Brevet FR2482293A1 — publié le 19811113

Dans les immeubles où le chauffage des divers occupants est assuré par des radiateurs qu'alimente une chaudière collective, les circuits d'amenée d'eau chaude ne permettent pas la mesure des quantités d'eau ou de calories consommées par chaque occupant individuellement. un réglement propre à l'immeuble tourne cette incertitude en racturant h chaque occupant une fraction forfaitaire du coût du chauffage.C'est un pis-aller générateur de gaspillages car une proportion assez importante des usagers profitent de ce que leur comportement reste anonyme et échappe à toute sanction pécuniaire individuelle pour se livrer à des abus ( chauffage excessif, chaufiage de pièces inoccupées, maintien du chauffage pendant une absence prolongée..) Il en résulte pour la collectivité des occupants un surcroît de charges inique pour les économes et, pour l'ensemble de la Nation, un gaspillage de combustible et de devises. Il en irait tout autrement si on adjoignait à chaque radiateur de l'immeuble un appereil autonome (donc sans modification aucune de l'installation) capable de totaliser pendant une longue période l'intensité du flux de chauffage propre à ce radiateur. Un relevé périodique, annuel par exemple, effectué par un préposé sur la totalité des radiateurs de l'immeuble permettrait de chiffrer : - pour chaque occupant la quantité totale de chauffage qu'il a consommée depuis le dernier relevé I1== i + i' + i" + ... ,les i étant relevés sur chacun de ses radiateurs personnels, - La somme I1 + I2 + I3 + ... -#I pour tous les occupants.La fraction de chauffage imputable à un occupant serait In/ 2 I Le régalement de l'Immeuble pburrait alors instaurer une nousel- le répartition tenant compte, au moins partiellement, des chiffres obtenus par ce processus : il en résulterait plus d'équité et une appréciable économie de combustible, tant pour l'immeuble que pour la Nation. L'objet de la présente invention est précisément un appareil totalisateur thermique permettant l'application du procédé exposé ci-dessus; cet appareil amovible est conçu pour entre inséré entre deux petites colonnes tubulaires voisines appartenant à deux éléments consécutifs du radiateur, en une position analogue sur tous les radiateurs de l'immeuble, et maintenu en cette position par un fil plombé pour prévenir la fraude.La fiabilité de ses indications repose sur aes lois physiques immuables et non perturbables. En outre, l'exactitude de son fonctionnement est vérifiable sur place de façon immédiate, et même convaincante pour un occupant sans connaissance spéciale.Cette vérification s'effectue à l'occasion ae chaque relevé du préposé. Suivant l'invention, la quantité de chauffage indiquée par l'appareil pour un radiateur dont les petites colonnes tubulaires on une longueur développée L , quantité totalisée entre deux relevés séparés par un intervalle de temps t est 6 étant la température de surface du radiateur, et @(#) une fonction de 9 choisie pour représenter an mieux le flux instantané de chaleur émis par ce radiateur ( convection + rayonnement) La valeur de K est indéterminée mais elle est la même pour tous les radiateurs de l'immeuble s'ils sont du mAme modèle au nombre d'éléments près, ce qui est le cas général.K disparalt de la formule de répartition, sa connaissance est donc superflue. On pourra de préférence prendre t > o étant une température rixée ne varietur, par exemple 200C. Cette formule (2) exprime de façon satisfaisante le flux thermique débité par un radiateur de température 0 dans un local où la température d'ambiance est 90. Cette formule (2) a la particularité remarquable de surtaxer les occupants qui- font régner une température d'ambiance supérieure à 90 en ce sens que la valeur {6) fournie par l'appareil est alors supérieureXau flux thermique réel consommé par cet occupant; inversement, une pièce ou règne une température intéri- eure à #. voit sa consommation sous-taxée.Cette particularité va dans le sens des préoccupations gouvernementales dans les Pays qui préconisent, par mesure a'économie, de ne pas chauffer les locaux d'habitation au delà d'une