Brevet FR2599144A1 — publié le 19871127

Les moyens de détection du niveau thermique auquel des matières sont susceptibles d'avoir été soumises existent. On connait les détecteurs dont le fonctionnement est basé par exemple sur la variation de fluidité d'une matière colorée, dont la progression par capilarité dans un support, donne une indication visuelle du dépassement d'une temperature donnée. On connait encore les détecteurs d'un principe différent, ou une réaction enzymatique se traduit également par la variation de coloration d'une surface dont l'étendue indique aussi un dépassement du niveau thermique. 10 Dans les deux procédés ci-dessus indiqués, les détecteurs sont en général placés à proximité immédiate ou sur la matière à contrôler. Ces systèmes présentent des inconvénients: Le coûtqui ne permet pas d'utiliser ces moyens pour la vérification de la fraicheur d'un produit alimentaire par exemple, présenté sous forme 15 de portions individuelles. Par ailleursces détecteurs appliqués sur le produit indiquent toujours le dépassement d'une température superficielle ou de proximité, et d'autre part, ces systèmes de détection sont d'une fragilité certaine, ils ne peuvent sans inconvénients être immergés dans un liquide, ou soumis aux compressions 20 ou aux chocs inévitables dans les manutentions et les transports par exemple. D'autre part leur conception ne leur permet pas d'être enfoncés dans la matière ou le produit à contrôler. L'évolution des habitudes alimentaires des populations vivant dans les pays dits développés, s'orientent de plus en plus vers les plats tout préparés, cuisinés sous vide,par exemple. La durée de vie dé ces aliments est fonction de plusieurs paramètres dont le plus important nous parait être la température, température qui,située en deça d'une valeur déterminée limite les proliférations bactériennes. Il en est de même pour la conservation et l'inocuité de certains médicaments dont les vaccins et sérum. Les exemples d'application exposés ci-dessus, ne sont pas limitatifs. La présente invention trouve une application dans tous les cas ou la vérification de dépassement d'un niveau thermique d'une matière s'avère nécessaire. Le fonctionnement du système restant parfaitement efficace et précis aux très hautes ou très basses températures; seule la tenue des 35 composants limitant pour ce détecteur sa plage d'utilisation. Le procédé de l'invention repose sur un principe simple et fonctionnel permettant a faible coût de disposer d'un détecteur dont le fonctionnement ne peut être altéré par aucun élément extérieur et dont la précision et la fiabilité résident dans l'utilisation d'un champ magnétique permanent inclus dans le système. Ce qui n'est pas le cas des procédés connus notamment ceux ou la pression sur le matériau a fluidité variable est assurée par l'élasticité d'une matière plastique par exemple. Elasticité qui se modifie en général d'une manière non linéaire en fonction de la température. La composition du détecteur objet du présent brevet est telle qu'il nous est possible de l'immerger ou de le placer au sein d'un fluide ou d'une matière à température très basse ou très haute, par rapport au niveau O de l'échelle celcius. Dans certains cas extrêmes et sévères les composants solide: du détecteur seront en verre ou en céramique. Le principe de fonctionnement du système est basé sur deux phénomènes simples: D'une part la propriété de certains matériaux dont la structure change brusquement 75 à une certaine température, matériaux qui se présentant à l'état solide à un cert niveau thermique, redeviennent liquide à niveau légèrement et immédiatement inférieur, ta température à laquelle s'opère la transformation étant appelée la "température de changement de phase liquide - solide." Par ailleurs de ce 20 phénomène découle une autre conséquence utilisée dans le présent brevet. Le matériau à changement de phase, lorsqu'il se présente à l'état solide, peut inter dire le déplacement d'une pièce soumise à une Force F lorsque la dite pièce est située au sein du dit matériau. Par contre le déplacement deviendra possible lorsque le matériau, toujours soumis à la même force se présentera à l'état 25 liquide. D'autre part le présent brevet utilise les propriétés connues des effets magnétiques; propriétés grâce auquelles il nous est possible de transmettre des forces sans contact physique à travers des matières solides, liquides ou gazeuses et/ou en combinant les forces d'attraction ou de répulsion ayant pour 30 origine les champs magnétiques ou en annulant l'action des Forces d'aimantation. Le détecteur objet du présent brevet et utilisant conjointement les phénomènes physiques ci-dessus énoncés, est schématisé Fig 1. 