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Publication
_________________________________________________________________
Number FR2521769A1
Family ID 3114607
Probable Assignee Jaeger
Publication Year 1983
Title
_________________________________________________________________
EN Title The closing switch according to the invention has: an element
(80) which upon an increase in temperature of the liquid...
FR Title CONTACTEUR THERMOSTATIQUE SENSIBLE A LA PRESSION
Abstract
_________________________________________________________________
The closing switch according to the invention has: an element (80)
which upon an increase in temperature of the liquid to be monitored
exhibits a bellying effect; a plunger (50) bearing against the
bellying element, this plunger being loaded in the direction of the
deformation produced by the bellying by a calibrated spring (40), and
in the other direction by a diaphragm (60) which can be elastically
deformed under the action of the pressure exerted by the liquid. In
this way, an increase in pressure produces a displacement of the
plunger in the sense of reducing the power exerted by it on the
bellying element, the bellying temperature being increased. In this
way, the permissible temperature increases, before the contact of the
switch closes, as a function of the pressure prevailing in the
circuit.
LE CONTACTEUR SELON L'INVENTION COMPORTE: UN ELEMENT 80 PRODUISANT UN
EFFET DE CLOQUAGE CONSECUTIF A UNE AUGMENTATION DE TEMPERATURE DU
LIQUIDE A CONTROLER; UN POUSSOIR 50 EN APPUI SUR L'ELEMENT CLOQUANT,
CE POUSSOIR ETANT SOLLICITE, DANS LE SENS DE LA DEFORMATION RESULTANT
DU CLOQUAGE, PAR UN RESSORT TARE 40, ET DANS L'AUTRE SENS PAR UNE
MEMBRANE 60 ELASTIQUEMENT DEFORMABLE SOUS L'EFFET DE LA PRESSION
EXERCEE PAR LE LIQUIDE.
DE CETTE MANIERE, L'AUGMENTATION DE PRESSION PROVOQUE UN DEPLACEMENT
DU POUSSOIR DE NATURE A DIMINUER L'EFFORT APPLIQUE PAR LE POUSSOIR SUR
L'ELEMENT CLOQUANT, AUGMENTANT AINSI LA TEMPERATURE DE CLOQUAGE. DE
CETTE MANIERE, LA TEMPERATURE ADMISSIBLE AVANT FERMETURE DU CONTACT
AUGMENTE EN FONCTION DE LA PRESSION REGNANT DANS LE CIRCUIT.
Description
_________________________________________________________________
La presente invention concerne un contacteur thermostatique sensible a
la pression.
Les contacteurs thermostatiques sont largement utilises, notamment
dans les moteurs automobiles, pour surveiller la temperature d'un
fluide, et plus particulierement celle du liquide de refroidissement.
Ils comportent un element sensible a la temperature qui ferme un
contact electrique lorsqu'une certaine valeur de temperature est
atteinte ou depassee.
La fermeture du contact provoque l'allumage d'un voyant, le
declenchement d'une alarme, ou la mise en route de tout appareil
propre a prevenir le conducteur de la hausse de temperature ou a en
limiter les effets.
Le fait que ces contacteurs se ferment a une temperature determinee,
invariable, presente cependant un inconvenient.
Pour que le contacteur thermostatique soit efficace, il est imperatif
que son fonctionnement ait lieu pour une temperature qui soit
strictement inferieure a la temperature d'ebullition du liquide a
controler; et d'autre part, pour un rendement thermique maximum du
moteur, il est souhaitable que la temperature normale de
fonctionnement (temperature de source chaude) soit la plus elevee
possible.
Or, le point d'ebullition d'un liquide varie avec la pression a
laquelle il est soumis. Par exemple, a la pression atmospherique
normale, la temperature d'ebullition de l'water est de lOO0C, alors
qu'a une pression de 1,5 bar elle est d'environ llO"C. Le phenomene
est identique, pour des valeurs de temperature legerement plus
elevees, avec un liquide de refroidissement constitue d'un melange
d'water et d'antigel (en general un melange d'water et de glycol).
Cette temperature varie egalement en fonction de la valeur reelle de
la pression atmospherique: elle diminue au fur et a mesure que l'on
s'eleve en altitude.
