Brevet FR2500626A1 — publié le 19820827

On connait des appareils dits "évaporateurs répartiteurs de frais de chauffage qui, installés au contact d'un radiateur alimenté par une chaudière collective, fournissent en fonction de la température de ce radiateur une indication mesurable ( basée sur la vitesse d'évaporation d'un liquide volatil ) servant de base pour déterminer la quote-part de ce radiateur dans le coût global du combustible consommé. Les indications d'un tel appareil ne peuvent fournir une base équitable que dans la mesure où la vitesse d'évaporation suit, en fonction de la température de surface e du radiateur, une loi de la forme (e)- (0-0)t où rit est un exposant voisin de 1,3 et 0 une température conventionnelle d'ambiance raisonnable, voisine de 2O0C. Or, il n'existe pas de corps chimique dont la tension de vapeur W suive, en fonction de la température, une loi compatible avec l'expression t(6) dans toute la gamme de températures possibles pour un radiateur à circulation d'eau,qui va approximativement de 400C à 8O0C. Dans la partie haute de cette gamme, la pente de la courbe w(S) est beaucoup trop forte par rapport à sa valeur dans la partie basse. La présente invention concerne un "évaporateur" perfectionné donnant, dans toute la gamme de températures indiquée ci-dessus, un débit qui suit avec un faible écart la loi trou L'appareil suivant l'invention est constitué d'un tube gradué transparent fermé à son extrémité inférieure, contenant un liquide volatil dont les vapeurs suivent un certain circuit avant de s'échapper à l'air libre; ce circuit comporte une portion sensiblement horizontale constituant point bas par rapport à la partie qui la précède et à celle qui la suit. A cette portion basse est raccordée une tubulure descendante aboutissant à un réservoir étanche, rempli d'un liquide dit "correcteur" , d'une autre nature que le liquide évaporateur. Tant que la température 6 de l'appareil est inférieure à un certain seuil i, les vapeurs volatiles s'échappent à l'air libre par un circuit dont les caractéristiques dimensionnelles restent invariables; mais, au dessus de la température g ,par effet de la dilatation thermique du liquide correcteur, ce dernier pénètre dans la portion basse du circuit et diminue la section de passage offerte à l'évacuation des vapeurs et, au fur et à mesure que la température s'élève, en restreint le débit; cet effet compense, IIoyennant un traça et un dimension- nement convenables du circuit, l'excès de débit imputable à l'allure des variations de U . Cette augmentation locale de la résistance offerte à la diffusion des vapeurs volatiles ne peut donner un effet compensateur correct que si la résistance à la diffusion provenant des autres parties du circuit est un invariant : ce n'est pas le cas avec les évaporateurs actuellement connus dont le tube a une section très faible et où la résistance croit au fur et à mesure que baisse le niveau du liquide, ce qui nécessite une graduation non linéaire. Il est donc nécessaire, dans l'appareil suivant l'invention, de donner au tube gradué une section plus large et, corrélativement, d'utiliser un liquide plus volatil : celà permet une graduation quasi-linéaire. Il est également nécessaire que le liquide régulateur soit non volatil, chimiquement neutre vis à vis du liquide évaporateur et non-solvant pour ses vapeurs. Dans un mode de réalisation avantageux, on utilisera le mercure; mais étant donnés son prix élevé et son faible coefficientde dilatation, on garnira le réservoir compensateur d'un liquide organique courant dont la dilatation sera transmise au circuit correcteur par l'intermédiaire d'une petite quantité de mercure qui sera seul au contact des vapeurs. L'invention sera mieux explicitée, et certaines particularités mises en évidence par un exemple non limitatif de réalisation illustré par la Planche annexée sur laquelle -Fig.1 représente l'appareil en coupe verticale selon un plan passant par l'axe du tube évaporateur et par l'axe du réservoir (bien que, en fait, ces deux plans soient légèrement décalés) - Fig.2 représente la coupe par le plan AA' de la pièce 20 qui se met en place dans le logement 4 de la Fig.1 ; 11 échelle de cette Fig. est dilatée environ dans le rapport 3/1 par rapport à la Fig.1. - Fig.3 est la coupe de la même