2599 1 4 4 Le détecteur se compose d'un tube transparent 1 obturé à ses deux extrémités par les pièces 2 et 3. A l'intérieur du dit tube est susceptible de coulisser librement une certaine longueur e, un second tube 4 caractérisé par le fait qu'une masse magnétique anisotrope 5 et 6 a été emmanchée et immobilisée à chacune de ses extrémités. Le tube 4 possède deux oi plusieurs anneaux colorés alternativement d'une couleur différente, avantageusement cette coloration étant soit fluorescente soit luminescente. Le tube I forme un réservoir étanche dans lequel a été introduit avant obturation de l'une des extrémité,un matériau à changement de phase 7 qui le rempli intégralement. Les caractéristiques physiques de modification de structi de ce matériau, et notamment la température-à laquelle de l'état solide il redevient liquide, étant parfaitement connues et immuables. Ce matériau peut être de synthèse d'origine animale ou végétale, il peut encore être métallique, il faut et il suffit que sa température de solidification, liquéfaction soit invariable; la liquéfaction pouvant indifféremment être franche comme dans le cas de l'eau ou admettre une phase intermédiaire dite "pateuse" comme dans le cas des graisses par exemple. Les prototypes réalisés utilisaient de " l'hexadécene" qui est une parafine organique, la température de changement de phase étant de 2 celcius pour ce matériau. Les différents composants des dits prototypes étaient en matièrE thermoplastique, polycarbonate pour les tubes, les masses magnétiques étaient des élastomères mélangés à des poudres de ferrité orientées. L'obturation du tube transparent formant réservoir était assuré par simple collage des obturateurs. Ainsi la présente invention utilise conjointement le changement d'état d'une matière contenue dans un réservoir dans lequel est placé une pièce mobile soumise à un champ magnétique, donc à une force d'attraction ou de répulsion. Dans le modèle décrit Fig 1 les polarités des masses magnétiques l'une par rapport à l'autre sont choisies de telle manière que, au cours de la solidification du produit à changement de phase'7 le tube interne 4 soit repoussé par le champ magnétique émanant du capot 8. La polarité des deux masses magnétiques se faisan vis à vis, étant de même signe. Pour la mise en service du système,il faut et il suffit alors que le produit à changement de phase se trouve à l'état solide, de retourner de 180 . Le capot 8, qui présentant une polarité inverse attire le tube interne 4. Il faut noter que cette mise en service sera assurée et produir les mêmes effets si le capot 8 est placé à l'autre extrémité du tube i le sens d'emmanchement du capot étant choisi de telle sorte que la masse magnétique 2599 1 4 4 qu'il contient soit de même polarité que la masse magnétique lui faisant vis à vis et située sur l'extremité du tube 4. Dans ces conditions le détecteur étant placé soit dans l'ambiance à contrôler, soit sur le produit,la translation du tube se produira dès que le matériau 7 passera de l'état solide à l'état liquide. 'Ce déplacement étant matérialisé par le déplacement des anneaux colorés du tube interne 4 devant les anneaux transparents du tube externe 1. Une autre variante schématisée Fig 2, nous permet de mettre en évidence le dépassement d'une température à l'intérieur d'un produit ou d'une 10 matière. La dite matière permettant l'enfoncement du détecteur dans la masse c'est-à-dire à coeur. Le principe de fonctionnement restant comparable et utilisant les mêmes phénomènes que ceux explicités dans la première description, ce détecteu comprend les pièces suivantes: Une pièce 10 de pénétration en forme de fleche obture d'une manière étanche l'extrémité du tube transparent 