FR2616541A1 - Hot air oven, in particular for calibrating thermometers using thermometric cells - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne un four à air chaud, notamment pour l'étalonnage de thermomètres à l'aide de cellules thermométriques. The present invention relates to a hot air oven, in particular for the calibration of thermometers using thermometric cells.
Elle s'applique en particulier à l'initialisation des cellules thermométriques du type dit "à point fixe" enrobées d'un matériau isolant, par exemple les cellules doubles gallium-indium revêtues de PTFE. It applies in particular to the initialization of thermometric cells of the so-called "fixed point" type coated with an insulating material, for example double gallium-indium cells coated with PTFE.
En effet, dans de'telles cellules, l'épaisseur de PTFE augmente de façon importante la résistance thermique entre l'élément sensible du thermomètre et le point fixe. In fact, in such cells, the thickness of PTFE significantly increases the thermal resistance between the sensitive element of the thermometer and the fixed point.
Or il est nécessaire, pour réaliser un étalonnage convenable du thermomètre, que la température de l'élément sensible et celle du point fixe soient pratiquement identiques entre elles et. égales à la température de l'ambiance thermostatée de référence. However, it is necessary, to carry out a suitable calibration of the thermometer, that the temperature of the sensitive element and that of the fixed point are practically identical between them and. equal to the temperature of the reference thermostatically controlled environment.
Pour maintenir cette condition, il convient de diminuer les flux thermiques de l'ambiance vers le point fixe et de l'ambiance vers l'élément sensible, respectivement. To maintain this condition, the heat fluxes from the atmosphere to the fixed point and from the atmosphere to the sensitive element, respectively, should be reduced.
Ceci est réalisé, conformément à la présente invention, en utilisant une disposition annulaire concentrique, le fluide circulant successivement à contre-courant dans les deux cylindres concentriques. This is achieved, in accordance with the present invention, using a concentric annular arrangement, the fluid successively flowing against the current in the two concentric cylinders.
Plus précisément, selon l'invention, le four comprend
- au moins deux éléments cylindriques coaxiaux, l'élément intérieur étant ouvert à ses deux extrémités et l'élément extérieur étant obturé par deux parois d'extrémité de manière à former une enceinte close,
- des moyens supports d'une ou plusieurs cellules thermométriques étalon, propres à positionner celles-ci dans la région axiale de l'élément intérieur,
- des moyens de chauffage,- thermostatés, disposés dans le volume compris entre les deux éléments intérieur et extérieur,
- des moyens de circulation forcée d'air, établissant une circulation continue et permanente dans ladite enceinte close entre la région axiale de l'élément intérieur et le volume compris entre les deux éléments intérieur et extérieur.More specifically, according to the invention, the oven comprises
- at least two coaxial cylindrical elements, the internal element being open at its two ends and the external element being closed by two end walls so as to form a closed enclosure,
- support means for one or more standard thermometric cells, suitable for positioning these in the axial region of the internal element,
- heating means, - thermostatically controlled, arranged in the volume between the two interior and exterior elements,
- Forced air circulation means, establishing a continuous and permanent circulation in said closed enclosure between the axial region of the interior element and the volume between the two interior and exterior elements.
L'apport thermique essentiellement convectif de l'air permet ainsi de pallier le faible couplage thermique entre l'ambiance et les corps purs (gallium-indium) contenus aans la cellule, inconvénient inhérent à ce type de cellule thermométrique. The essentially convective thermal contribution of air thus makes it possible to compensate for the weak thermal coupling between the atmosphere and the pure bodies (gallium-indium) contained in the cell, a drawback inherent in this type of thermometric cell.
Par ailleurs, les flux thermiques échangés par convection peuvent être contrôlés par ajustement de la puissance de fonctionnement des moyens de circulation forcée de l'air dans l'enceinte close
Selon d'autres caractéristiques avantageuses de l'invention
- les moyens de circulation forcée d'air comprennent une turbine centrifuge placée à l'une des extrémités de l'élément intérieur, coaxialement à celui-ci
- il est prévu, dans au moins l'une des parois de fermeture de l'élément extérieur, au moins un orifice d'introduction d'air ambiant ; la section de cet (ces) orifice(s) est alors de préférence réglable, et il(s) est (sont) formé(s) dans la paroi d'extrémité adjacente à la turbine centrifuge
- les moyens de chauffage sont des moyens propres à fournir une puissance de chauffe variable, et dans lequel il est prévu des moyens séquenceurs pour réduire la puissance de chauffe des moyens de chauffage lorsque la température intérieure du four approche la température de consigne d'étalonnage des cellules thermométriques ;
- il est prévu, autour de la région axiale de l'élément intérieur, une région périphérique formant région de préchauffage des cellules thermométriques avant la mise en place de celles-ci dans la région axiale pour étalonnage
- l'élément intérieur est un élément métallique dont la face extérieure, en regard des moyens de chauffage, est une face polie
- la vitessee de la turbine centrifuge est variable.Furthermore, the heat fluxes exchanged by convection can be controlled by adjusting the operating power of the means of forced circulation of air in the closed enclosure.