pièce 20, à la même échelle que Fig.2 , suivant le plan BB'de cette Figure. Les valeurs numériques qui pourront etre données dans la description qui suit ne sont qu'approchées et non limitatives. Le tube gradué 1 en verre, de 3 mm de diamètre intérieur, contient, comme liquide volatil 2 de l'acide acétique pur, qualité commerciale,avec un colorant non volatil; la graduation est linaire. L'extrémité supérieure du tube est raccordée de façon étanche au circuit d'évacuation des vapeurs dont l'enveloppe est constituée par un boitier 3 en matière plastique moulée; la partie terminale descendante 2 de ce circuit communique avec l'air libre par un étranglement 6 constitué par un tube d'acier calibré de 1 mm2 de section, analogue à ceux utilisés pour les aiguilles hypodermiques. La partie dont le rôle est de réguler le débit en fonction de la température se met en place dans un logement de forme parallélipipédique 4 venu de moulage avec le boitier 2; elle y est fixée rigidement sans jeu ni fuites. Cette partie régulatrice est une pièce 20 moulée sus pression avec la tolérance de 0,01 mm que l'on peut obtenir avec ce procédé de fabrication. Elle est représentée à plus grande échelle Fig.2 , suivant le plan de coupe AA' de la Fig,7, La coupe de la même pièce 20 suivant le plan BB' est donnée Fig.3 Les vapeurs émises par l'acide acétique pénètrent par la cheminée 21 et suivent, à l'intérieur de la pièce 20, un circuit enU 7 pour ressortir par la cheminée 22 qui aboutit à la partie 2 terminale du boitier 2 . L'élément de circuit 7 a 1 mm de large, 5 mm de haut et sa longueur totale développée est de 20 mm .Son étanchéité est assurée sur la face supérieure de la pièce 20 par un couvercle 18 qui s'emboite dans le boitier 2 et dont les dimensions sont suffisantes pour permettre la mise en place de la pièce 20 dans son logement 4; ce couvercle est pourvu, sur sa face interne, d'une garniture élastique d'étanchéité 23 . Au point où le circuit 2 rebrousse, la pièce 20 est percée d'un orifice 8 qui est le débouché supérieur d'un petit conduit vertical venu de moulage avec la pièce 20; ce conduit sort sous le boitier 2; dans son prolongement se trouve un tube de faible section 2 qui plonge jusqu'au fond d'un réservoir étanche 10 de quelques cm3, rempli de toluène avec, en plus, une petite quantité de mercure, juste suffisante pour que le bssdu tube 2 y soit immergé.Une vis Il permet de faire varier la capacité du réservoir et de régler ainsi le niveau du mercure dans le tube 2 Entre le tube 2 et le conduit 8 est interposé un tube de verre 12 portant un repère gravé 13 ; en dessous de son extrémité supérieure, le tube 2 a un renflement 24 tour que, lors des manipulations, le mercure ne s'échappe pas, on désolidarise de l'appareil le sous-ensemble constitué par le réservoir 10, le tube 9 et le segment de tube de verre 12 et on obture ce dernier par un bouchon spécial. L'appareil fonctionne de la façon détaillée ci-dessous les variations de la tension de vapeur Z de l'acide acétique avec la température sont telles que, entre 400 et 550C environ, le débit de vapeurs suit la loi t (e) avec un écart assez faible pour que l'intervention du dispositif correcteur ne soit pas nécessaire; le réglage est donc fait ( on verra comment ) de sorte que le mercure ne pénètre pas dans le circuit2 en dessous de cette température.Au dessus de 550C le mercure se répand dans la partie basse du circuit 7 et diminue phogres- sivement sa section de passage, jusqu'à la réduire au 1/3 environ de sa valeur initiale pour 80 C, ce qui maintient le débit de vapeurs dans des limites cmnvenables. Le réglage initial de l'appareil se fait comme suit : après avoir injecté dans le réservoir 10 par le trou de remplissage 19 des quantités bien déterminées de mercure et de toluène et vidé l'air avec la vis 11, on obture le trou 19 et on raboute au reste de l'appareil,puis on agit sur la vis Il pour amener le niveau du mercure sur le repère 13 : c'est à ce niveau que devra affleurer le mercure pour une température déterminée, 4500 par exemple. Connaissant la température du local où il opère, le régleur sait, par un tableau, de combien de tours il devra dévisser la vis Il pour que le réglage soit correct. Le même processus vaut pour les réglages après-vente. Pour les radiateurs installés dans des