Brevet FR2519758A1 — publié le 19830718

On connait une catégorie d'appareils utilisés pour répartir éqpitablement le coût d'un chauffage collectif entre ses divers usagers, le principe de ces appareils consistant à fournir pour chaque radiateur individuellement une mesure q telle que, à chaque instant, d4/t soit égal (à un facteur contant près) à:: étant une température d'ambiance normale fixée une fois pour toutes, voisine de 19 C, 9 la température du composant de l'appareil qui détermine la mesure.et C un coefficient dit "variance relative de température" dépendant de l'installation de l'appareil sur le radiateur et exprimant le décalage qui existe entre 8 et la température réelle T de la surface radiante, ce coefficient étant nul Si 0= r L'intérêt de tels appareils découle de ce que t exprimé par la formulation ci-dessus représente avec une exactitude convenable la quantité de chaleur émise par unité de surface du radiateur pendant une durée quelconque, un an par exemple, cette exactitude étant toutefois médiocre si le coefficient de va rianceC/est élevé, c'est à dire s'il n'y a pas à la fois bonne transmission de chaleur entre le radiateur et le composant sensible et bon isolement thermique de ce composant autour de ses parties soumises à une déperdition de calories. On sait qutil existe un mode particulier de réalisation de ce genre d'appareils, constitué essentiellement d'un réservoir contenant un liquide visqueux convenable, ce réservoir surmon-tant un tube vertical gradué qui recueille le liquide s'écou lant par gravité du réservoir au travers d'un capillaire à faible tolérance, constitué par exemple par un tronçon débité dans une baguette de verre utilisée pour la fabrication des tiges de thermomètres de précision, médicaux ou autres. Dans ce mode de réalisation connu, la baguette du capillaire est logée à l'intérieur de l'appareil et traverse la cloison étanche séparant le réservoir et le tube gradué superposés. a présente invention concerne un perfectionnement au mode de réalisation ci-dessus, caractérisé essentiellement par le fait que le tube capillaire est extérieur au réservoir et au tube gradué et que les moyens d'installation de l'appareil sur le radiateur sont agencés de telle sorte que ce capillaire soit placé tout contre la paroi radiante sur toute sa longueur et enrobé d'un calorifugeage, ce qui améliore la précision en conférant au coefficient c une valeur nettement plus faible que lorsque le capillaire est séparé de la surface radiante par le corps de l'appareil, ce qui entraine la nécessité d'un calofugeage bien plus important et un encombrement peu compatible avec l'exLguité de la place disponible.De plus, cette disposition améliore la fidélité dans le temps de l'appareil puisque le liquide n'est porté à la température du radiateur qhe durant son transit par le capillaire, soit une minute environ par an; ainsi, sa dégradation sous 11 effet de la chaleur n'est plus à redouter. Selon une variante avantageuse de l'invention, qui tient compte de ce que les capillaires ne peuvent pas aisément être réalisés avec une face extérieure plane, le flux thermique entre la surface du radiateur et le capillaire est amélioré par l'interposition d'une baguette métallique profilée qui soit en contact intime à la fois avec le tube capillaire et la surface radiante, contacts enduits d'un liant liquide ou pâteux dont la conductivité thermique est améliorée en lui incorporant une poudre métallique fine. lie tube capillaire et la profilé sont protégés par un habillage calorifuge. D'autres particularités avantageuses de l'invention seront mises en évidence par la description d'un mode de réalisation donné comme exemple non limitatif, illustrée par la Planche unique annexée sur laquelle : Fig. I représente la coupe verticale de l'appareil nu. Fig. 2 est la coupe horizontale suivant le plan bb' de l'appareil installé sur un radiateur à colonnes, à une échelle un peu dilatée par rapport à la Fig. 1 Fig. 3 , à même échelle que Fig. 2 , est la coupe horizontale du réservoir suivant le plan aa'; le plan vertical de coupe décalé ee' est celui de la Fig. 1 Fig. 4 , à même échelle que Fig. 3, montre l'interrupteur de débit suivant la coupe verticale