Brevet FR2513974A1 — publié le 19830408

CUVE MUNIE D'UN DISPOSITIF DE COMPENSATION DE LA DILATATION DU FLUIDE QU'ELLE CONTIENT La présente invention se rapporte à une cuve prévue pour contenir un fluide et être fermée, du type muni d'un dispositif de compensation de la dilatation du fluide. De telles cuves sont utilisées, par exemple, pour faire fonctionner des circuits électroniques de puissance dans un bain d'huile. Ces cuves sont utilisées complètement fermées et il s'y produit une dilatation du fluide sous l'effet de l'augmentation de température due au fonctionnement des circuits électroniques qui sont plongés dans ce fluide. Les dispositifs de compensation de ces cuves sont destinés à éviter que la dilatation du fluide entraîne une détérioration, voire une explosion de la cuve. Comme dispositif de compensation, il est connu d'utiliser un vase d'expansion extérieur à la cuve et relié à cette dernière par un conduit. Cette premiere solution est chère et conduit à un matériel encombrant. Il est également connu de ne pas remplir complètement la cuve avec le fluide afin de laisser subsister un volume d'air qui compense, en se comprimant, la dilatation du fluide. Mais le remplissage de la cuve doit 'être fait avec soin car si le fluide doit être en quantité suffisante pour que les circuits électroniques y soient complètement plongés, par contre il doit laisser un volume d'air résiduel suffisant pour compenser la dilatation du fluide; pour que le niveau du fluide dans la cuve soit correct il est connu de prévoir une visualisation du niveau à atteindre ou un matériel de remplissage spécial. Les cuves connues, réalisées selon cette seconde solution, sont coûteuses ou peu fiables. La présente invention a pour but d'éviter les inconvénients précités. Ceci est obtenu en laissant subsister un volume d'air mais en utilisant à cet effet un dispositif de compensation incorporé à la cuve, qui limite automatiquement le remplissage de la cuve à un volume de fluide prédéterminé. Selon l'invention une cuve du type indiqué au début de cette description est caractérisée en ce que le dispositif de compensation comporte un tube creux disposé à l'intérieur de la cuve, dont la première ouverture est confondue avec l'orifice de remplissage de la cuve et dont la seconde ouverture est située à un niveau inférieur à celui de la première ouverture. La présente invention sera mieux comprise et d'autres caractéris- tiques apparaîtront à l'aide de la description ci-après et des figures s'y rapportant qui représentent: - les figures 1 et 2, des schémas en coupe de cuves selon l'invention, - la figure 3, une vue d'une cuve selon l'invention, - la figure 4, une vue détaillée, en coupe, d'une partie d'une cuve selon l'invention, - la figure 5, un schéma en coupe d'une cuve selon l'invention. Dans les différentes figures les éléments correspondants portent les mêmes repères. -Comme il a été indiqué plus avant la cuve selon la présente invention est prévue pour que, lorsqu'un fluide est versé à l'intérieur, le remplissage ne puisse être total et que le volume d'air restant dans la cuve après remplissage ait une valeur prédéterminée. Les figures 1, 2 et 3 sont des schémas montrant comment une telle cuve peut être réalisée. La cuve selon les figures 1 à 3 est une cuve parallélépipédique, destinée à servir d'enceinte pour y faire fonctionner des circuits électroniques dans un bain d'huile. Les huiles propres à un tel usage doivent être de bons isolants électriques et doivent être de bons conducteurs thermiques pour permettre l'évacuation des calories produites par les éléments électroniques de puissance. Ces huiles sont très chères, il est donc préférable d'éviter d'en perdre lorsqu'elles se dilatent sous l'effet de l'échauffement dO au fonctionnement des circuits électroniques. La figure 1 montre une cuve I, au début de son-remplissage, alors que l'huile a atteint un niveau A. Cette cuve 1, comme il-ressort de la figure 3, est formée d'un récipient 10 fermé par un couvercle Il et ce couvercle est percé d'un trou 12 qui sert d'orifice de remplissage pour la cuve. Sous le couvercle 11, et perpendiculairement à celui-ci, est disposé un tube creux, 2, dont l'extrémité supérieure solidaire du couvercle est confondue avec le pourtour du trou 12. Tant que le niveau du fluide est en-dessous du tube 2 le remplissage peut continuer normalement. Les bords du couvercle 11 (figure 3) sont fixés aux bords supérieurs du récipient 10 au moyen de vis, non représentées, et la liaison est rendue étanche grâce à un- joint d'étanchéité non représenté. Ainsi lorsque le niveau du fluide atteint le bas du tube 2, un volume VO d'air se trouve emprisonné dans la cuve; ce volume se présente, dans le cas de l'exemple décrit, sous la forme d'une couche de section horizontale constante, S, déterminée par la section horizontale de la cuve, et de hauteur h. La poursuite du remplissage conduit alors à une compression de cet air emprisonné et peut se poursuivre jusqu'à ce que le tube 2 soit plein de fluide.Quand le tube 2, de longueur h, est plein (figure 2), le volume de l'air emprisonné a été réduit à la valeur V1 et se présente sous la forme d'une couche de section horizontale constante