Brevet FR2552545A1 — publié le 19850329

Cette invention se rapporte aux sondes de température, et plus particulièrement à celles qui comprennent un détecteur ou transducteur de température à isolant minéral et des moyens pour rendre étanche l'extrémité de l'isolant minéral. Les détecteurs ou transducteurs de température isolés minéralement sont bien connus On connait ainsi un thermocouple comprenant deux fils de métaux différents noyés dans un corps d'isolant minéral compacté enfermé dans un tube ou enveloppe protecteur La jonction protégée est soumise à la chaleur d'utilisation et les fils qui en partent sont reliés à un circuit électrique qui, en mesurant le courant thermoélectrique produit à cette jonction, indique la température en ce point. Un autre type consiste en un dispositif de température à résistance, comprenant une certaine longueur de fil de platine dont la résistance varie en fonction de la chaleur, aussi noyée dans un corps d'isolant minéral compacté, enfermé dans un tube ou bottier protecteur, dont 20 des fils de plomb partent pour être reliés à un pont de mesure de résistance approprié. Avec les deux types de détecteurs de température décrits ci-dessus, l'isolant minéral employé est usuellement de l'oxyde de magnésium compacté choisi à cause de 25 ses hautes propriétés isolantes Cependant, l'oxyde de magnésium est hygroscopique et doit donc être gardé sec pour protéger l'intégrité du détecteur de température. Avec les deux types de détecteurs de température mentionnés, le corps d'oxyde de magnésium se termine par une face 30 d'extrémité d'o les fils s'étendent vers l'extérieur et au travers de laquelle l'humidité peut passer à moins qu'une étanchéité soit faite. La présente invention concerne des moyens pour rendre étanche la face d'extrémité, sensible à l'humidité, 35 du détecteur de température De nombreux essais pour rendre effectivement étanches de tels détecteurs de température ont été faits avant la présente invention, mais ils ne se sont pas avérés satisfaisants. En conséquence, le but premier de la présente invention est de fournir une sonde de température pour laquelle le détecteur de température à isolant minéral est effectivement rendu étanche, de manière à garder la face d'extrémité de l'isolant minéral sèche. Un autre objet de l'invention est de fournir une 10 sonde de température pouvant être montée sur une structure de support. De plus, un autre but de l'invention est de fournir une sonde de température relativement facile et peu cofteuse à fabriquer. L'invention a donc pour objet une sonde de température comprenant: des moyens de détection de la température comportant des fils, un bottier métallique et un corps d'isolant minéral entourant les fils et pressé contre eux par le bottier, les fils s'étendant vers l'extérieur au-delà de l'extrémité du corps, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens pour rendre étanche la face d'extrémité du corps isolant comportant une enveloppe métallique tubulaire, des moyens pour relier de manière étanche l'enveloppe à une extrémité 25 au bottier, un corps de matériau d'étanchéité emplissant transversalement l'enveloppe à son autre extrémité et dont une extrémité intérieure est espacée de l'extrémité extérieure du corps isolant pour laisser un espace libre entre elles, et des fils de plomb s'étendant à travers le corps 30 d'étanchéité et de là aux deux extrémités, les fils de plomb étant espacés l'un de l'autre et par rapport à l'enveloppe, le corps d'étanchéité étant pressé contre les fils de plomb par l'enveloppe; et des moyens, dans ledit espace libre, reliant électrique35 ment les fils de plomb aux fils de détection. Les caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris d'après la description détaillée suivante d'une forme de réalisation préférée de l'invention, en se référant aux dessins joints: la figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un détecteur de température ayant des fils reliés à des fils de plomb s'étendant à travers des corps en matériau isolant, cette figure représentant un sous-assemblage intermédiaire d'éléments préparatoires à la constitution 10 d'une étanchéité pour l'extrémité exposée de l'isolant minéral du détecteur de température; la figure 2 est une vue longitudinale du sousassemblage montré sur la figure 1, et elle montre, en plus, une enveloppe métallique tubulaire en