Brevet FR2707424A3 — publié le 19950113

FR 2707424 A3 19950113 FR 9404978 A 19940420 L'objet de cette invention est un thermostat pour chauffe-eau à accumulation, de différentes capacités, opérant le contrôle de la température à l'aide d'une sonde classique à double tige parallèle et coaxiale qui ouvre et ferme un contact unipolaire, exploitant la dilatation différente des deux tiges. Ce thermostat est tout à fait différent des autres thermostats à tige déjà en usage à cause de la présence -à l'intérieur de la double tige cylindrique- d'un serpentin très mince enroulé sur la tige centrale et contenant un liquide, ou un gaz à haute dilatation. Ce serpentin est joint à un petit réservoir cylindrique équipé avec une base élastique capable de se dilater (vers l'extérieur du cylindre) en poussant un bout qui ouvre les contacts (bipolaire) de la ligne d'alimentation de la résistance de chauffage de l'eau contenue dans le chauffe-eau. Le serpentin, avec son petit cylindre fait la fonction d'un servo-mécanisme de sûreté. C'est-à-dire qu'il interrompt l'alimentation de la résistance de chauffage du chauffe-eau quand le liquide ou le gaz contenu dans le susdit serpentin, réchauffé excessivement par l'eau très proche de la température d'ébullition, se dilate volumétriquement et fait déclencher, en renversant la convexité de la base élastique du cylindre, le bout qui va couper l'alimentation de la résistance. Actuellement les thermostats à tige similaires pour ce type de fonctionnement sont équipés avec un contact unipolaire avec un fonctionnement tout à fait similaire à celui décrit ci-dessus, mais ils diffèrent substantiellement dans le dispositif généralement appelé sûreté bipolaire. En fait la tige métallique de ces thermostats transmet la chaleur par conduction à la base métallique du corps du thermostat ou est logée une lamelle bimétallique concave. Si un mauvais fonctionnement du thermostat d'usage normal, ou unipolaire, fait augmenter, sans contrôle, la température de l'eau contenue dans le chauffe-eau, la tige métallique conduira la chaleur vers la lamelle qui se déclenchera, c'est-à-dire que la lamelle renversera sa courbure en causant l'interruption des contacts de la ligne d'alimentation à la résistance de chauffage avec un embout particulier. Pour rétablir le contact bipolaire il faut attendre le refroidissement de la tige et de la lamelle bimétallique, presser l'extrémité de l'embout à main seulement, afin que le rétablissement de l'alimentation de la résistance soit fait après un contrôle des raisons du mauvais fonctionnement qui a causé ltebullition de l'eau. Le défaut plus grave de ce système est le réchauffement de la lamelle bimétallique concave par conduction de la tige vers la base métallique de l'appareil : de cette manière une grande différence de température s'interpose entre la cuve et la lamelle bimétallique, due au temps de réchauffage requis et intrinsèque à la méthode. En fait pour des températures d'environ 800C requises pour l'intervention de la lamelle bimétallique, dans la cuve on atteint des températures beaucoup plus élevées (jusqu'à 500C en plus) qui permettent la vaporisation de l'eau contre toute logique de production d'eau chaude pour usage domestique en général. Le thermostat objet de cette invention, qui prévoit le serpentin, contenant de l'huile, ou du gaz, ou du liquide à haut coefficient de dilatation, installé directement en contact avec l'eau contenue dans la cuve, produit des effets immédiats et précis sur la température et le temps, en intervenant sur un ressort -la lamelle concave, base du petit cylindre- qui comme le bi-métal cause l'interruption de l'alimentation. De toute façon, l'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé, représentant à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution d'un thermostat à tige pour chauffe-eau selon l'invention. Figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un thermostat à tige selon l'invention. Figure 2 est une vue de détail à échelle agrandie d'une variante d'exécution de la liaison de la zone cylindrique au tuyau. Figure 3 montre le thermostat de la Figure 1 en vue de dessus sans couvercle. Aux nombres et lettres indiquées dans les figures ci-jointes sont attribuées les valeurs suivantes 1 - Boite ou enveloppe extérieure en matière isolante telle de la bakélite ou similaire, utilisée en électrotechnique. 2 - Connection des fils d'alimentation d'une ligne monophasée. 2-a - Lamelles mobiles jointes par deux à une extrémité et à contacts mobiles sur l'autre, qui s'appuyent sur des trous sur le pivot d'actionnement aux deux supports 5. 2-b - Plaquette porte-contacts gauche, raccordée au contact mobile pour fonctionnement normal 3-d, lamelle ressort avec contact (unipolaire). 2-c - Plaquette porte-contacts droite, ligne sans contact réglée par thermostat à fonctionnement normal. 