1. A l'intérieur de ce tube et toujours à la même extrémité a été emmanchée et immobilisée une masse magnétique 11. La dite masse présentant une polarité de même sens que la masse magnétique 6 lui faisant vis à vis. A l'autre extrémité du tube 1 est placé une autre masse magnétique 20 amovible 12 de même polarité que la masse magnétique' 5 lui faisant vis à vis et située sur le tube 4. L'intensité dufluxmagnétique choisi pour la pièce 12 est nettement plus élevée que l'intensité du flux créé par la pièce 11. La résultante des deux forces opposées a pour conséquence la répulsion du tube interne 4 vers la pointe 25 de pénétration 10. Cette position du détecteur étant choisie pour la phase de solidification du matériau. L'enlèvement de la masse magnétique 12 mettra en service le système en repoussant le tube 4? torsque le matériau à changement de phase 7 augmentera en température pour repasser à l'état liquide. Cette liquéfaction du produit étant mise en évidence par un secteur coloré du tube 4 se pré30 sentant devant l'extrémité transparente du tube 1 L'invention n'est pas limitée au mode de réalisation représenté et décrit en détail, car diverses modifications peuvent être apportées sans sortir de son cadre. Le détecteur objet du présent brevet peut aussi matérialiser d'une manière visible le temps durant lequel il a été soumis à une température corres35 pondant à l'état liquide du matériau. Il faut et il suffit, que le tube interne et mobile 4 soit parfaitement ajusté à l'intérieur du tube 1. Ce qui constitue en fin de compte un ensemble piston cylindre. (voir fig. 3) Les forces d'origine magnétique appliquées sur le dit piston, ne pourront assurer son déplacement que si un orifice de fuite permet le passage du matériau 7 à l'état liquide d'une face à l'autre du piston. Cet orifice parfaitement calibré ne laissant passer qu'un volume bien défini du produit pour une viscosité déterminée et ce, durant l'unité de temps, la valeur du déplacement du tube interne sera visualisée sur un vernier gradué sur le tube 1. Le tube 4 est transparent, son diametre intérieur représente un canal capillaire 14 permettant le trsfert du produit à changement de phase d'une extrémité à l'autre du détecteur; lorsque le dit produit se trouve à 10 l'état liquideiles masses magnétiques 5 et.6 assurent la même fonction que dans la description précédente, ainsi que le capot 12 qui agit sur la masse magnétique lui faisant vis à vis,la mise en pression du produit à changement de phase implique que la polarité du capot 12 soit inverse de la polarité de la masse 5. La dite presion assurant le transfert du matériau sur une certaine 15 longueur du tube capillaire 14, cette longueur étant fonction du temps et de la température à laquelle a été exposé le détecteur. Cette longueur étant matérialisée par le déplacement du matériau à changement de phase coloré devant le vernier 15. REVENDICATIONS 1 Procédé de détection de la température à laquelle un solide, un liquide, ou un gaz sont susceptibles d'avoir été soumis, procédé caractérisé en ce que l'on introduit dans un réservoir étanche et transparent un matériau à changement de phase "liquide - solide" au sein duquel est placée une pièce mobile visible de l'extérieur par transparence et soumise à une (ou plusieurs) force ayant pour origine un (ou des) champ magnétique permanent, le déplacement de la dite pièce ne devenant possible que lorsque sous l'action d'une élévation de température le matériau à changement de phase à l'état solide au départ subit une modification de sa structure pour redevenir liquide. 2 Procédé suivant la revendication 1 caractérisé en ce que le matériau à changement de phase est susceptible d'opposer une résistance ou déplacement d'une pièce mobile, cette résistance étant maximum lorsque la température dumatériau correspond à sa phase solide,tandis qu'en cas d'élévation de température du matériau les forces s'opposant au déplacement et notamment les pertes de charge décroissent progressivement en fonction de la viscosité et permettent le déplacement de la pièce mobile. 