Or les reglages faits en usine le sont pour une valeur normale de
pression atmospherique, qui n'est pas necessairement la pression
atmospherique dans les conditions d'utilisation.
Un reglage du thermo-contact pour une valeur fixe de temperature
maximale admissible ne peut etre dans ce cas qu'un reglage de
compromis. Pour les circuits de refroidissement destines a fonctionner
en permanence sous pression en usage normal, cette temperature de
fermeture de contact est etablie a une valeur superieure a la
temperature d'ebullition sous pression atmospherique.
I1 en resulte que, en cas de fuite de liquide dans le circuit,
l'ebullition peut survenir sans que pour autant l'alarme soit
declenchee.
La generalisation des circuits de refroidissement sous pression et la
recherche constante d'un meilleur rendement thermique ont donne une
acuite particuliere a cette question.
L'invention se propose de pallier ces inconvenients, grace a un
contacteur thermostatique dont la temperature de fermeture varie en
fonction de la pression effective du liquide, de maniere a s'adapter
aux effets des lois physiques evoquees plus haut. A cette fin, le
contacteur selon l'invention comporte, en combinaison, un, element
produisant un effet de cloquage consecutif a une augmentation de
temperature du liquide a controler, ainsi que des moyens pour
appliquer sur l'element cloquant un effort fonction de la pression du
fluide a controler et decroissant avec cette pression, cet effort
etant dirige dans la direction de la deformation resultant du
cloquage.
L'element cloquant est, par exemple, une rondelle presentant une
legere concavite, et a structure bimetallique. Sous l'action d'une
augmentation de temperature, l'effet de bilame va provoquer le
cloquage de la rondelle, c'est-a-dire que sa face concave va devenir
convexe, et sa face convexe va devenir concave. L'inversion de
concavite se fait brusquement, a une temperature precisement definie.
La rondelle est reliee de maniere appropriee a un contacteur
electrique, pour que chacune des deux positions stables de la rondelle
corresponde a une position ouverte ou fermee du contacteur, le contact
etant etabli au moment du cloquage.
De tels elements cloquants sont connus et deja utilises. L'invention
consiste a associer a cet effet purement thermique de cloquage une
action mecanique fonction de la pression. Ainsi, dans le cas d'une
rondelle maintenue a sa peripherie, le fait d'exercer une poussee par
exemple au centre de la rondelle, dans la direction et dans le sens de
la deformation (non encore survenue) resultant du cloquage, va
provoquer un cloquage a une temperature inferieure a celle qui aurait
provoque le cloquage en l'absence d'action mecanique.
En d'autres termes, la contrainte resultant de la poussee exterieure
vient s'ajouter aux contraintes purement internes dues a l'effet de
bilame,.'9idantg'ainsi la rondelle a cloquer.
Comme il a ete indique plus haut, une baisse de pression doit
correspondre a une diminution de la temperature de fermeture du
contact. En consequence, les moyens pour exercer la poussee sur
l'element cloquant devront etre disposes de maniere qu'une baisse de
pression tende a faciliter la survenance du cloquage, c' est-a-dire
que l'effort exerce sur l'element soit d'autant plus eleve que la
pression est basse, et inversement.
Pour cela, un mode prefere de realisation consiste a employer un
poussoir en appui sur l'element cloquant, ce poussoir etant sollicite
par un ressort tare, dans le sens de la deformation resultant du
cloquage, et dans l'autre sens par une membrane elastiquement
deformable sous l'effet de la pression exercee par le liquide,
l'augmentation de pression provoquant un deplacement du poussoir de
nature a diminuer l'effort applique par le poussoir sur l'element
cloquant.
Ainsi, l'absence de surpression du liquide (correspondant au cas de la
fuite dans le circuit) entraine un effort maximal applique a l'element
cloquant par le poussoir.
Avantageusement, le contacteur selon l'invention comporte en outre des
moyens pour empecher l'application sur l'element cloquant de l'effort
fonction de la pression, pour des valeurs de pression inferieures a un
premier seuil. Ceci peut etre realise au moyen d'une butee disposee de
maniere a empecher le poussoir de venir en contact avec la membrane
pour des deformations de celle-ci inferieures a la deformation
correspondant a ce premier seuil.