2-d - Plaquette gauche de raccordement à liaison pour résistance de chauffage de l'eau dans la cuve. 2-e - Plaquette droite de raccordement à liaison pour résistance de chauffage, autre externe égale à 2-d. 3 - plaquette métallique d'actionnement du thermostat de contrôle normal et continuel. 3-a - Pivot d'appui postérieur pour la plaquette 3, en matière isolante. 3-b - Tige centrale métallique avec dilatation linéaire très réduite, qui est confrontée en longueur avec la tige 3-c, à laquelle elle est rigidement liée à l'extrémité 3-f. 3-c - Petit tuyau ou tige extérieure ou tige du thermostat, réalisé en tube métallique ou en alliage tel du laiton ou autre prévu pour réaliser la dilatation qui ouvrira le contact monté sur la plaquette 3-d et qui réalise la continuité entre la plaquette porte-contacts gauche 2-b et la plaquette gauche de raccordement 2-d quand ceci est requis par la température de l'eau dans la cuve. 3-d - Plaquette avec contact en pointe ou tête actionnée élastiquement ou par ressort par l'embout 3-e de la plaquette 3. 3-e - Embout en matière isolante, qui pousse la plaquette 3-d à réaliser, ou pas, le contact pour l'alimentation de la plaquette gauche de raccordement 2-d. 3-f - Extrémité de la tige 3-c jointe rigidement à la tige 3-b. 3-g - Pommeau à vis pour régler la pression de la plaquette 3 sur son ressort. 4 - Petit tuyau ou capillaire en cuivre ou en métal ou en alliage avec une bonne conductibilité bouché à l'une de ses extrémités, joint à la zone cylindrique 4-a sur un côté et enroulé en spirale sur l'autre à l'exemple de 4-e, et qui contient de l'huile, ou un liquide, ou un gaz à forte dilatation. 4-a - Zone cylindrique ou chambre à air, reliée au fluide de dilatation du petit tuyau 4 par la liaison 4-d ou 4-c et équipée avec la base supérieure 4-b, une lame en forme de calotte sphérique en matériel élastique capable de se courber contrairement à l'effet de l'augmentation du volume, et donc de la pression, à l'intérieur du tuyau 4 et 4-e. 4-b Lame en forme de calotte sphérique capable de changer sa courbure de concave à convexe (par rapport à l'extérieur) sous l'effet de la pression et de l'augmentation du volume à l'intérieur du tuyau 4 et 4-e. 4-c - Liaison du capillaire ou tuyau 4 au centre du petit cylindre 4-a. 4-d - Liaison du capillaire ou tuyau 4 radialement à la zone cylindrique 4-a. 5 - Pivot de déclenchement des lamelles 2-a et des contacts relatifs du thermostat bipolaire de sûreté, actionné par la lame 4-b quand elle se déforme en prenant sa courbure convexe. 6 - Corps intérieur en matériau isolant, tel de la bakélite, qui soutient les différents contacts, lamelles, ressorts et liaisons. 7 - Base métallique relié rigidement à la tige 3-c, qui est l'élément inférieur, c'est-à-dire orienté vers la cuve, du corps du thermostat, faite généralement en aluminium ou alliage léger. La figure 1 représente un thermostat à tige objet de cette invention en coupe longitudinale. Au centre la tige 3-b reliée fixement au tuyau 3-c en 3-f est mise en évidence. Le tuyau 3-c est inséré dans une gaine en matériau conducteur de la chaleur à l'intérieur de la cuve d'un chauffe-eau. La tige 3-c, qui est pratiquement en contact avec l'eau chaude, se dilate de manière différente de la tige centrale 3-b et produit le mouvement oscillatoire de la plaquette 3 posée en équilibre entre le pivot 3-a et le ressort comprimé sous la plaquette 3. Les déplacements relatifs entre la tige centrale 3-b et la tige 3c causent, ou empêchent, le contact de la plaquette 3-d avec la plaquette 2-d et permettent, ou empêchent, le passage du courant dans la résistance de chauffage, comme on peut aussi le comprendre grâce à la figure 2 qui montre une vue de dessus du thermostat sans couvercle. Ce qu'on a dit jusqu'ici se réfère au fonctionnement normal, à savoir comme thermostat unipolaire commun, et en général aux thermostats à tige déj à dans le commerce. La partie qui se différencie substantiellement des thermostats normaux est celle relative aux éléments indiqués aux différentes lettres et au numéro 4. En fait -Figure 1- un capillaire métallique 4 avec la partie terminale enroulée en spirale 4-e est inséré à l'intérieur de la tige 3-c et dans la zone chaude de la cuve du chauffe-eau à contrôler : ce tuyau capillaire scellé hermétiquement contient une huile, ou un gaz, ou un liquide présentant un bon coefficient de dilatation. A l'extrémité du capillaire 4 opposée à la partie terminale 4-e, se trouve un petit cylindre 4-a qui est équipé avec une base 4-b en forme de calotte sphérique en métal élastique qui, en cas de dilatation du fluide contenu dans le capillaire 4, se déforme en se gonflant et en inversant sa courbure de concave à convexe, comme déjà évoqué plusieurs fois. Cette déformation dure jusqu'à ce que le fluide du capillaire 4 refroidisse, la base 4-b sera pressée vers l'intérieur 4-a du petit cylindre 5, seulement manuellement. Cette