section longitudinale 15 entourant à une extrémité le bottier du détecteur et entourant à l'autre extrémité les corps d'isolant; cette vue représente un autre sous-assemblage précédant l'emboutissage de l'enveloppe métallique; la figure 3 est une vue similaire à la figure 20 2, mais montrant l'état des corps d'isolant et de l'enveloppe métallique après emboutissage; la figure 4 est une vue de côté en élévation de la sonde de température objet de l'invention, complètement assemblée; la figure 5 est une vue partielle agrandie de la figure 1 et montrant les moyens illustrés pour relier électriquement un fil de plomb à un fil de détecteur; la figure 6 est une vue en coupe transversale agrandie, suivant la ligne 6-6 de la figure 1, du détec30 teur de température à isolation minérale représenté sur la figure 1; la figure 7 est une vue en coupe transversale agrandie, suivant la ligne 7-7 de la figure 1, du sousassemblage montré sur la figure 1; la figure 8 est une vue en coupe transversale agrandie, suivant la ligne 8-8 de la figure 2, du sousassemblage avant emboutissage; la figure 9 est une vue en coupe agrandie, suivant la ligne 9-9 de la figure 6, de l'assemblage em5 bouti. Le repère 10 représente, de manière générale, des moyens de détection de la température comportant des fils 11 et 12, un bottier métallique 13, et un corps d'isolant minéral 14 entourant les fils 11, 12 et pressé contre 10 eux par le bottier 13 Ce bottier est un tube d'une certaine longueur, de préférence en acier inoxydable, représenté comme ayant une extrémité gauche fermée 15 et une extrémité droite ouverte 16 Le corps isolant 14 est représenté emplissant le bottier 13, maintenant les fils de 15 détecteur 11, 12, espacés l'un par rapport à l'autre et par rapport au bottier, et se terminant par une face d'extrémité exposée 18 affleurant fortement contre l'extrémité du bottier 16 Le corps isolant 14 est, de préférence, en oxyde de magnésium et est compacté à l'intérieur 20 du bottier 13 par une opération de laminage ou d'emboutissage réalisée sur ce bottier, comme cela est connu dans la technique. Le détecteur de température 10 peut être du type à thermocouple ou du type dispositif de température à ré25 sistance, ces deux procédés étant bien connus dans la technique Dans un but de simplicité, c'est un détecteur du type à thermocouple qui est illustré car il a seulement deux fils de détection 11 et 12 Il aurait trois ou quatre fils de détection dans le cas d'un dispositif de 30 température à résistance. Le but premier de la présente invention est de rendre effectivement étanche la face d'extrémité exposée 18 de l'isolant minéral, tout en permettant la connexion électrique aux fils de détection 11, 12 Dans ce but, deux 35 fils de plomb plus lourds 19 et 20 de longueur voulue sont fournis pour les fils de détection 11 et 12, respectivement Les matériaux constituant ces fils sont tels que les deux fils correspondants 11 et 19 sont dans le même matériau, et les deux autres fils 12 et 20 sont d'un même ma5 tériau Ces matériaux seront des métaux différents, tels que le cuivre et le constantan, dans le cas d'un thermocouple, et des métaux identiques, tel que le cuivre, dans le cas d'un dispositif de température à résistance. Les parties des fils de détection 11, 12, s'éten10 dant à l'extérieur audelà des faces d'extrémités 16, 18 sont coupées pour donner des longueurs décalées comme on le voit sur la figure 1, et leurs parties extrêmes sont dénudées comme montré suivant le repère 11 ' pour le fil détaillé sur la figure 5 Le décalage ou déport longitudi15 nal des extrémités extérieures des fils coupés 11, 12 est d'à peu près 1/4 de pouce ( 6,35 mm) Les parties extrêmes des fils de plomb correspondantes 19, 20 sont dénudées comme montré suivant le repère 19 ' pour le fil 19 détaillé sur la figure 5 Les parties de fil dénudées correspondan20 tes se superposent sur environ 1/8 pouce ( 3,17 mm) et sont abrasées à l'argent (repère 21) pour donner une liaison telle que représentée sur la figure 5 Ces liaisons abrasées à l'argent sont soigneusement constituées pour éviter les bords pointus ou les saillies qui pourraient percer un 25 tube rétractable à la chaleur 22 qui doit être ensuite installé. Une certaine longueur de tube rétractable à la chaleur 22 en une polyoléfine est glissé sur chaque liaison 21, butant fortement contre la face extrême de l'iso30 