Brevet FR2544398A1 — publié le 19841019

Moteur de commande thermique, en particulier pour soupapes. L'invention concerne un moteur de commande thermique comprenant deux éléments de travail exerçant leur action en sens contraire sur un pont de manoeuvre, isolés thermiquement l'un par rapport à l'autre, comprenant chacun une charge sensible à la température, et un dispositif d'équilibrage de l'influence thermique différente exercée sur les deux charges. Dans un moteur de commande thermique connu (brevet U S No 29 89 281), on prévoit deux bottes à soufflet comportant une charge liquide-vapeur qui agissent en sens contraire sur un organe de réglage de soupape Les fonds des deux bottes à soufflet sont montés de façon fixe dans un logement avec interposition d'une pompe à chaleur thermo-électrique Le support est constitué en un matériau thermiquement isolant La pompe à chaleur thermoélectrique peut être alimentée au choix par l'intermédiaire d'un inverseur dans un sens ou dans l'autre au moyen d'un courant réglable Il en résulte qu'une botte à soufflet est refroidie alors que l'autre est chauffée En raison des différences de température, on constate des pressions de vapeur différentes, en réponse auxquelles la soupape est soit fermée soit ouverte. Un tel moteur de commande a l'avantage de fonctionner largement indépendamment de la température de l'environnement, car l'influence de cette température de l'environnement se manifeste sur les deux boîtes à soufflet avec la même importance mais en sens contraires Une pompe à chaleur thermoélectrique telle qu'un élément Peltier limite cependant la liberté de construction et les possibilités d'utilisation C'est ainsi que les éléments de travail doivent être associés d'une façon déterminée les uns par rapport aux autres Le fonctionnement en courant alternatif n'est pas possible La vitesse de réglage est limitées car on ne dispose que d'une surface d'appui limitée pour la transmission-de la chaleur. L'invention a pour objet de proposer un moteur de commande thermique du type décrit dans le préambule et dont la construction et l'utilisation soient soumises à de moins fortes restrictions. Selon l'invention, ce but est atteint du fait que le dispositif d'équilibrage des températures comprend deux dispositifs de chauffage électriques associés chacun à un élément de travail et pouvant être excités au moyen d'une puissance calorifique différente. En utilisant les deux dispositifs de chauffage qui sont indépendants l'un de l'autre, on obtient une importante liberté sur le plan constructif en ce qui concerne l'agencement des éléments de travail les uns par rapport aux autres et la disposition du dispositif de chauffage sur l'élément de travail On peut prévoir des surfaces de transmission de la chaleur relativement importantes Ceci permet de faire passer une puissance plus importante et d'obtenir ainsi un mouvement de réglage plus rapide Les dispositifs de chauffage peuvent être également alimentés en courant alternatif Les enroulements chauffants sont également nettement moins coûteux qu'une pompe à chaleur. Il suffit que l'un seulement des dispositifs de chauffage puisse être branché Du fait du chauffage alterné du bottier, on obtient une vitesse de changement de la température relativement élevée et de ce fait du réglage du moteur En outre, on obtient la mime vitesse dans les deux sens du mouvement. Le retour à la position de repos peut s'effectuer particulièrement rapidement quand les deux éléments de travail sont soumis au moins partiellement à l'air de l'environnement Ainsi, le refroidissement peut s'effectuer par convexion. Selon une forme de réalisation préférée, dans laquelle les éléments de travail du moteur de commande sont constitués par des boîtes à soufflet comprenant chacune une charge dont la pression de vapeur dépend de la température, il est fait en sorte que les boîtes à soufflet comportent une capsule externe, et que les dispositifs de chauffage soient disposés sur la périphérie des capsules externes La capsule externe présente une surface relativement importante qui peut ;tre utilisée en tant que surface de transmission de la chaleur. Une forme de réalisation préférée consiste dans le fait que deux capsules externes sont maintenues fixées dans le bottier au moyen de fonds tournés l'un vers l'autre et avec interposition d'une isolation thermique, et que les poussoirs des deux éléments de travail sont tournés en sens contraires l'un de l'autre et exercent leur action sur un pont de manoeuvre disposé sur les capsules externes -Les capsules externes et l'isolation thermique peuvent former un composant unitaire disposé entre les parties fixes du bottier. Une autre forme de réalisation avantageuse consiste dans le fait que les fonds des deux capsules externes sont fixés sur deux parties fixes du bottier tournées l'une vers l'autre et dans le fait que les poussoirs des éléments de travail sont tournés l'un vers l'autre et exercent leur action sur une partie du pont de manoeuvre faisant saillie vers l'extérieur entre les capsules externes Dans ce cas également, les deux capsules externes sont facilement montées dans le- reste du bottier. Une autre solution consiste dans le fait que les éléments de travail sont constitués par des cartouches à charge solide, telle que de la cire, ainsi que par une série d'éléments élastiques qui leur sont associés, et en ce