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Des soupapes thermostatiques connues de réglage de la quantité de chaleur débitée par des échan- geurs de chaleur, tels que des convecteurs, permettent de régler la quantité du véhicule de chaleur, par exem-. ple de l'eau chaude arrivant dans l'échangeur de chaleur en fonction d'une température mesurée. Cette tempéra- ture est déterminée le plus souvent au moyen d'un débit- mètre du liquide ou d'un manomètre relevant la pression de la vapeur et communiquant par un tube capillaire avec un élément dilatable, par exemple un soufflet à ressort.
Les déformations en fonction de la température.de l'élé- ment dilatable sont transmises mécaniquement à l'élément mobile de la soupape. Ces soupapes régulatrices thermo- statiques sont construites sous forme de soupapes de fermeture, c'est-à-dire que,lorsque la quantité de cha- leur nécessaire est obtenue, la soupape se ferme.
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Les installations frigorifiques comportent des dispositifs analogues, qui ne différent des précédents que du fait que la soupape régulatrice doit faire arriver une plus grande quantité de fluide frigorifique dans l'installation frigorifique, lorsque la température s'élè- ve dans l'enceinte à refroidir et que par suite la soupa- pe est construite sous forme de soupape d'ouverture.
S'il s'agit de chauffer une enceinte au moyen. du même échangeur de chaleur pendant une certaine période et de la refroidir pendant une autre période, il y a lieu de prévoir,si on emploie des soupapes régulatrices thermo, statiques, une soupape de fermeture, ainsi qu'une soupape d'ouverture. Il en résulte une installation compliquée et coûteuse, particulièrement fâcheuse dans les installa- tions de chauffage des locaux habités, qui doivent fonc- tionner sous forme d'installations de refroidissement en été.
Des soupapes régulatrices thermostatiques connues convenant aux applications précitées commandent, par l'intermédiaire d'un soufflet de dilatation ou d'une boite à membrane, une soupape double qui sert à régler, en fonction des indications d'un thermomètre à dilatation, non seulement la quantité de chaleur, mais encore la quantité de frigories, tandis que la direction de la transmission de commande reste la même, dont une moitié a la forme d'une soupape de fermeture réglant la quantité de chaleur et l'autre celle d'une soupape d'ouverture réglant la quantité de frigories, et qu'on fait passer de la position de réglage du chauffage dans la position de réglage du refroidissement et inversement à la main au moyen d'une poignée à tourner, dont le mouvement de rotation provoque par un mécanisme approprié,
par exemple
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une transmission à vis,un mouvement de translation longi- tudinal de l'élément mobile de la soupape, l'amenant dans la position de réglage du chauffage ou dans la position de réglage du refroidissement. Etant donné que la tempé- rature du fluide est au moins égale à 30-35 C pour le chauffage et inférieure à 15-20 C pour le refroidissement il existe, entre les deux modes de fonctionnement, une différence de température d'environ 10-20 C, qui suffit pour provoquer automatiquement le passage d'un mode à l'autre, par exemple, en accouplant par exemple l'élément mobile de la soupape avec un second serpentin dilatable, qui est exposé à la température du fluide et qui, sous l'effet de la variation de température entre le chauffage et le refroidissement,
fait venir l'élément mobile de la soupape dans l'une des positions de réglage.
Que le passage du fonctionnement de la soupa- pe du chauffage au refroidissement s'effectue à la main ou automatiquement, les soupapes régulatrices connues du type précité ont l'inconvénient de,commander l'élément mobile de la soupape par l'organe thermostatique dilata- ble, de sorte que l'effort ou l'amplitude du mouvement de commande est très limité et que parfois une quantité de fluide même abondante ne suffit pas pour assurer un régla-- ge parfait,
Suivant l'invention, la soupape est commandée par un effort auxiliaire exercé par la soupape elle-même et commandé par l'élément thermostatique dilatable.
L'in- vention concerne une soupape régulatrice thermostatique pour échangeurs de chaleur, qui se règle automatiquement pour le chauffage et le refroidissement et comporte une botte à membrane réglée pour une valeur nominale et subis- sant l'action .de la température du local au moyen d'un
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thermomètre à liquide, ainsi qu'une soupape de commande qui comporte deux organes d'étranglement fonctionnant simultanément en opposition, dont l'un est en action pen- dant le chauffage et l'autre pendant le refroidissement, cette soupape étant caractérisée en ce que la boite à membrane commande le réglage d'ouverture et de fermeture de la soupape principale du fluide en fonction de la dif- férence de température du local par rapport à la valeur de réglage au moyen d'un effort auxiliaire hydraulique exercé par la diminution de la pression,
du fait que le canal de passage du fluide comporte un tube de Venturi et la chapelle du régulateur une cavité partagée par une mem- brane en deux chambres de surpression et de dépression, la membrane est poussée contre la soupape principale qui subit une contre-pression, la chambre de surpression com- munique par une réduction de section fixe avec un point de forte pression statique dans le canal de passage et la soupape de commande,qui comporte deux organes d'étrangle- ment fonctionnant en opposition, communique avec un point de pression statique moindre dans le canal de passage, et cette dernière soupape de commande est commandée directe- ment par la boite à membrane. La contre-pression de la soupape principale peut être exercée par un ressort, de préférence par une seconde membrane.
Une forme de réalisation de l'invention est décrite ci-après, à titre d'exemple, avec le dessin ci- joint, à l'appui duquel : . la figure 1 est une coupe schématique d'une soupape régulatrice thermostatique pour échangeur de cha- leur, passant automatiquement du fonctionnement pour le chauffage au fonctionnement pour le refroidissement;
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Les figures 2 à 5 représentent diverses posi- tions de la soupape de commande pour le chauffage et le refroidissement et la figure 6 est une coupe d'une forme de construction de la soupape régulatrice.