According to other advantageous features of the invention
- The means of forced air circulation include a centrifugal turbine placed at one end of the interior element, coaxial with it
- There is provided, in at least one of the closing walls of the external element, at least one orifice for introducing ambient air; the section of this (these) orifice (s) is then preferably adjustable, and it (s) is (are) formed (s) in the end wall adjacent to the centrifugal turbine
- The heating means are means capable of providing a variable heating power, and in which there is provided sequencing means for reducing the heating power of the heating means when the interior temperature of the oven approaches the calibration setpoint temperature thermometric cells;
- There is provided, around the axial region of the inner element, a peripheral region forming a region for preheating the thermometric cells before they are placed in the axial region for calibration
the internal element is a metallic element the external face of which, opposite the heating means, is a polished face
- the speed of the centrifugal turbine is variable.
D'autres caractéristique-s et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-dessous, faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels
- la figure 1 est une représentation schématique, en coupe, du four à air de l'invention,
- la figure 2 montre la caractéristique température-temps dans la phase de mise en route du four. Other characteristics and advantages of the invention will appear on reading the detailed description below, made with reference to the accompanying drawings, in which
FIG. 1 is a schematic representation, in section, of the air oven of the invention,
- Figure 2 shows the temperature-time characteristic in the start-up phase of the oven.
Sur la figure 1, la référence 10 désigne un cylindre métallique disposé à l'intérieur d'une enceinte 20, de plus grandes dimensions, coaxialement à la paroi latérale cylindrique 21 de celle-ci, les éléments cylindriques étant disposés avec leur axe sensiblement vertical. In FIG. 1, the reference 10 designates a metal cylinder disposed inside an enclosure 20, of larger dimensions, coaxial to the cylindrical side wall 21 thereof, the cylindrical elements being arranged with their substantially vertical axis .
Le cylindre 10 possède, dans sa région centrale et axiale 11, un emplacement pour une ou plusieurs cellules d'étalonnage (non représentées), le volume périphérique 12 compris entre cette région centrale 11 et la paroi 10 pouvant être éventuellement utilisé comme puits de préchauffage des thermomètres avant leur étalonnage final. Enfin, les deux extrémités 13 et 14 de cet élément cylindrique 10 sont ouvertes pour permettre une circulation d'air à l'intérieur. The cylinder 10 has, in its central and axial region 11, a location for one or more calibration cells (not shown), the peripheral volume 12 comprised between this central region 11 and the wall 10 possibly being used as a preheating well thermometers before their final calibration. Finally, the two ends 13 and 14 of this cylindrical element 10 are open to allow air circulation inside.
En revanche, la paroi cylindrique extérieure 21 est fermée par des parois d'extrémité 22 et 23, la paroi supérieure 22 constituant un couvercle amovible pour permettre l'introduction des cellules à préchauffer puis à étalonner,et la paroi d'extrémité inférieure 23 étant par exemple constituée par le socle du dispositif. On the other hand, the outer cylindrical wall 21 is closed by end walls 22 and 23, the upper wall 22 constituting a removable cover to allow the introduction of the cells to be preheated and then to be calibrated, and the lower end wall 23 being for example constituted by the base of the device.
On définit de la sorte un espace périphérique 24, cylindrique et annulaire, entre les parois 10 et 21 ; cet espace annulaire 24 reçoit des moyens de chauffage 30, par exemple des résistances électriques qui vont permettre de chauffer l'air à cet endroit. This defines a peripheral space 24, cylindrical and annular, between the walls 10 and 21; this annular space 24 receives heating means 30, for example electrical resistances which will make it possible to heat the air at this location.
De préférence, pour éviter les échanges directs (radiatifs) entre les résistances 30 et la région 11 où se trouvent les cellules, la face extérieure 15 de la paroi cylindrique intérieure 10 (c'est-à-dire la face en vis-à-vis des résistances chauffantes) est une face polie. Preferably, to avoid direct (radiative) exchanges between the resistors 30 and the region 11 where the cells are located, the outer face 15 of the inner cylindrical wall 10 (that is to say the face facing screw of the heating resistors) is a polished face.