que les dispositifs de chauffage sont montés sur la périphérie des cartouches Ces dernières et leur charge solide provoquent il est vrai une modification de volume dépendant de la température En interposant les éléments élastiques, le pont de manoeuvre se dispose cependant de manière que les deux éléments élastiques subissent une -déformation produisant la même force élastique. En particulier, les cartouches peuvent être fixées au bottier par leur fond tourné l'un vers l'autre et leurs poussoirs peuvent coopérer avec le pont de manoeuvre avec chaque fois interposition d'un élément élastique Les cartouches peuvent alors être fixées facilement dans le bottier. Selon un exemple de réalisation particulièrement simple, l'élément élastique est un bloc élastique, tel qu'un matériau en caoutchouc élastique En particulier, les dispositifs de chauffage peuvent être constitués par des enroulements chauffants La surface externe des capsules externes ou des cartouches constitue un support préféré pour un tel enroulement. L'invention sera maintenant expliquée plus en détail à l'aide d'un exemple de réalisation préféré et avec référence au dessin annexé dans lequel: la figure l est une représentation schématique d'une première forme de réalisation, la figure 2 est une représentation schématique d'une seconde forme de réalisation, la figure 3 est une coupe d'une troisième forme de réalisation et la figure 4 est une vue latérale de la partie intérieure de la forme de réalisation de la figure 3. Le moteur de commande thermique selon la figure l comprend un socle 1 qui d'une manière comparable à un thermostat peut être monté sur un bottier de soupape-2 Pour ce faire, on pousse des jambes élastiques 3 sur un bourrelet 4 du boîtier de la soupape et on le maintient au moyen d'une bande de serrage 5 disposée dans une gorge périphérique. Deux éléments de travail 6 et 7 comprennent chacun une capsule externe 8 ou -9 La chambre interne 10 de l'élément de travail 6 est limitée par la capsule externe 8, un flasque annulaire 11 et un soufflet élastique 12, dont la plaque frontale exerce son action sur un poussoir 14 en un matériau thermiquement isolant La chambre interne 15 de l'élément de travail 7 est limitée par la capsule externe 9, un flasque annulaire 16 et un soufflet élastique 17, dont la paroi frontale 18 exerce son action sur un poussoir 19 en un matériau thermiquement isolant. La capsule externe 9 est maintenue sur des saillies 20 du socle 1. L'élément de travail 6 est protégé par un couvercle 21 Le couvercle est maintenu par un élément de recouvrement 22 comprenant des fentes de passage 23 pour l'air et qui est fixé au moyen d'une liaison d'arrêt à bourrelet 24 au socle 1 Les deux poussoirs 14 et 19 exercent en commun leur action sur un pont de manoeuvre 25 qui ne comprend, du moins sur sa périphérie, que des branches longitudinales en vue de laisser passer l'air, et qui est relié à une plaque de réglage 26 Sa partie enfoncée centrale 27-peut coopérer avec une tige de manoeuvre de soupape 28 qui est guidée vers l'extérieur par une botte à étoupes et qui est chargée à l'intérieur de la soupape par un ressort qui la presse vers l'extérieur. Les chambres internes 10 et 15 des deux éléments de travail 6 et 7 sont munies respectivement d'une charge liquide-vapeur, de manière que la pression dans chaque élément de travail soit fonction de la température de cet élément Sur la périphérie de la capsule externe 8 est disposé un enroulement chauffant 30 et sur la périphérie de la capsule externe 9 un enroulement chauffant 31 Le bottier 22 comprend sur un c 8 té une douille 32 comportant plusieurs tiges erifichables 33 et 34 On peut ainsi enficher une douille 35 comprenant un raccord de cable 36. Lorsque dans une situation de fonctionnement les deux éléments de travail 6 et 7 sont à la même température, par exemple la température ambiante, on obtient un équilibre des pressions Le pont de manoeuvre et la tige 28 occupent alors une position neutre qui n'est déterminée que par l'équilibre des forces dépendant des positions des forces élastiques agissant dans le système, à savoir sur un c 6 té la force élastique du soufflet 17 et sur l'autre côté la force élastique du soufflet 12 et du ressort de soupape On peut également prévoir sur le pont de manoeuvre 25 au moins un autre ressort, de préférence réglable, en vue du réglage de la position neutre. Si une différence de température apparaît entre les deux éléments de travail, par exemple du fait que l'enroulement chauffant 30 chauffe plus l'élément de travail 6 que l'enroulement 31 qui chauffe l'élément de travail 7, une différence de pression apparaît et de ce fait une différence des'forces sensibles à la température En conséquence, il y a modification des forces dépendant des positions De ce fait, la broche se déplace dans la direction de l'élément de travail le plus chaud vers le plus froid. On obtient la vitesse de mouvement la plus élevée quand un élément de travail est chauffé alors que l'autre est refroidi par l'air de l'environnement On peut commander' la position de la tige 28 et la vitesse du mouvement symétriquement dans les deux sens autour de la position neutre en commandant le courant qui passe dans les enroulements chauffants et de ce fait la température régnant dans les éléments de travail. Dans la forme de réalisation de la figure 2, on a utilisé les mêmes références