lant 18, et est ensuite contractée sur place La longueur de tube 22 est suffisante pour complètement recouvrir chaque liaison et contenir les parties des fils en regard de la jonction Les extrémités droites des tubes rétractables à la chaleur 22 sont sensiblement coplanaires Par exemple, 35 le tube 22 est long d'environ 13/4 pouce ( 44,5 mm) quand la chaleur l'a contracté en position. Ensuite, un certain nombre de corps d'étanchéité cylindriques 23, préformés avec une paire de trous espacés 24 et 25, sont enfilés sur les fils 19 et 20 Le fil de 5 plomb 19 s'étend à travers les trous alignés 24, et le fil de plomb 20 s'étend à travers les trous alignés 25. Le corps 23 le premier ou le plus à gauche bute contre les extrémités droites coplanaires des tubes ou manchons 22 rétractables à la chaleur En se référant à la figure 10 1, six de ces corps 23 sont représentés enfilés sur les fils de plomb 19, 20, qui s'étendent vers l'extérieur audelà du côté extérieur ou côté d'extrémité droite du corps 23 le plus-à droite. Les corps d'étanchéité 23 sont faits d'un maté15 riau thermoplastique approprié, de préférence du polysulfone Comme il est difficile de creuser de longs canaux dans ce matériau, on utilise des corps d'étanchéité individuels relativement courts qui sont disposés en chapelet sur les fils de plomb Sur la figure 1, six corps d'étan20 chéité 23 sont représentés, chacun ayant 1 pouce de long ( 25,4 mm) environ et 7/16 de pouce ( 11,1 mm) de diamètre, dont les extrémités sont équarries et butent contre les bords des corps voisins Le fait d'enfiler les six corps 23 sur les fils de plomb 19, 20 les aligne nécessairement, 25 grâce aux trous 24 et 25 dans lesquels passent les fils. Un tube de terminaison 26, de préférence en acier inoxydable, est ensuite glissé sur le détecteur 10 de gauche à droite Le tube 26 comporte une partie 28 d'extrémité gauche, cylindrique, de diamètre réduit, un 30 collet 29 conique s'élargissant vers la droite, et une partie d'extrémité droite 30, cylindrique, élargie, relativement longue La-partie 28 a un diamètre intérieur juste légèrement supérieur au diamètre extérieur du détecteur 10 La partie d'extrémité droite a une dimension transver35 sale telle qu'elle laisse un faible espace libre 31 autour des corps 23 Si le détecteur 10 a par exemple un diamètre extérieur d'environ 1/4 pouce ( 6, 35 mm), la partie d'extrémité gauche 28 a un diamètre extérieur d'à peu près 3/8 pouce ( 9,5 mm) et une longueur axiale d'environ 1 pouce ( 25,4 mm); la partie conique intermédiaire 29 a une longueur axiale d'environ 11/2 pouces ( 38,1 mm); et la partie d'extrémité droite 30 a, avant emboutissage, un diamètre extérieur d'à peu près 5/8 pouce ( 15,9 mm) et une longueur axiale d'à peu près 5-3/4 pouces ( 146 mm). Le tube de terminaison 26 est axialement positionné sur le sousassemblage montré sur la figure 1 de telle manière que l'extrémité intérieure de la partie d'extrémité gauche 28 est à peu près transversalement alignée avec les faces d'extrémité 16, 18, recouvrant ainsi 15 le bottier 13 sur à peu près 1 pouce ( 25,4 mm) Le tube 26 est ensuite abrasé à l'argent continuement, et de manière circonférentielle, jusqu'au bottier 13, comme indiqué par le repère 32. A la suite de cet abrasage, la partie d'extrémi20 té droite 30 du tube de terminaison est emboutie en passant l'assemblage de la figure 2 vers la gauche à travers l'ouverture d'une matrice d'emboutissage 33 Cette opération d'emboutissage réduit le diamètre de la partie d'extrémité droite 30 de manière à comprimer les corps d'étan25 chéité 23 sur les fils de plomb 19, 20 Par exemple, la surface transversale des corps d'étanchéité 23, avant emboutissage, est réduite de 10 % à 28 %, après emboutissage, de préférence aux alentours de 17 % Ceci donne une étanchéité effective contre l'humidité et le gaz, axialement 30 le long de l'interface entre la surface murale intérieure de la section 30 et les corps 23, et le long des interfaces entre ces corps et les fils de plomb 19, 20 Les différents corps d'étanchéité comprimés sont en effet réunis en un seul corps représenté par le repère 123 de la figure 3. Pendant cet emboutissage, le corps d'étanchéité le plus à droite 23 R est positionné pour supporter les autres corps 23 à sa gauche butant fortement les uns contre les autres et contre le tube rétractable à la chaleur 22 Au commencement de