I1 est enfin prévu des moyens de circulation forcée de l'air entre la région centrale 11 et la région périphérique 24 chauffée ; ces moyens sont constitués par exemple d'une turbine centrifuge 41 disposée au voisinage de la paroi 23, mise en mouvement par un arbre 42 entrainé par une poulie 43 elle-même mue par un moteur électrique 44 par l'intermédiaire d'une poulie 45 et d'une courroie de transmission 46. I1 is finally provided means of forced circulation of air between the central region 11 and the peripheral region 24 heated; these means consist for example of a centrifugal turbine 41 disposed in the vicinity of the wall 23, set in motion by a shaft 42 driven by a pulley 43 itself driven by an electric motor 44 via a pulley 45 and a transmission belt 46.
La turbine est disposée coaxialement avec les deux cylindres 10 et 20, de manière à aspirer l'air de la région centrale axiale 11, le refouler vers la région annulaire 24 où il se réchauffe au contact des résistances 30, puis le recycler vers la région 11 par l'ouverture 13. De la sorte, on obtient dans cette région une circulation continue d'air, avec un écoulement sensiblement laminaire, ce qui permet de fournir un apport thermique essentiellement convectif aux cellules thermométriques. The turbine is arranged coaxially with the two cylinders 10 and 20, so as to draw the air from the axial central region 11, discharge it towards the annular region 24 where it heats up in contact with the resistors 30, then recycle it to the region 11 through the opening 13. In this way, a continuous circulation of air is obtained in this region, with a substantially laminar flow, which makes it possible to provide an essentially convective heat supply to the thermometric cells.
Il est par ailleurs prévu dans la paroi 23 des orifices 25, de faible diamètre, de manière à permettre une légère aspiration d'air frais ambiant par la turbine et améliorer la régulation aux basses températures (inférieures à 500C) ou accélérer le refroidissement du four après utilisation ; ces entrées d'air 25 sont obturables et de préférence réglables. There are also provided in the wall 23 orifices 25, of small diameter, so as to allow a slight suction of fresh ambient air by the turbine and improve the regulation at low temperatures (below 500C) or accelerate the cooling of the oven. after use; these air inlets 25 are closable and preferably adjustable.
Avantageusement, le dispositif de chauffage est constitué de deux résistances électriques indépendantes, alimentées séparément, de manière à atteindre la température de consigne
Tc en deux étapes (figure 2)
- on opère tout d'abord une montée rapide en température jusqu'à atteindre une température inférieure de 50C (par exemple) à la température de consigne
- à ce moment (instant tl), on n'alimente plus qu'une seule des deux résistances, de manière à approcher plus lentement la température de consigne Tc.Advantageously, the heating device consists of two independent electrical resistors, supplied separately, so as to reach the set temperature
Tc in two stages (figure 2)
- a rapid temperature rise is first carried out until a temperature 50C (for example) lower than the set temperature is reached
- at this time (instant tl), only one of the two resistors is supplied, so as to approach the setpoint temperature Tc more slowly.
Un fois cette température atteinte (instant t2), la régulation thermostatique se met en route de manière à maintenir l'enceinte du four, et plus précisément la région centrale 11, à cette valeur Tc correspondant à la température de référence pour l'étalonnage des cellules. Once this temperature is reached (instant t2), the thermostatic regulation starts up so as to maintain the oven enclosure, and more precisely the central region 11, at this value Tc corresponding to the reference temperature for calibrating the cells.
Par ailleurs, les flux thermiques échangés par convection entre l'air chauffé circulant et les cellules peuvent être contrôlés en agissant sur la vitesse de rotation de la turbine centrifuge. Furthermore, the heat fluxes exchanged by convection between the circulating heated air and the cells can be controlled by acting on the speed of rotation of the centrifugal turbine.
Enfin, l'ensemble du four peut être automatisé, en programmant la vitesse de rotation de la turbine centrifuge et la régulation en température des moyens de chauffage. Finally, the entire oven can be automated, by programming the speed of rotation of the centrifugal turbine and the temperature regulation of the heating means.
Claims (9)
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FR8708271A FR2616541B1 (en) | 1987-06-15 | 1987-06-15 | HOT AIR OVEN, IN PARTICULAR FOR THE CALIBRATION OF THERMOMETERS USING THERMOMETRIC CELLS |
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FR2616541A1 true FR2616541A1 (en) | 1988-12-16 |
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