déformation élastique de la lame 4-b provoque l'élévation du pivot 5 sur lequel s'appuient les deux lamelles conductrices 2-a, naturellement séparées entre elles, ouvrant aussi les contacts entre la lamelle 2-a et la plaquette 2-b et entre la lamelle 2-a et la plaquette 2-c, ou bien le détachement bipolaire de la ligne de la résistance jointe à la plaquette gauche 2-d et la plaquette droite 2-e. Cette interruption, définie en jargon de sûreté, se réalise avec des températures de l'eau dans la cuve du chauffe-eau proches de 11 ébullition ou légèrement supérieures, selon les normes nationales et internationales. Ainsi le réarmement manuel successif fait par 5, impose un contrôle des raisons de l'éventuelle "fuite" en température de l'appareil et l'arrangement des éventuels dégâts, parce qu'il faut ouvrir la calotte ou les couvercles de protection en isolant forcément l'appareil pendant le temps de contrôle et de rétablissement. Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas à la seule forme d'exécution décrite ci-dessus à titre d'exemple ; elle en embrasse au contraire toutes les variantes. REVENDICATIONS 1. Thermostat à tige pour chauffe-eau à double action de sûreté et à basse inertie thermique d'intervention qui outre sa fonction normale de régulation de la rempérature de l'eau contenue dans la cuve d'un chauffe-eau, est caractérisé en ce qu'il pourvoit à empêcher des hausses de températures au-delà des valeurs limites admissibles au moyen d'un petit cylindre (4-a) équipé d'une lamelle élastique (4-b) déformable de concave à convexe de façon presque stable, quand le fluide, huile ou gaz, ou liquide présentant un bon coefficient de dilatation, contenu dans le petit cylindre (4-a) lui-même et dans une partie terminale (4e), en augmentant son volume renverse la concavité de la lamelle élastique (4-b) et presse le pivot (5) capable de séparer les contacts des lamelles (2-a) jointes à la ligne d'alimentation des bouts de la résistance (2-b) et (2-e), le tout demandant une faible inertie thermique parce que la partie terminale (4-e) est plongée dans l'eau chaude à contrôler. 2. Thermostat à tige pour chauffe-eau à double action de sûreté et à basse inertie thermique d'intervention selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il est équipé d'une tige (3-c) cylindrique tubulaire contenant au centre la tige (3-b) de longueur invariable pour réaliser la variation d'allongement entre les tiges (3-c) et (3-b), nécessaire pour le fonctionnement normal du susdit thermostat. 3. Thermostat à tige pour chauffe-eau à double action de sûreté et à basse inertie thermique d'intervention selon les revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un serpentin ou spirale (4-e) enroulé autour de la tige centrale (3-b) et réalisé avec un tuyau ou capillaire (4) habituellement en cuivre ou autre matériel métallique avec une bonne conductibilité thermique, scellé hermétiquement, et contenant une huile, ou un gaz, ou un liquide présentant un bon coefficient de dilatation, prévu pour déformer la plaquette (4-b) qui fait, elle aussi, partie du circuit scellé. 4. Thermostat à tige pour chauffe-eau à double action de sûreté et à basse inertie thermique d'intervention selon les revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un petit cylindre (4-a) relié par une liaison (4-c ou 4-d) au tuyau (4) et à la partie terminale (4-e), qui réalise pratiquement l'élément qui pousse le pivot (5) par la lamelle élastique (4-b) quand sa forme concave devient convexe, ou pratiquement elle renverse sa forme originaire à cause de l'augmentation de volume due à la hausse de la température de l'huile, du gaz, ou du liquide contenu dans le circuit scellé (4a-e) et de la partie terminale (4-e) en contact avec l'eau de la cuve d'un chauffe-eau. 5. Thermostat à tige pour chauffe-eau à double action de sûreté et à basse inertie thermique d'intervention, selon les revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une spirale ou serpentin (4-e) positionnée dans la cuve d'un chauffe-eau au moyen d'une tige ou tuyau (3-c) en matériau métallique, bon conducteur thermique, contenant de l'huile, ou du gaz, ou un liquide facilement dilatable thermiquement et qui réduit ainsi les distances entre la zone chaude et la zone d'intervention pour le débrayage de la ligne d'alimentation du courant à la résistance de chauffage de l'eau dans la cuve. 6. Thermostat à tige pour chauffe-eau à double action de sûreté et à basse inertie thermique d'intervention selon les revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un pivot (5) avec deux plans de support pour les lamelles (2-a) et capable de les déplacer, poussé par la lamelle élastique (4-b), et d'interrompre la ligne d'alimentation aux deux liaisons rapides (2-d) et (2-e) où sont jointes les extrémités d'une résistance pour le chauffage de l'eau dans la cuve d'un chauffe-eau.