L'emploi d'un ressort tare permet d'ajuster avec precision le point a
partir duquel le systeme de compensation entrera en action,
c'est-a-dire le point a partir duquel la force exercee par la membrane
(a laquelle viendra d'ailleurs s'ajouter la force de reaction de
l'ele- ment cloquant, en raison de la fleche a laquelle il est soumis)
sur le poussoir egalera la force exercee par le ressort, pour une
longueur de celui-ci correspondant a une position du poussoir en
contact avec la butee.
Passe cette valeur, le poussoir sera soumis a deux actions
antagonistes, d'une part du fait du ressort, d'autre part du fait de
la membrane. L'equilibre sera realise pour une valeur du deplacement
du poussoir variable selon la pression du liquide; le point de
cloquage variera de la meme maniere.
Avantageusement, le contacteur selon l'invention comporte, egalement,
des moyens pour empecher l'application sur l'element cloquant de
l'effort fonction de la pression, pour des valeurs de pression
superieures a un second seuil.
Ceci peut etre realise par exemple en prevoyant un deplacement du
poussoir tel que celui-ci ne reste en contact avec l'element cloquant,
et n'exerce un effort sur cet element, que pour des deformations de la
membrane inferieures a la deformation correspondant au second seuil.
Ainsi, pour des pressions tres elevees, le poussoir ne sera plus en
contact avec l'element cloquant celui-ci fermera donc le contact
electrique a une temperature fixe, qui est la temperature propre de
cloquage de l'element, et independamment de la pression regnant dans
le circuit. Iln'est en effet pas souhaitable, meme pour des pressions
elevees, que la temperature puisse augmenter indefiniment; au-dela
d'une certaine valeur, le contacteur thermostatique doit se fermer en
toutes circonstances.
Dans ce cas, il est d'ailleurs avantageux de prevoir une plaque de
surpression, contre laquelle la membrane pourra venir en butee pour
des valeurs elevees de la pression, de maniere a empecher une
deformation excessive de cette membrane.
On peut noter en outre que ce dispositif est totalement insensible aux
variations de la pression atmospherique ambiante; en effet, la
membrane elastiquement deformable subit une flexion fonction de la
pression a laquelle elle est soumise: cette pression est la pression
reelle du liquide.
D'autres caracteristiques et avantages de l'invention apparaitront a
la lecture de la description detaillee ci-dessous d'un mode de
realisation, fait en reference aux dessins annexes od: la figure 1 est
une coupe longitudinale du contacteur thermostatique selon
l'invention; la figure 2 represente la caracteristique
pression-temperature de fonctionnement du contacteur.
Le contacteur est relie au circuit de refroidissement au moyen d'un
corps 10, metallique et conducteur, comportant un filetage 11 pour son
raccordement au circuit de refroidissement; le liquide dans le circuit
communique avec l'interieur du corps par un alesage 12. De maniere a
faciliter son montage, le corps comprend une partie en six-pans 13, a
un ecartement normalise.
Ce corps recoit un couvercle 20 formant support de borne electrique
30. Le support 20 est en materiau isolant, par exemple en bakelite ou
analogue, et la borne 30 en materiau conducteur. La borne 30 est
introduite a l'interieur du couvercle 20 par vissage, et immobilisee
en position par injection de resine 21, qui assure simultanement une
fonction d'etancheite.
Le couvercle 20 est fixe au corps 10 par exemple par sertissage a sa
peripherie, l'etancheite etant assuree au moyen d'un joint torique 22.
Le support de borne 30 comporte une cavite interieure 31 pour loger un
ressort 40; il comporte egalement un alesage 32 pour un poussoir 50.
Le logement 31 est ferme par un couvercle 33 formant la borne de
raccordement proprement dite au circuit electrique. Cette borne est
emboitee a force ou eventuellement vissee, pour permettre un ajustage
du tarage du ressort 40. Un orifice 34 de mise en communication de la
'cavite avec l'atmosphere exterieure est prevu, pour eviter tout effet
de piston lors d'un mouvement du poussoir 50.