augmentées de 100 pour désigner les m 8 mes parties. Dans ce cas, les deux éléments de travail 106 et 107 sont mutuellement inversés et disposés entre les deux parties fixes 120 et 121 du bottier Les fonds des deux capsules externes 108 et 109 sont tournés l'un vers l'autre Entre eux est prévue une isolation thermique 37 Le mode de fonctionnement correspond à celui de la figure 1. Dans la forme de réalisation des figures 3 et 4, oni a utilisé les memes références augmentées de 200 pour désigner les m Eumes parties. Dans ce cas, les deux éléments de travail 206 et 207 sont constitués par des cartouches 208 ou 209 comprenant une charge solide telle que de la cire, qui pousse le poussoir 214 ou 219 vers l'extérieur en raison d'une dilatation oul suit une augmentation de la température Les cartouches 208 et 209 sont situées sur les deux côtés d'une paroi 212 qui est supportée par des saillies 220 du socle 201 Le poussoir 214 exerce son action par l'intermédiaire d'un bloc élastique 237 sur la partie inférieure du pont de manoeuvre 225 Le poussoir 214 exerce son action par l'intermédiaire d'un bloc élastique 238 sur la partie supérieure du pont de manoeuvre 225. Les blocs élastiques 237 et 238 qui sont constitués par exemple en caoutchouc forment des éléments élastiques qui déplacent le pont de manoeuvre 225 quand il y a une dilatation thermique différente des deux éléments de travail 206 et 207, de manière que les deux éléments élastiques exercent la même force du 'ait de leur compression. Dans les exemples de réalisation, on prévoit chaque fois une charge liquide-vapeur ou une charge solide dans les éléments de travail Mais au lieu de cela, on peut prévoir un élément différent pour déterminer la pression, tel qu'un hydrure métallique ou une charge d'absorption. Il est également possible de munir les deux éléments de travail de soufflets de dimensions différentes et de disposer les tubes correspondants qu'ils constituent centralement l'un à l'intérieur de l'autre Dans ce cas, il faut utiliser deux charges différentes. REVENDICATIONS 1 Moteur de commande thermique, en particulier pour soupapes, comprenant deux éléments de travail exerçant leur action en sens contraire sur un pont de manoeuvre, isolés thermiquement l'un par rapport à l'autre et comprenant une charge sensible à la température, et un dispositif d'équilibrage de l'influence thermique différente exercée sur les deux charges, caractérisé en ce que le dispositif d'équilibrage comprend deux dispositifs de chauffage électriques ( 30, 31; 130, 131; 230, 231) qui sont associés chacun à un élément de travail ( 6, 7; 106, 107; 206, 207) et que l'on peut exciter au moyen d'une puissance calorifique différente. 2 Moteur de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un seul des dispositifs de chauffage ( 30, 31; 130, 131; 230, 231) peut être branché à chaque fois. 3 Moteur de commande selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les deux éléments de travail ( 6, 7; 106, 107; 206, 207) sont exposés au moins partiellement à l'air de l'environnement. 4 Moteur de commande, dont les éléments de travail sont constitués par des boîtes à soufflet, qui comprennent respectivement une charge dont la pression de vapeur est sensible à la température, selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les boîtes à soufflet comprennent une capsule externe ( 8, 9; 108, 109) et en ce que les dispositifs de chauffage ( 30, 31; 130, 131) sont disposés sur la périphérie des capsules externes. 5 Moteur de commande selon la revendication 4, caractérisé en ce que deux capsules externes ( 108, 109) sont fixées dans le bottier avec leurs fonds tournés l'un vers l'autre et avec interposition d'une isolation thermique ( 37) et en ce que les poussoirs ( 114, 119) des deux éléments de travail sont dirigés à l'opposé l'un de l'autre et exercent leur action sur un pont de manoeuvre ( 125) qui entoure les capsules externes. 6 Moteur de commande selon la revendication 4, caractérisé en ce que les fonds de deux capsules externes ( 8,-9) sont maintenus sur deux parties fixes du bottier ( 20, 21) tournées l'une vers l'autre, et en ce que les poussoirs ( 14, 19) des deux éléments de travail ( 6, 7) sont tournés l'un vers l'autre et exercent leur action sur une partie du pont de manoeuvre ( 25) faisant saillie vers l'extérieur entre les capsules externes. 7 Moteur de commande selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les éléments de travail ( 206, 207) sont constitués par des cartouches ( 208, 209) à charge solide telle que de la cire, et respectivement par un élément élastique ( 238, 239) monté en série avec elles, et en ce que les dispositifs de chauffage ( 230, 231) sont disposés sur la périphérie des cartouches. 8 Moteur de commande selon la revendication 7, caractérisé en ce que les cartouches ( 208, 209) sont fixées dans le boitier par des fonds tournés l'un vers l'autre et en ce que leurs poussoirs ( 218, 219) coopèrent avec le pont de manoeuvre ( 225) avec interposition à chaque fois d'un élément élastique ( 238, 239). 9 Moteur de commande selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que l'élément élastique ( 238, 239) est un bloc élastique. Moteur de commande selon l'une quelconque des revendications 4 à 9, caractérisé en ce que les dispositifs de chauffage sont constitués par des enroulements chauffants ( 30, 31; 130, 131)