3 Procédé suivant la revendication 1 caractérisé en ce que lorsque le matériau à changement de phase se trouve à la température correspondant à son état liquide, on fait intervenir un (ou des) champ magnétique extérieur de direction déterminée, qui immobilise la pièce mobile dans une position d'équilibre et que l'on solidifie par abaissement de la température, le matériau à changement de phase, la mise en service et "l'armement" du dispositif étant obtenus par l'inversion en sens ou en intensité du (ou des) champ magnétique extérieur. 4 -Procédé suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que sur la pièce mobile se trouvant au sein du matériau à changement de phase est (ou sont) fixée une (ou des) masse magnétique susceptible de développer une force d'attraction ou de: répulsion en présence d'une masse magnétique extérieure au réservoir, cette force d'attraction ou de répulsion assurant le déplacement de la pièce mobile, le sens du déplacement étant déterminé par la position respective des masses magnétiques en présence, et leur polarité l'une par rapport - l'autre. Procédé suivant la revendication 3, caractérisé en ce que la masse magnétique extérieur agissant sur la pièce mobile est amovible et permutable de manière à pouvoir par inversion de polarité la solliciter dans deux directions opposées. Procédé suivant la revendication 4, caractérisé par le fait que la pièce mobile est soumise à deux forces d'origine magnétiques simultanées, opposées et inégales la plaçant dans une position d'équilibre; laquelle position d'équilibre étant modifiée lorsque nous annulons l'une des dites forces ou son intensité. Procédé suivant la revendication 5, caractérisé par le fait que la modification des forces appliquées sur la pièce mobile et donc de la résultante de celle-ci, est obtenue en désolidarisant du dispositif la masse magnétique extérieure de manière à annuler la force d'attraction ou de répulsion agissant sur la dite pièce mobile. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'une quelconque revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le réservoir étanche contenant le matériau à changement de phase est un tube transparent dans lequel coulisse librement un second tube constituant la pièce mobile, la dite pièce mobile étant pourvue de repères colorés permettant de visualiser nettement son déplacement à l'intérieur du réservoir. Dispositif suivant la revendication 7 caractérisé en ce qu'il est possible de lui adjoindre une pointe permettant sa pénétration dans la matière ou le produit à contrôler, cette pénétration étant de profondeur telle que la seule partie visible se limite à l'extrémité du réservoir en forme de tube, qui permet par transparence de contrôler la position de la pièce mobile et de mettre en évidence un éventuel déplacement de celle-ci. Dispositif suivant la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que la pièce mobile est un piston transparent dont le diamètre intérieur de très petite dimension permet le transfert du matériau à changement de phase et viscosité variable d'une extrémité à l'autre du détecteur, la vitesse de déplacement du matériau à l'intérieur du tube formant piston étant liée d'une part à la pression exercée sur le dit matériau, d'autre part à la viscosité du produit suivant la température à laquelle il se trouve, tandis que la longueur du déplacement du matériau coloré- dans le tube central indique la charge thermique à laquelle a été soumise le détecteur. 2599 1 4 4 11 Application du procédé ou du dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 - 3 - 4 - 5 - 6 - 7 et 8 à la détection des températures auxquelles des matières solides, liquides ou gazeuses sont susceptibles d'avoir été soumises, le dit procédé et dispositif étant placé au contact du produit dans le cas d'une matière solide ou au sein du produit dans le cas d'une matière liquide ou gazeuse. 12 Application du procédé ou du dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1- 3 - 4 - 5 - 6 - 7 - 8 et 9 à la détection des températures susceptibles d'être atteintes à l'intérieur d'une matière (température "à coeur"). 13 Application du procédé,ou du dispositif suivant l'une quelconque des revendications 2 et 10 à la détermination du temps durant lequel des matières solides, liquides ou gazeuses auront été soumises à une température minimum déterminée.