locaux exigus et mal ventilés, l'odeur vinaigrée des vapeurs acétiques peut être mal supportée : il suffit alors dé faire déboucher le tube 6 dans une cartouche garnie de craie en gros grains, efficace pendant un long délai. Le préposé à la surveillance de cet appareil peut refaire le plein sans le retirer de son emplacement : l'extrémité inférieure du tube 1 est fermée par un bouchon élastique 16 percé d'un orifice dilatable qui permet d'introduire la pointe d'une seringue et se referme après,par auto-serrage. L'acide acétique ayant une faible tension superficielle pourrait suinter par l'orifice refermé; mais le fond du tube contient une petite quantité de mercure 17 qui ne peut franchir ce passage. Tout l'exposé a été fait en supposant que la température de l'appareil était égale à celle 0 du radiateur; en fait, elle lui est inférieure, et de la forme #'= &alpha; # + (1-&alpha;)#0, le coefficient &alpha; étant un peu inférieur à 1 . On peut considérer qu'un assortiment de 5 valeurs échelonnées pour i couvre sans erreur prohibitive la totalité des cas. Pour chacune de ces 5 valeurs, l'adaptation de l'appareil s'opère ainsi 10 / On modifie, de fabrication, la valeur de la dilatation du du liquide du réservoir en y introduisant, avant remplissage, une bille métallique de grosseur convenable : le réservoir reçoit une des cinq marques distinctives. 20 / Le régleur change la valeur de G, : au lieu d'un tableau à une seule colonne, il en a un de cinq colonnes. REVENDICAXIONS 1 / Appareil destiné à déterminer la quote-part des frais de chauffage collectif attribuable à un radiateur sur lequel l'appareil est installé, caractérisé en ce qu'il comporte d'une part, un tube gradué (1) contenant un liquide volatil (2) dont les vapeurs s'échappent à l'air libre en parcourant un certain circuit et, d'autre part, une capacité fermée (10) remplie d'un autre liquide et reliée par une tuyauterie (9) à un certain point bas (8) du circuit d'évacuation des vapeurs en sorte que, au dessus d'une valeur déterminée de la tempéra- ture, le second liquide se répand, par dilatation thermique, dans une portion (7) du circuit d'évacuation des vapeurs et en diminue la section de passage dans une proportion croissante avec la température, le circuit d'évacuation des vapeurs étant trqcé de telle sorte que la portion (7) rétrécie par le tropplein soit bien délimitée. 2 / Appareil selon la revendication n 1, caractérisé en ce que, d'une part, le fond de la capacité (10) contenant le liquide dilatable est occupé par du mercure et, d'autre part, le début de la tuyauterie (9) amenant le trop-plein de liquide dans le circuit (7) d'évacuation des vapeurs débouche dans la partie occupée par le mercure, en sorte que les vapeurs volatiles sont en contact avec le mercure uniquement, 3 / Appareil selon l'une des revendications nO 1 ou 2 utilisant comme liquide volatil de l'acide acétique. 4 / Appareil selon l'une des revendications nO 1,2 ou 3 dans lequel une portion (12) de la tuyauterie (9) amenant le liquide dilatable vers le circuit d'évacuation des vapeurs est en matière pransparente, avec un repère traçé (13) 5 / Appareil selon l'une des revendications nO 1,2,3 ou 4 dans lequel la capacité (10) contenant le liquide dilatable est équipéede moyens réglables (11) permettant de produire de petites variations de son volume intérieur. 6 / Appareil selon une des revendications n0 1,2,3,4 ou 5 dans lequel le tube (1) de liquide volatil est fermé en bas par un bouchon élastique (16) percé d'un trou permettant l'introduction d'une seringue et se refermant après par auto-serrage et, d'autre part, ce tube contient,au fond, une petite quantité d'un liquide non miscible au liquide volatil et non mouillant. 7 / Appareil selon l'une des revendications nO 1,2,3,4,) ou 6 dans lequel l'évacuation des vapeurs volatiles aboutit à un récipient ouvert à l'air libre et contenant un corps solide granulé absorbant ces vapeurs par réaction chimique, ce récipient étant amovible et remplaçable. 8 / Appareil selon l'une des revendications 1,2,3,4,5,6 ou 7 caractérisé en ce qu'on place, de fabrication, des éléments d'un volume déterminé d'un matériau à faible coefficient de dilatation dans la capacité affectée au liquide dilatable, le résultat étant de diminuer le volume offert au liquide dilatable.