égale à S et de hauteur h-dh où dh est la hauteur de remontée du fluide sous le volume d'air emprisonné; cette hauteur dh est comptée à partir du bas du tube 2. En considérant une pression atmosphérique Pa égale à I bar, en appelant P1 la pression de l'air dans le volume V1 , on a: Pa. VO= P1 . VI ce qui donne en bars La condition d'équilibre entre la pression P2 d'une hauteur (h-dh) du fluide et la surpression p1 s'écrit: .P2 P1 soit rg(#dh): h dh- h-dh (où r est la densité du fluide et g l'accélération due à la pesanteur) cette formule, après simplification donne dh = r.g. (h-dh)2 Connaissant le volume V1 désiré, c'est-à-dire la hauteur h-dh puisque V1 = S(h-dh), il est possible de calculer dh et donc la hauteur h du tube 2. Lorsque la cuve I est remplie l'orifice de remplissage, c'est-à-dire l'extrémité supérieure du tube 2, doit être fermé hermétiquement afin d'éviter que les dilatations du fluide, provoquées par des élévations de température à l'intérieur de \'enceinte, provoquent des fuites par cet orifice; de telles fuites coûteraient cher en raison d'une part du prix des huiles utilisées comme fluide dans ces cuves et d'autre part de la surveillance qu'il faudrait exercer pour vérifier le niveau de fluide; en effet le niveau du fluide baisserait alors non seulement du fait des fuites dues à la dilatation mais également du fait que les huiles employées sont très volatiles. La figure 4 montre, en coupe, comment a été réalisé une telle fermeture hermétique sur une cuve selon l'invention. La figure 4 montre que le tube creux 2 est constitué par un canon fileté intérieurement, pénétrant à son extrémité supérieure dans le cou-vercle Il de la cuve; le tube 2 est soudé au couvercle 11 par une couronne de soudure 20. Une vis filetée 4 pénètre par vissage dans le canon 2 et un joint torique 5, placé entre la tête de la vis 4 et le couvercle Il, assure une bonne étanchéité. La cuve qui, après remplissage, est fermée à l'aide de la vis 4 et du joint d'étanchéité 5, travaille en enceinte close: la couche d'air emprisonné se comprime pour absorber la dilatation de l'huile. Dans une des réalisations de- la cuve selon l'invention le dispositif de compensation comporte, outre le tube 2 servant à limiter le remplis sage, une soupape de sûreté. La figure 5 est une vue schématique en coupe de cette réalisation. La figure 5 montre une cuve 1 avec son couvercle Il, cette cuve comporte un tube 2 de limitation de remplissage, fermé par une vis 4 sous laquelle est disposé un joint torique 5. Une soupape de sûreté, 6, obstrue un trou dans le couvercle Il; cette soupape 6 a été schématisée par un bouchon, 60, placé dans le trou en question, un ressort, 61, qui appuie, à l'une de ses extrémités, sur le bouchon dans le sens d'une pénétration dans la cuve et un support, 62, qui maintient le ressort 61 à l'autre de ses extrémités.Telle qu'elle est placée, ctest-à-dire au niveau supérieur de la couche d'air emprisonné dans la cuve, la soupape 6, quand elle s'ouvre sous l'effet d'une surpression excessive à l'intérieur de la cuve 1, laisse échapper de l'air mélangé à un peu de vapeur du fluide, màis ne provoque pas d'écoulement de fluide. La présente invention n'est pas limitée aux exemples décrits. C'est ainsi que, par exemple, le tube 2 peut être un tube lisse, soudé sous l'orifice de remplissage 12 (figure 1) du couvercle Il ; dans ce cas le filetage permettant de fermer la cuve au moyen d'une vis devra être fait dans l'épaisseur du couvercle. Il est possible de prévoir une fermeture de l'orifice de remplissage par un moyen autre qu'une vis, par exemple au moyen d'un couvercle maintenu au-dessus de l'orifice par un système de blocage. La fermeture de l'orifice de remplissage peut même être constituée par une soupape de sûreté. Il est également possible de ne pas placer la soupape de sûreté 6 (figure 5) sur le couvercle Il mais de la placer sur le récipient 10; il est alors préférable que la soupape soit disposée aussi haut que possible afin d'éviter la perte de fluide lors de ses déclenchements éventuels. REVENDICATIONS 1. Cuve prévue pour contenir un fluide et être fermée, du type muni d'un orifice de remplissage et d'un dispositif de compensation pour compenser la dilatation du fluide, caractérisée en ce que le dispositif de compensation comporte un tube creux (2) disposé à l'intérieur de la cuve (1), dont la première ouverture (12) est confondue avec l'orifice de remplissage et dont la seconde ouverture est située à un niveau inférieur à celui de la première ouverture. 2. Cuve selon la revendication 1, caractérisée en ce que le tube cieux est un canon soupé (2ûi à la paroi de la cuve au voisinage de sa première extrémité. 3. Cuve selon la revendication 2, caractérisée en ce que le canon (2) est fileté intérieurement, du moins au voisinage de sa seconde extrémité, afin de permettre la fermeture de l'orifice de remplissage à l'aide d'un bouchon constitué d'une vis (4) et d'un joint d'étanchéité (5) disposé sous la tête de la vis. 4. Cuve selon la revendication 1, caractérisée en ce que le dispositif comporte également une soupape de sûreté (ó) disposée dans la paroi de la cuve, à un niveau supérieur au niveau de la seconde ouverture.