température déterminée e0 Suivant l'invention, la grandeur mesurable que fournit l'appa- reil entre deux releves successifs du préposé est une diminution de masse ou de quantité de matière, ramenée à un comptage. L'appareil est constltué essentiellement d'un récipient renfermant un corps chimique convenable C non toxique, satisfaisant à la double conditlon d'avoir un point de fusion supérieur à 750c et, dès la temperature ordinaire, une tension de vapeur qui ne soit pas tres petite.Ce récipient communique avec l'extérieur par un orifice aont la section S est fonction de la température et d'elle seule; la valeur numérique de la fonction S (#) peut se déterminer à partir du moment où on a fait, d'une part le choix du corps chimique C dont on connait la tension de vapeur P(#) en fonction de la température et, d'autre part, le choix de la fonction #(#)( équation 1 ). S(#) se calcule de façon à réaliser la condition que le nombre de molécules gazeuses du corps C s'échappant par unité de temps à travers l'orifice varie avec la température suivant la fonction #(#).Ainsi, la perte de matière du corps C entre les instants O et # , multipliée par un coefficient L propre au radiateur et connu une fois pour toutes, exprimera la quantité de chaleur émise par ce radiateur durant cette période. La validité de la fonction S(#) n'est pas affectée par le fait que la température du récipient soit un peu inférieure à celle de la paroi du radiateur, sous réserve que le positionnement de ce récipient soit identique sur tous les radiateurs de l'immeuble. L'appareil doit être complété : - par un d@spositif dont les dilatations ou déformations dépendent de la température et d'elle seule, dont la fonction est de commander les variations de section de l'orifice de mise à l'air libre suivant la loi S(#) - par des moyens assurant la fixation amovible de l'appareil entre les colonnes tubulaires du radiateur dans une position déterminée . - par une protection et un plombage empêchant qu'on puisse déplacer ou dérégler l'appareil dans un but frauduloux . - par des dispositions permettant, l'appareil une fois retiré de son emplacement par le préposé, de vérifier son bon réglage, le parfaire si nécessaire, le tout exécuté sur place, sans appareil spécial. Dans un mode de réalisation avantageux, le récipient est tubu- laire et le corps chimique C est un bâtonnet dont le diamètre est égal, aux jeux près, à l'alésage du tub@; une mince couche protectrice empêche la sublimation du bâtonnet sur sa surface latérale, en sorte qu'il se consume uniquement par sa tranche proche de l'orifice de mise à l'air libre Le fond du tube estconstitué par un piston que pousse un ressort, en sorte que l'espace libre devant l'orifice est très petit et constant; grâce à quoi l'évacuation des molécules C volatiles se fait uniquement par diffusion aléatoire, sans autre faussée par les mouvements de convection qui ne manqueraient pas de se produire lorsque varient, soit la barométrique, soit surtout la température du radiateur. Une façon avantageuse de réaliser le bâtonnet sublimable consiste en un empilement de petits disques ou pastilles identiques entre eux Grâce à quoi le relevé périodique opéré par le préposé est un simple comptage du nombre des disques/pastilles consumés, opération aisée et incontestable. Quant au choix du produit chimique sublimable, peu coûteux et solide encore à 750C,il peut se porter sur lenaphtalène, le 1.2.4.5. tétraméthylbenzène, l'hexachloréthane, le 1.2.4.5. tétrachlorobenzène, le paraformaldéhyde etc. L'invention sera mieux comprise et certains détails de réalisation avantageux mis en évidence, par la description d'un exemple de réalisation non limitatif. Dans cet exemple, certains ordres de grandeur dimensionnels seront indiqués, compte tenu de ce que l'optinisation a eu comme effet certaines similitudes difensionnelles entre les différents fabricants, Ces précisions dans le cours de la description ne sont pas limitatives. Cet exemple sera illustré par les deux planches annexées dans lesquelles - Pl. I,Fig 1 représente la vue de l'appareil nu - Pl.I, Fig. 2 est la coupe axiale de l'appareil nu