Ce poussoir 50 comporte une face d'extremite 51 sur laquelle vient
appuyer le ressort 40; cette extremite comporte egalement une partie
elargie 52 venant en butee contre 'une face 35 de la cavite 31. La
tete de poussoir 53 coopere avec la membrane 60, de preference par
l'intermediaire d'une plaque metallique 61. Au repos, un intervalle 62
subsiste entre la tete de poussoir 53 et la membrane 60.
La matiere constituant ce poussoir peut etre par exemple un
polysulfone, qui allie les proprietes d'isolement electrique a une
excellente resistance mecanique, meme a des temperatures relativement
elevees.
Une plaque de surpression rigide 70, par exemple sertie sur le corps
10, est avantageusement prevue pour limiter la course de la membrane
60 au cas ou celle-ci se trouverait soumise a une pression elevee on
evite de cette maniere tout arrachement accidentel de la membrane, ou
toute deformation au-dela des limites d'elasticite du materiau qui la
constitue.
La rondelle cloquante 80 est disposee de telle sorte que, au repos, sa
concavite soit tournee vers la membrane 60. Un alesage 81 est prevu au
centre de la rondelle pour laisser passer la tete de poussoir 53;
cette tete de poussoir appuie sur la rondelle cloquante au moyen d'un
epaulement 54, avec interposition partielle de la piece 90 entre
l'epaulement 54 et la rondelle 80.
Cette piece 90 est en matiere conductrice.
Elle comporte une extremite 91 formant un premier contact,
electriquement relie au corps 10, contre lequel la piece 90 est
plaquee a sa peripherie 92. Le materiau qui la constitue est
elastiquement deformable, de telle sorte que l'extremite 91, entrainee
dans son mouvement par la partie 93 enserree entre l'epaulement 54 du
poussoir et la rondelle cloquante 80, soit soumise a un deplacement
axial au moment du cloquage.
Au repos, l'extremite 91 est disposee a une distance e d'une saillie
36 solidaire du support de borne metallique 30. Cet espacement e est
inferieur a la deformation de la rondelle cloquante, de maniere que le
cloquage entraine la mise en contact de l'extremite 91 avec la saillie
36 (cet espacement e peut etre notamment ajuste au moment du vissage
du support de borne 30 dans le couvercle 20).
Une fois ce contact etabli, le courant peut circuler entre la borne 33
et le corps 10 (relie a la masse du vehicule), par l'intermediaire des
elements suivants places en serie: borne 33, support de borne 30,
saillie 36, extremite 91, peripherie 92 de l'element 90, corps 10.
Le fonctionnement du thermo-contact est illustre par la
caracteristique de la figure 2: a chaque point de fonctionnement du
moteur correspond un couple (pression, temperature); si ce couple (po,
to) est en dessous de la caracteristique de la figure 2, le contact
reste ouvert; si le couple (P1, tl) est au-dessus de cette meme
caracteristique, le contact doit etre ferme.
C'est le passage du point de fonctionnement (pO, taupoint (P1, tl) qui
provoque la fermeture du contact.
Tout d'abord, pour des pressions inferieures a une pression P
(correspondant au premier seuil pre
A cite), la deformation de la membrane elastique reste inferieure a la
dimension de l'intervalle 62 qui subsistait initialement entre la tete
de poussoir et la membrane. La deformation de cette membrane sera donc
sans incidence sur le fonctionnement du mecanisme. La seule action a
laquelle la rondelle cloquante est soumise est celle du 'poussoir,
dont l'extremite yient en appui contre la butee 35. Mais la longueur
du poussoir est telle que l'epaulement 54 soit en permanence en appui
contre la rondelle cloquante.Le cloquage aura donc lieu a une
temperature TA constante (resultant de la combinaison de l'effet
thermique de cloquage et de l'effet mecanique de fleche exeroee par le
poussoir 50), cette temperature etant inferieure a la temperature TB,
qui est la temperature propre de cloquage de l'element.