l'emboutissage, le corps 23 R sort de l'extrémité droite du tube de terminaison 26 d'à peu près la moitié de sa longueur ou environ 1/2 pouce ( 12,7 mm), comme le montre la figure 2 Cependant, au cours de l'emboutissage, la partie d'extrémité droite 30 du tube 26 s'allonge, ainsi que le font les corps d'étanchéité 23 10 du fait de leur compression radiale, de telle sorte que le corps 23 R est complètement rejeté du tube 26 et une partie du corps d'étanchéité intérieur voisin se trouve exposé comme l'indique le repère 23 ' de la figure 3 Le corps 23 R est alors enlevé en le faisant glisser vers la 15 droite en dehors des parties exposées des fils de plomb 19, 20. L'assemblage complet est illustré en élévation sur la figure 4 et constitue une sonde de température rendue étanche On notera que le tube de terminaison embouti, 20 représenté par le repère 26 ', sert maintenant d'enveloppe tubulaire, rendu étanche extérieurement à son extrémité gauche jusqu'au bottier 13 du détecteur et rendu étanche intérieurement le long de sa partie extrême droite jusqu'au fil de plomb 19, 20 Si on le désire, une-certaine longueur 25 de matériau rétractable à la chaleur peut être disposée sur les parties exposées des fils de plomb 19, 20 à leur sortie du corps d'étanchéité 23 ', et sur la plupart de leur longueur, comme indiqué par le repère 34 de la figure 4. En utilisation, l'extrémité gauche fermée ou extrémité de détection de température 15 de la sonde est positionnée o l'on désire mesurer la température Le boltier 13 peut être aussi long qu'on le désire L'enveloppe 26 ', extérieurement cylindrique, est adaptée pour être montée sur tout support approprié (non representé) par des moyens de montage appropriés, non représentés car ne faisant pas partie de la présente invention Des exemples de moyens de montage sont représentés sur la figure 7 du brevet U S N 3 601 526 et y sont décrits. De ce qui précède, il apparaft que les modes de 5 réalisation préférés de la sonde de température illustrée permettent l'obtention de tous les buts annoncés de l'invention D'autres variantes et modifications de la sonde de température illustrée peuvent être apportées sans sortir de l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1 Sonde de température, comprenant: des moyens de détection de la température comportant des fils ( 11, 12), un boitier métallique ( 13) et un corps 5 d'isolant minéral ( 14) entourant les fils ( 11, 12) et pressé contre eux par le bottier ( 13), les fils ( 11, 12) s'étendant vers l'extérieur au-delà de l'extrémité du corps ( 14), caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens pour rendre étanche la face d'extrémité ( 18) du corps iso10 lant ( 14) comportant une enveloppe métallique tubulaire ( 26), des moyens pour relier de manière étanche l'enveloppe ( 26) à une extrémité au bottier ( 13), un corps de matériau d'étanchéité ( 123) emplissant transversalement l'enveloppe ( 26) à son autre extrémité et dont une extré15 mité intérieure est espacée de l'extrémité extérieure du corps isolant ( 123) pour laisser un espace libre entre elles, et des fils de plomb ( 19, 20) s'étendant à travers le corps ( 123) d'étanchéité et de là aux deux extrémités, les fils de plomb ( 19, 20) étant espacés l'un de l'autre 20 et par rapport à l'enveloppe ( 26), le corps d'étanchéité ( 123) étant pressé contre les fils de plomb ( 19, 20) par l'enveloppe ( 26); et des moyens, dans ledit espace libre, reliant électriquement les fils de plomb ( 19, 20) aux fils de détection 25 ( 11, 12). 2 Sonde de température suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le bottier ( 13) et l'enveloppe ( 26) sont tous deux en acier inoxydable, et l'enveloppe ( 26) reçoit une partie du bottier ( 13) et étant abrasée 30 jusque là. 3 Sonde de température suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le corps d'étanchéité ( 123) est en thermoplastique compressible. 4 Sonde de température suivant la revendication 35 1, caractérisée en ce que les fils de plomb ( 19, 20) sont reliés directement aux fils de détection ( 11, 12). Sonde de température suivant la revendication 2, caractérisée en ce que le matériau du corps d'étanchéité ( 123) est du thermoplastique compressible. 6 Sonde de température suivant la revendication , caractérisée en ce que les fils de plomb ( 19, 20) sont reliés directement aux fils de détection ( 11, 12).