dd' de cette Fig. 3 Fig. 5 , à même échelle que Fig.1, représente en coupe verticale une variante du réservoir. te tube de verre calibré 1 (Fig.l) recueille le liquide Il contenu dans le réservoir 3 qui s'écoule lentement par le capillaire 2 sous l'effet de la pression hydrostatique. La quantité de liquide recueilli est lue sur une écuelle 2 dont la graduation sera précisée plus loin. vLe réservoir 2 est en polyéthylène moulé, emmanché sans åeu sur le tube 1. Les parties supérieures du réservoir et du tube communiquent par une cheminée 4 de hauteur suffisante pour dépasser le niveau maximal du liquide Il dans le réservoir 3 Ce réservoir est fermé par un couvercle étanche et expansible Le fond du réservoir 2 est percé, tout près de la paroi latérale, d'un orifice débouchant par un raccord 6 dans lequel est emmanchée la baguette de verre 7 percée axialement du capillaire.A son autre extrémité, cette baguette 7 s'emmanche dans un raccord inférieur venu de moulage avec la pièce 8 en poîy- éthylène qui constitue capuchon inférieur du tube I et dont le fond a le même diamètre intérieur que le tube 1 et le prolonge. Un piston libre à lèvres 2 assure l'étanchéité au bas du tube 1 ;il peut coulisser à frottement doux dans le tube ou dans son prolongement du capuchon 8. Pendant toute la saison de chauffage, ce piston 2 est en butée inférieure,comme représenté Fig.l . Lorsque le préposé aux relevés annuels a lu le niveau du liquide sur la graduation 2, il introduit une tige terminée en T dans l'évidement du piston 2 et le pousse à fond vers le haut ; le liquide est réinjecté ainsi par la cheminée 4 dans le réservoir 5 ; le couvercle expansible 5 se gonfla sous l'effet de la surpression.En ramenant alors, grâce à la tige en T, le piston 8 en position basse, le couvercle s'aplatit et le niveau est ramené à zéro dans le tube gradué 1, l'origine de la graduation 2 tenant compte du petit volume de liquide resté dans la cheminée 4 Le liquide Il est un fluide très visqueux, tel que sa viscosité absolue P exprimée en centipoises suive en fonction de la température des variations aussi proches que possibles de la forme v = KÀee.)4'o Ces variations, reportées sur un diagramme ASTM de WALTHER donnent un tracé à pente légèrement décroissante en fonction de . - Cette condition est remplie de façon satis- faisante, soit par un mélange dosé d'huile de ricin et d'une huile minérale épaisse appropriée, soit par certains polymères de synthèse purs ou mélangés. Suivant l'invention, on peut accroitre artificiellement la viscosité du liquide - ce qui présente des avantages - en diluant dans le liquide une poudre très fine d'une substance ayant une densité proche de celle du liquide; cette variante peut conduire à utiliser des produits qui, pour les températures voisines de 40 C, n'ont plus une rhéologie strictement newtonienne, ce qui n'est pas prohibitif. te débit instantané du liquide dépend de la pression hydrostatique, donc de la hauteur atteinte par le liquide sur la graduation; on élimine l'effet de cette variable en établissant cette graduation suivant une loi convenable : en particulier, si le réservoir 2 est à section constante à tous les niveaux, l'échelle est logarithmique. Si le capillaire est débité dans une longue baguette de verre telle que celles utilisées pour fabriquer les tiges de thermomètres de précision, le calibre du capillaire ne peut, en l'état actuel de la technique, être réalisé avec une très grande précision relative, de l'ordre de 1 , mais on peut par contre connaitre aisément ce calibre avec cette précision pour chaque baguette individuellement, une baguette permettant d'avoir 10 ou 20 capillaires. A la suite de ce calibrage individuel, on répartit ces baguettes en lots homogènes, chacun groupant les baguettes ayant un calibre nominal connu à une faible tolérance près.Suivant l'invention, on compense la disparité des divers lots par l'un ou l'autre des deux procédés ci-dessous - soit en débitant chaque lot à une longueur déterminée, qui varie d'un lot à l'autre, - soit en appariant chaque lot à une échelle de graduation qui varie d'un lot à l'autre. Moyennant les précautions exposées ci-dessus concernant le liquide, la remise à zéro et