit un mélange de cire, pour un capteur conforme à l'inven- tion, dont le point de fusion se situe entre +121C et +251C si bien que la variation de volume particulière provoquée par la fonte5,provoque une modification particulière de la longueur de course du piston. Par le choix de la composition du mélange de cire, on peut obtenir un point de fusion à pratiquement n'importe quel niveau de température ainsique des intervalles de temps plus importants entre les différents états du mélange, c'est-à-dire entre son passage d'un état solide à un état semi- liquide ou plus liquide encore. A la figure 3, on a indiqué en abscissesla température en OC et en ordonnéesla course en millimètre. La courbe supérieure indique un contr8le thermostatique suivant la présente invention, la seconde courbe un contrôle thermostatique conventionnel avec un capteur à liquide et la troisième courbe, c'est-à-dire celle qui est la plus proche de l'axe des abscisses, indique le contr8le thermostatique conventionnel obtenu avec des régulateurs à cire déjà connus. Bien entendu l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. En particulier elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre de la protection comme revendiquée. R E V E N D I C A T I 0 N S __REVENDICATIONS 1. Capteur thermostatique, notamment pour les vannes de régulation de température ou pour influencer ce type de vannespar commande à distance, notamment pour les vannes de radiateurz comprenant un récipient sensible- ment non élastique avec un soufflet compressible et un piston exécutant les mouvements nécessaires au réglage, dans lequel le volume compris entre ledit récipient et le soufflet est fermé hermétiquement et rempli d'un fluide présentant un bon coefficient de dilatation thermique, caractérisé en ce que ledit fluide est formé de cire ou d'un mélange de cire déjà connu. 2. Capteur thermostatique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le pointde fusion de la cire ou du mélange de cire est compris entre + 12 C et +25 C, ces températures représentant avantageusement lesseuils entre l'état solide et semi-liquide ou semi-liquide et plus fluide de ladite substance. 3. Capteur thermostatique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le soufflet(3) est formé de matière synthétique,notamment de matière synthétique à l'acétate, avantageusement par soufflage. 4. Capteur thermostatique selon l'une des revendica- tions 1 à 3, caractérisé en ce que le capteur comprend un récipient (1) en matièriau non élastique, avantageusement en métal, présentant une forme cylindrique de gobelet, en ce que l'arête libre(12)du récipient (1) est en saillie à l'extérieur puis rabattue pour entourer et retenir un joint (4) de forme annulaire, l'arête libre ou l'extré- mité ouverte (13) du soufflet (3) ainsi qu'une rondelle annulaire (5) avantageusement en métal présentant en son centre un trou 14) pour loger un piston (6) en matière synthétique z-u e;tal. 5. Capteur thermostatique selon la revendication 4, caractérisé en ce que le piston (6) est avantageusement formé d'une tige cylindrique rectiligne dont l'extrémité il pénétrant dans le récipient (1) s'appuie au fond (15) du soufflet (3) en y étant fixée, en ce que le fond (15) dudit soufflet est disposé de manière plan -parallèle au fond (17) du récipient (1) à un écartement donné de ce dernier et que l'intérieur du soufflet (3) est mise un communication avec l'atmosphère par l'intermédiaire du trou (14) prévu dans la rondelle (5) entourant le piston (6) avec un certain jeu et que le volume compris entre ledit soufflet et le récipient (1) est rempli de la cire ou de mélange de cire précité. 6. Capteur thermostatique selon l'une des revendi- cations 1 à 3, destiné à permettre une commande à distance, caractérisé en ce que ce capteur comprend une partie (I) formant palpeur et unepartie d'exécution (II) qui sont formées respectivement d'un récipient (1, 8) en forme de gobelet et contiennent chacune un soufflet (3) ou (9) avec une rondelle annulaire (5, 10) et un joint (4), le volume de la partie (I) compris entre son soufflet et son réci- pient étant rempli d'un mélange de cire (2) tandis que l'intérieur du soufflet (3) est rempli de liquide ou d'un gaz (18), notamment d'une huile au silicone et communique avec le volume compris entre le soufflet (9) et le récipient (8) de la partie (II) par lintermédiaire d'un capillaire (7), un piston (11) étant prévu dans la partie (II) à l'inté- rieur de son soufflet (9) qui dépasse de la rondelle annulaire (10) prévue à la partie supérieure du récipient (8) de ladite seconde partie.(Il). 7. Procédé se fabrication d'un capteur thermostatique selon la revendication 1 prévu pour les vannes de régula- tion de température ou pour influencer des vannes de ce type par commande à distance, ou pour les vannes de radia- teu-,, comprenant un récipient sensiblement non élastique avec un soufflet compressible et un piston pour exécuter les mouvements de réglage, le volume entre ledit récipient et le soufflet étant hermétiquement fermé et rempli d'un fluide présentant un bon coefficient de dilatation thermi- que, caractérisé en ce que le soufflet (3) est comprimé pour chasser tout l'air éventuellement présent entre les plis extérieurs, en ce qu'il est ensuite entouré de cire ou d'un mélange de cire préalablement chauff&epour présenter un état légèrement liquide, et en ce que le récipient (1) après introduction du soufflet et de la cire ou du mélange de cire, est hermétiquement fermé au niveau du volume contenant la cire entre l'extérieur du soufflet et ledit récipient. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'extrémité libre (13) dudit soufflet est raccordée à une source d'aspiration pour comprimer le soufflet et en ce qu'ensuite ce dernier est exposé à des vibrations po4assurer l'élimination rapide des bulles d'air éventuel- lement présentes. 9. Procédé selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que le récipient (1) est rempli de cire ou d'un mélange de cire à l'état légèrement liquide, en ce que le soufflet (3) et la rondelle annulaire de métal (5), pour assurer la fermeture de l'extrémité ouverte (12) du récipient sont montés sur une broche à l'aide de ladite source d'aspiration, en ce que le soufflet et la rondelle sont ensuite introduits dans le récipient et que l'extrémité libre ou le collet (12) du récipient est appliqué à force autour de la mndelle (5) pour obtenir une fermeture hermé- tique du volume compris entre l'extérieur du soufflet et le récipient, la dilatation du soufflet pouvant alors être réalisée. 10. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que le soufflet est entouré d'une masse de cire par trempage dans une cire liquide, à l'état comprimé ou dilaté, à l'aide d'une source d'aspiration et d'un dispositif générateur de vibrationssi bien que l'on obtient une unité formée au moins du soufflet et de)a masse de cire qui,après découpage ou estempage à l'état refroidi ou solide peut ensuite être introduite dans le récipient (1) qui est alors fermé par une rondelle annulaire ou analogue.