Pour des pressions superieures a la pression PA, la deformation de la
membrane 60 va etre telle qu'elle va entrer en contact avec la tete de
poussoir 53, et la force exercee par la membrane, ajoutee a la force
de reaction sous contrainte due a la fleche de la rondelle, deviendra
a un moment superieure a la force exercee par le ressort 40. Il va en
resulter un deplacement du poussoir (vers la gauche sur le dessin),
d'autant plus important que la pression sera elevee.
En consequence, la fleche imposee a la rondelle va diminuer et ainsi
la temperature de cloquage va augmenter; elle va se rapprocher de la
temperature TB, temperature propre de cloquage.
Enfin, pour des pressions elevees, superieures a une pression P B
(correspondant au second seuil precite), le deplacement du poussoir va
etre tel que l'epaulement 54 ne sera plus en contact avec la rondelle
cloquante celle-ci, liberee de toute contrainte mecanique exterieure,
cloquera a sa temperature propre TB, constante.
I1 est bien entendu que le mode de realisation decrit n'a aucun
caractere limitatif, et que de nombreuses variantes du contacteur
thermostatique selon l'invention peuvent etre envisagees conformement
a son esprit.
Claims
_________________________________________________________________
REVENDICATIONS
1. Contacteur thermostatique sensible a la pression, caracterise en ce
qu'il comporte, en combinaison - un element (80) produisant un effet
de cloquage consecutif a une augmentation de temperature du liquide
acontroler - des moyens pour appliquer sur l'element cloquant un
effortfonction de la pression du liquide a controler, etdecroissant
avec cette pression, cet effort etant dirigedans la direction de la
deformation resultant du cloquage.
2. Contacteur selon la revendication 1, caracterise en ce que les
moyens pour appliquer sur l'element cloquant un effort fonction de la
pression du liquide comportent un poussoir (50) en appui sur l'element
cloquant, ce poussoir etant sollicite par un ressort tare (40) dans le
sens de la deformation resultant du cloquage, et dans l'autre sens par
une membrane (60) elastiquement deformable sous l'effet de la pression
exercee par le liquide, l'augmentation de pression provoquant un
deplacement du poussoir de nature a diminuer l'effort applique par le
poussoir sur l'element cloquant.
3. Contacteur selon la revendication 1, caracterise en ce qu'il
comporte en outre des moyens pour empecher l'application sur l'element
cloquant de l'effort fonction de la pression, pour des valeurs de
pression inferieures a un premier seuil(PA).
4. Contacteur selon les revendications 2 et 3 en combinaison,
caracterise en ce que les moyens pour empecher l'application sur
l'element cloquant de l'effort fonction de la pression sont constitues
par une butee(35) disposee de maniere a empecher le poussoir de venir
en contact avec la membrane pour les deformations de celle-ci
inferieures a la deformation correspondant au premier seuil.
5. Contacteur selon l'une des revendications 1 ou 3, caracterise en ce
qu'il comporte en outre des moyens pour empecher l'application sur
l'element cloquant de l'effort fonction de la pression, pour des
valeurs de pression superieures a un second seuil
6. Contacteur selon les revendications 2 et 5 en combinaison,
caracterise en ce que le deplacement du poussoir est tel que celui-ci
ne reste en contact avec l'element cloquant, et n'exerce un effort sur
cet element, que pour des deformations de la membrane inferieures a la
deformation correspondant au second seuil.
7. Contacteur selon la revendication 1, caracterise en ce que
l'element cloquant est fixe a sa peripherie contre un corps metallique
(10) formant le premier pole du contacteur, et en ce qu'il est relie,
en un point (81) subissant une deformation lors du cloquage, a un
element mobile (91) conducteur susceptible d'entrer en contact, sous
l'effet de cette deformation, avec une borne (36, 30, 33) metallique
fixe formant le second pole du contacteur.
8. Contacteur selon les revendications 2 et 7 en combinaison,
caracterise en ce que le poussoir (50) est loge dans une cavite (32)
menagee a l'interieur de la borne (30), et en ce qu'il est mobile
axialement a l'interieur de cette cavite.
9. Contacteur selon l'une des revendications precedentes, caracterise
en ce qu'il comporte une plaque de surpression (70) empechant une
deformation excessive de la membrane (60) pour des valeurs elevees de
la pression.
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