le capillaire, le niveau du liquide lu lors d'un relevé représente la consommation de chaleur selon la formule de base, depuis le relevé précédent. Si aucune précaution spéciale n'était prise, le liquide continuerait à s'écouler alors que le radiateur n'émet plus de chaleur, ce qui fausserait les mesures. On peut atténuer cet inconvénient en incorporant au liquide un additif qui, en dessous de 400C, lui confère un comportement rhéologique plastique. On peut aussi le supprimer en arrêtant le débit pour une température de l'ordre de 30 ou 3oC. A cet effet, on rajoute au réservoir 3 un dispositif ( Fig. 3 et 4 ) constitué d'une plaquette métallique mî dont une extrémité porte un embout 18 de même diamètre que la baguette capillaire, percé d'un canal axial et emmanché à force dans le raccord 6, ce canal permettant Zu liquide d'accéder au capillaire; entre cet embout 18 et l'entrée du capillaire est interposé un flan 22 découpé dans une toile métallique inoxydable à mailles de 30 w fu commerce pour arrêter toute impureté qui pourrait obstruer le capillaira A A l'extrémité :ppppés. de la plaquette est aménagée une fente 19 dans laquelle on insère l'extrémité d'une bilame 20 dont l'autre extrémité porte un pointeau 21 .La fente JI est plus large que l'épaisseur de la bilame qui peut donc s'y placer avec un certain jeu; quand on assemble plaquette et bilame, on garnit au préalable la fente 19 d'une colle époxyde et on positionne la bilame de façon que le pointeau conique 21 obstrue l'entrée du canal et on la maintient en cette position par un léger pinçage; si donc on effectue le durcissement du collage à 350C, ce sera à cette température que s'ouvrira ou fermera le passage du liquide , selon que l'appareil s'échauffe ou se refroidit. Entre le capillaire 7 et la paroi du radiateur à colonnes 14 est intercalé un profilé étiré métallique 12 (Fig.2) en contact intime avec l'un et l'autre, de faible épaisseur; pour faciliter au maximum le transfert thermique entre radiateur et capillaire, les surfaces en contact sont enduites préalablement d'une mince couche liquide ou pâteuse dont la conductivité estaméliorée en incorporant à cet enduit de la poudre d'aluminium très fine. Pour que la conductivité thermique se fasse bien sur toute la longueur du'profilé 12, on le réalise en plomb; après enduction d'un liant adhésif sur le coté à appliquer contre le radia téur, on plaque le profilé contre le radiateur avec un outil qui exerce une pression en prenant appui sur la colonne chauffante voisine 13, cette pression étant exercée par un rebord semi-circulaire épousant le profil de la baguette capillaire 2 L'ensemble du spillaire 7 et du profilé est appliqué sur toute sa hauteur contre la colonne chauffante 14 par une lame ressort 16 dont les deux rebords sont galbés pour prendre appui: le rebord de gauche sur la colonne voisine 13 du radiateur le rebord de droite sur une gouttière protectrice 15 qui entoure le capillaire 7 et le profilé 12 et les appuie contre le radiateur. L'intérieur de la gouttière est garni d'un matériau calorifuge 26 (kapok, matériau synthétique filé ou expansé...) L'appareil doit être protégé contre toute manoeuvre, intentionnelle ou non, qui en fausserait les indications; à cet effet, trois précautions sont prises 10 / Le ressort 16 est maintenu en position inamovible par un plombage (non représenté) 20 / te capuchon inférieur 8 du tube gradué (Fig.1) porte deux pattes, chacune percée d'un trou; quand le préposé a effectué son relevé et ramené le piston 2 en position basse, il enfile dans ces trous une barrette en matériau thermodurcissable cassant dont les bords sont découpés en profil de crémaillère qui empêche par sa présence qu'on puisse actionner le piston i; à chaque relevé, le préposé doit briser cette sécurité et la remplacer par une barrette neuve. 