perpendiculai- rement au plan de la Fig. 1 -Pl. II, Fig. 3 représente la lamelle fixe Il - Pl. II, Fig. 4 représente la coupe horizontale de l'appareil installé dans son boitier protecteur, mis en place sur le radiateur. - Pl. II, Fig. 5 est le graphique représentant la forme que doit avoir la fente mobile 2, avec une échelle d'ordonnées très dilatée par rapport à l'échelle des abscisses. Les Fig. 1,2,3,4 sont toutes à la même échelle. Le corps de l'appareil est un tube 1 fermé en haut par un bouchon étanche 2 emmanché à force, portant quatre pointes courtes du coté intérieur au tube. Il renferme un empilement de pastilles 2 de naphtalène C10E8 , à faces planes, toutes identiques, dont le diamètre est très voisin de l'alésage. du tube.Ce tube est enduit d'une mince couche grasse qui s'oppose à ce que les pastilles puissent se sublimer par l*ériPhérie; l'émission de va- peurs de naphtalène est donc produite uniquement par la face su- périeure de la pastille du haut. L'empilement de pastilles est poussé vers le haut par-un piston 4 sous l'action d'un ressort à boudin 2 qui prend appui sur un étrier amovible 6 La base de cet étrier a un trou circulaire pour guider la tige 2 du piston Cette tige porte un repère coloré 8 . Sur une des deux lames verticales de l'étrier 6 est marquée une échelle dont les graduations ont une équidistance égale à l'épaisseur d'une pastille 3( Fig.1). Au fur et à mesure que les pastilles se volatilisent,le repère 8 remonte et défile devant la graduation; le chiffre devant lequel il se trouve indique le nombre de pastilles volatilisées.Le préposé le note dans son relevé, et sait combien il doit rajouter de pastilles pour refaire le pleins Le ressort 7 appuie en permanence la pastille supérieure contre les pointes et la chambre remplie de vapeur saturante est d'un volume réduit et invariable dans le temps. Au niveau de cette chambre, le tube 1 comporte une saillie 9 terminée par une face plane verticale communiquant avec la chambre intérieure par un canal 10; sur cette face plane verticale est collée une lamelle rectangulaire 11 (lamelle fixe) visible Fig. 2 par la tranche et représentée en plan Fig. 3 ; elle est en acier de 0,1 mm d'épaisseur, bien plane, et est percée d'une fente horizontale 28 de quelques mm. de longueur et de 0,2 mm environ de large, positionnée au collage en face du canal 10 Au contact de cette lamelle fixe est appliquée une soconde lamelle 12 (lamelle mobile) ayant aussi 0,1 mm d'épaisseur, la même largeur que la lamelle fixe et subissant une translation verticale proportionnelle à la température (grtce à un dispositif qui sera décrit plus loin) de l'ordre de 0,25 mm / C 0 Dans cette lamelle mobile est découpée une fente verticale 13 de 12 mm de longueur environ, se superposant à la fente fixe 28 et la croisant.La largeur # de cette fente 2 n'est pas uniforme en en sorte que l'orifice formant étranglement pour la diffusion des molécules gazeuses de naphtalène, proportionnel à # est une fonction de la température # 9 pour réaliser une diffusion proportionnelle à (#-20)1,25 , il faut donner à # des variations,en fonction des abscisses prises sur la longueur de la fente 13 représentées par la courbe de la Fig. 5 Un ressort 14 assure, avec un appui léger, le bon contact entre les deux lamelles au droit de la fente 28 Le déplacement vertical de la lamelle mobile 12 proportionnellement à la température est réalisé grâce à un tube vertical 12 de 6 mm de diamètre intérieur et 80 mm de long, fermé à son extrémité inférieure par un bouchon vissé 16 ; il contient un liquide dont la haute viscosité est peu sensible à la température, une huile méthylsilicone de 50 csk du commerce. Dans ce liquide plonge une tige chromée 18 de 3 mm de diamètre, coulissant dans un joint à lèvres ébagées 19 , d'un modèle courant en hydraulique, assurant une étanchéité parfaite, maintenu par le chapeau vissé à à l'extrémité inférieure de la tige, une rondelle ajourée 13 assure son guidage.Le chapeau 17 est surmonté d'un manchon de feutre 20 qui empêche les poussières déposées sur la tige d'atteindre le joint. Les tubes 1 et 15 sont solidaires par deux