30 / Il serait possible de fausser le débit du liquide en diminuant la température du capillaire par des injections répétées d'eau dans le calorifugeage 26; pour déceler cette éventualité le calorifugeage est mélangé ou teint avec une substance dont la couleur est changée ou entrainée par lavage : la gouttière est donc en matériau transparent moulé ou extrudé résistant sans déformation à une température de 750C ( polycarbonate) On peut concevoir de nombreuses variantes sans sortir du cadre de l'invention : le mode d'installation décrit plus haut devra, par exemple, être différent pour un radiateur à surface plissée. De même, on peut concevoir une autre réalisation du réservoir, selon Fig.5 : la cheminée est supprimée et le sommet du tube 1 se situe au dessus du niveau maximal du liquide, terminé par une rondelle percée 25 que l'on peut d'ailleurs supprimer si la tige-poussoir du piston a un limiteur de course. te réservoir 23 est d'une seule pièce avec un dôme déformable 24 On peut aussi automatiser et mémoriser les relevés, d'une part grâce à une graduation en caractères magnétiques, et d'autre part en mettant en suspension dans le liquide une fine poudre magnétique qui permet à une tête de lecture d'identifier la dernière graduation dépassant le niveau liquide.. REVENDICATIONS 1 / Appareil qui, fixé sur un radiateur de chauffage, fournit une mesure de la quantité de chaleur émise par ce radiateur pendant une période quelcmnque, cet appareil étant constitué d'un réservoir contenant un liquide visqueux approprié qui s'écoule par gravité dans un tube gradué situé sous le réser-voir, la quantité de liquide écoulé dans le tube gradué fournissant la mesure recherchée, ledit appareil étant caractérisé d'une part en ce que l'écoulement du liquide s'opère par un capillaire calibré situé à l'extérieur du réservoir et du tube et, d'autre part, en ce que l'installation de l'appareil sur le radiateur est telle que ce capillaire se trouve plaçé tout contre la surface radiante et équipé de moyens de calorifugeage de telle sorte que l'écart de température entre ce capillaire et la smrface radiante soit faible. 2 / Appareil selon la revendication n01: caractérisé en ce qu'il comporte une pièce métallique intermédiaire assurant un contact intime aveu la surface du radiateur d'une part et, d'autre part la surface extérieure du capillaire, ces contacts étant enduits d'une mince couche d'un liant fluide interposé. 3 / Appareil selon la reuendication nO 2-caractérisé en ce que l'on incorpore au liant une fine poudre métallique qui améliore sa conductivité thermique. 4 / Appareil selon une des reVendications nO 1,2 ou 3 caractérisé en ce que l'on ajoute au liquide visqueux qui s'écoule par le capillaire une poudre solide très fine ayant une densité voisine de celle du liquide en sorte que la viscosité en soit accrue. 5 / Appareil selon une des revendications 1,2,3 ou 4 caractérisé en ce que l'étanchéité du fond du tube gradué est assurée par un piston pouvant être remonté ou redesendu au moyen d'un outil approprié, la remontée de ce piston jusqu'à sa position limite ayant pour effet de refouler le liquide contenu dans le tube gradué vers le réservoir supérieur, ce refoulement se faisant par un orifice situé au dessus du niveau maximal du liquide dans le réservoir. 6 / Appareil selon la revendication n05 caractérisé par l'ád- jonction d'une pièce mise en place sous,le piston agencée de telle sorte que cette mise en place soit irréversible et s'oppose à la manoeuvre du piston, qui n'est possible qu'après rupture de ladite pièce. 7 / Appareil selon une des revendications 1,2,3,4,5 ou 6 caractérisé par l'adjonction d'une pièce comportant un canal situé sur le trajet découlement du liquide visqueux, ladite pièce servant aussi de support à une bilame terminée par un pointeau fermant l'entrée du canal lorsque la température de la bilame s'abaisse en dessous d'un seuil impliquant que le radiateur n'émeut plus de chaleur. 8 / Appareil selon une des revendications 1,2,3,4,5,6 ou 7 caractérisé en ce que les tubes capillaires, après essai individuel préalable, sont répartis suivant leurs calibres en un certain nombre de lots distincts, les capillaires de chaque lot étant coupés à une longueur qui varie d'un lot à l'autre. 9 / Appareil selon une des revendications 1,2,3,4,5,6 ou 7 caractérisé en ce que les tubes capillamres, après essai individuel préalable, sont répartis suivant leurs calibres en un certain nombre de lots distincts, l'ensemble des capillaires d'un même lot étant apparié à une échelle de graduation unique qui varie d'un lot à l'autre.