colliers de jumelage 21 et 22, le collier supérieur 21 assurant le dégrossissage à 1 mm près du positionnement relatif des deux tubes dans le sens de la hauteur. L'extrémité supérieure de la tige 18 est prolongée par une rallonge 24 qui porte la lamelle mobile 12. Tige et rallonge ont des filetages inverses et sont engagées dans un écrou 25 qui assure le réglage fin de la position correcte de la lamelle mobile. Pour assurer ou vérifier à 1 ou 20C près ce réglage correct, la lamelle 12 est entaillée sur aes cotés latéraux de onze fentes telles que 26 de 0,5 mm de large, six d'un coté et cinq de l'autre.et marquées 10, 12, 14,... 28, 30. La lamelle fixe 11 a elle aussi onze fentes 27 (Fig.3) avec un écartement légèrement différent des fentes 26, la différence correspondant au déplacement de la lamelle pour un changement de température de 20C, en sorte que, selon la température, c'est un couple ou un autre de fentes qui coIncident. Si par exemple la température ambiante est de 180C au moment du réglage, on agira sur l'écrou 25 jusqu'à amener la fente marquée (18)en face de son homologue de la lamelle fixe, ce qui se constate en regardant à contre-Jour. L'appareil est logé dans un boitier constitué de deux parties 30 et 31 qui ont, l'une et l'autre,un fond et un plafond, réalisées en t81e emboutie (Fig. 4). Le boitier gauche 31 a deux paliers, avant et arrière, dans lesquels est engagé un axe 2 terminé par une tete 2 dont la fente permet de faire pivoter cet axe 32 de 1800. Ce pivotement amène deux cames QE et 34 à occuper deux positions: l'une, représentée Fig.4, écarte les deux demiboitiers, qui sont ajourés d'un évidement latéral rectangulaire, et viennent se bloquer contre les colonnes tubulaires 29 de deux éléments consécutifs du radiateur.Sous la tête 39 de l'axe, est soudé un bras 35 qui, en position "bloqué", se présente en face d'une patte 36 solidaire du boitier gauche; le bras et la patte ont chacun un trou et ces trous se font face, permettant la mise en place d'un fil de plombage. Quand le préposé déplombe, une rotation de 180 de la tête 39 fait effacer les cames et le demiboitier 30 peut coulisser vers la ganche, ramenant la largeur hors tout à une valeur inférieure à l'écartement entre colonnes ( en général voisin de 25 ou 30 mm). Le préposé peut alors tirer à lui le boitier pour relever la consommation, refaire le plein de pastilles de naphtalène, vérifier le réglage st, au besoin, le retoucher. L'appereil est fixé sur le demi-boitier gauche par une pince non représentée d'où on peut le retirer. Pour que la température de l'appareil soit aussi proche que possible de celle du radiateur, les parois et les fonds des demiboitiers sont protégés par un revêtement isolant : intérieur 37 sur le boitier gauche 31, intérieur aussi sur les parois du boitier 30, sauf aux endroits où ce revêtement rendrait impossible le coulissement; là on pose un revêtement isolant extérieur 38 . D'autres modes de réalsiation pouvent être conçus sans sortir du cadre de l'invention; par exemple, le mouvement de la lamelle mobile peut être un pivotement au lieu d'une translation, les déplacements de cette lamelle commandés par un bilame ou une capsule romplie de gaz, ect.. , ces variantes restant dans le cadre de l'invention. C'est ainsi qu'une version partioulièrement avantageuse (non figurée) consiste à substituer au cylindre hydraulique 15 un bilame vertical dont l'extrémité mobile est à peu près au niveau de de l'orifice 10. La lamelle fixe 11 (Fig.3) est positionnée à 90 dans le plan de la Fig.3, donc avec sa fente 28 verticale. Cette lamelle porte dens axes saillants et courts 40 et 41 La lamelle mobile 12, pivotée de 90 , donc avec sa fente 13 horizontale,a une rainure de guidage où sont engagés les axes 40 et 41, maintenant les fentes en face. Une glissière verticale, à une extrémité de la lamelle fixe,assure son mouvement horizontal sous l'action d'un petit axe porté par l'extrémité mobile du bilame dont le mouvement décrit une courbe a tangente médiane horizontale. REVENDICATIONS 1 - Appareil destiné à mesurer, selon une cotation convention nelle, la quantité totale de chaleur fournie par un radiateur à circulation de fluide chaud,entre le début et la fin d'une pério de de durée arbitraire, cet appareil étant constitué essentiel lement d'un récipient 8tanche contenant un corps chimique qui a, dès la température ordinaire, une tension de vapeur appréciable, ce récipient communiquant avec l'atmosphère par un orifice dont les dimensions varient en fonction de la température suivant une loi déterminée, ledit appareil étant complété par un organe dont une dimension varie avec la température et modifie l'orifice, ledit appareil étant autonome et amovible, mais installé au con- tact du radiateur durant toute la période où il totalise le chauffage, la mesure fournie par cet appareil étant la perte de matière du corps chimique entre le début et la fin de la période de mesure. 2 - Appareil selon la revendication 1 dans lequel le récipient est un tube, le corps chimique est à l'état solide sous la forme d'un bâtonnet cylindrique de diamètre égal, aux Peux près, à l'alésage du tube. 3Appareil suivant la revendication 2 caractérisé, d'une part en ce que le bâtonnet est constitué d'un empilement de rondelles cylindriques superposées, toutes identiques entre elles-et, d'autre part, par des moyens protecteurs interposés entre l'empi lement de rondelles et la paroi interne du tube pour empêcher ces rondelles de se vaporiser latéralement. 4 - Appareil selon la revendication 3 comportant un piston muni d'une tige, actionné par un ressort, qui pousse constamment l'empilement de rondelles en sorte que la rondelle supérieure soit au contact d'une butée voisine de l'orifice de mise à l'air libre, l'enfoncement progressif de la tige étant mesuré au moyen d'une graduation dont les repères ont un espacement égal à la hauteur d'une rondelle. 5 - Appareil selon une des revendications 1,2,3,4 caractérisé en ce que l'orifice variable de mise à l'air libre est l'aire commune à deux fentes superposées qui se croisent, ces fentes étant découpées dans deux surfaces maintenues en contact intime, la première fente étant fixe et en communication avec la cavité gazeuse du récipient, la seconde fente communiquant avec l'air ambiant et ayant, dans le sens de sa longueur, une largeur variable suivant une loi déterminée, la surface dans laquelle est découpée cette seconde fente occupant, sous l'action de l'organe sensible à la température, une position mobile qui fait varier le point où cette seconde fente croise la fente fixe. 6 - Appareil selon la revendication 5 dans lequel les surfaces en mouvement relatif out, l'une et l'autre, des perçages appariés disposés de telle sorte que, pour une valeur ronde de la température ambiante, la position de la surface mobile amène un de ses perçages, bien déterminé, à se présenter en face du per çage apparié de la surface fixe, chaque perçage étant marqué d'un chiffre indiquant la température pour laquelle il y a cofncidence, l'appareil étant complété de moyens de réglage permettant d'assurer cette coîncidence. 7-Appareil selon une des revendications 1,2,3,4,5,6 dans lequel l'organs assurant le déplacement de la fente mobile en fonction de la température est une tige dont une extrémité plonge dans du cylindre dont le diamètre intérieur est plus grand que le diamètre de la tige, rempli d'un liquide, l'étanchéité étant assurée par un joint de coulissement de la tige 8-Appareil selon les revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que l'organe assurant les déplacements de la fente mobile en fonction de la température est un bilame dont l'extrémité mobile command directement les déplacements d'une lamelle mince et plane dans laquelle est découpée la fente mobile, cette lamelle étant pourvue de moyens de guidage 9- Dispositif constitué par un appareil selon une des revendications 1,2,3,4,5,6,7,8 enfermé dans un boitier protecteur pouvant s 'insérer entre deux éléments du radiateur, ce boitier compor tant des moyens pour l'assujétir dans sa position, et protégé par un isolant thermique sur ses parties qui ne sont pas au contact du radiateur et muni d'un plombage empêchant que le boitier puisse être ouvert ou déplacé clandestinement.