La soupape régulatrice de l'invention est des- tinée à être montée dans la conduite d'arrivée du fluide, immédiatement avant un échangeur de chaleur. La chapelle de la soupape régulatrice, figure 1, se compose de trois parties,à savoir une portion de chapelle inférieure 1, une portion de chapelle intermédiaire 6 et une portion de chapelle supérieure 16. La portion de chapelle inférieu- re 1 comporte une tubulure d'admission 2, une tubulure d'échappement 3 et une portion intermédiaire cylindrique 4 dans l'axe de laquelle est disposée la soupape princi- pale 5 de réglage de l'ouverture et de la fermeture. La portion intermédiaire 6 de la chapelle est montée sur la portion intermédiaire cylindrique 4.
Les portions 4 et 6 formant ensemble une cavité partagée par une membrane 7 en deux chambres, à savoir une chambre de dépression 8 et une chambre de surpression 9. La différence de pres- sion entre les deux chambres 8 et 9 est obtenue en fai- sant diminuer la section. du canal de passage du 1]aide dans la portion de chapelle inférieure 1 entre l'orifice d'admission et la soupape principale 5 par un tube de Venturi 10, en faisant communiquer la chambre de surpres- sion 9 par un canal de surpression 11 et un étranglement de section fixe 12 avec la tubulure d'admission 2, tandis que la chambre de dépression 8 communique par un canal de dépression 13 avec le canal de passage du fluide de section réduite en aval de la soupape principale 5.
La différence de pression est réglée en faisant communiquer
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là chambre de surpression 9 par une soupape de commande 14, 21, 22 fonctionnant dans les deux sens et par un canal 15 avec la chambre de dépression 8. La portion supérieure de la chapelle 16 est montée sur la portion intermédiaire 6 et comporte une botte à membrane 17 qui commande la soupape de commande 14,21, 22. La botte à membrane 17 communique par un tube capillaire 18 avec un thermomètre à liquide non représenté monté sur l'échangeur de chaleur.
La position en hauteur de la boite à membrane 17 peut être réglée au moyen d'une vis 15 pour régler la valeur nomina- le de la température. La boite à membrane est accouplée directement avec les organes nétranglement 21,22 de la soupape de commande 14, 21, 22 par une tige de poussée 20.
La soupape de commande 14, 21,22 est représentée dans la position correspondant au réglage du chauffage. Un res- sort bilame 24, encastré dans un étrier fixe disposé dans la chambre de surpression 9, sert à faire passer automati- quement la soupape en position correspondant au refroidis- sement ; ce ressort a une forme courbe convexe vers le bas qui résulté de son encastrement et, lorsque la température du fluide prend une valeur correspondant au refroidisse- ment, il prend une forme courbe convexe vers le haut et fait ainsi venir, au moyen d'une fourchette 25 et d'un. tiroir 26, l'organe d'étranglement 22 dans sa position de réglage par rapport à la soupape de commande 14, 21, 22 et fait monter l'organe d'étranglement 21 au-dessus de sa position de réglage.
Ce dispositif fonctionne de la manière sui- vante : lorsque la soupape principale 5 est ouverte et que de l'eau chaude de chauffage passe entre la tubulure d'ad- mission 2 et la tubulure d'échappement 3 par la soupape régulatrice décrite ci-dessus, il résulte de la présence
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du tube de Venturi 10 dans le canal 12 que la pression y est plus forte que dans le canal 13,15. Lorsque la tem- pérature du local relevée par le thermomètre à liquide du tube capillaire 18 s'élève, la boite à membrane 17 pousse la. tige de poussée 20 de haut en bas en fermant la soupape de commande 14, 21. Il en résulte que la pression devient plus forte dans la chambre'9 que dans la chambre 8, de sorte que la membrane 7 exerce une pression sur la soupape principale 5 et provoque sa fermeture.
Si la température du local s'abaisse, la boite à membrane 17 provoque l'ou- verture de la soupape de commande 14, 21, en faisant dimi- nuer la différence de pression entre les chambres 8 et 9 et par suite la soupape principale 5 s'ouvre de nouveau.
Si la section de passage de la soupape de commande 14, 21 plus grande que celle de l'étranglement fixe 12, la perte de charge entre les canaux 12 et 13 s'établit en majeure part'ie par l'intermédiaire de l'étranglement fixé 12, c'est-à-dire qu'il n'existe pratiquement pas de diffé- rence de pression entre les chambres 9 et 8 et que la soupape principale 5 reste ouverte sous l'action de son ressort de rappel 27. Si la soupape de commande 14, 21 se ferme suffisamment pour que sa section de passage de- vienne inférieure à celle de l'étranglement 12, une frac- tion correspondante de la différence de pression totale, dont on dispose, s'établit par la soupape de commande 14 21 et par suite aussi par la membrane 7, de sorte que la soupape principale 5 se ferme.
Le passage du chauffage au refroidissement et inversement s'effectue au moyen du ressort bilame de déclenchement, de la manière suivante : lorsque le fluide de chauffage passe dans la soupape principale 5, le res- sort bilame 24' a une forme convexe vers le bas et la.
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fourchette 25 tirée vers le bas repose sur l'étrier 23.
Si la soupape de commande 14, 21 est ouverte en grand, figure.2, le tiroir 26 repose en haut contre la fourchette 25 et l'ouverture totale de la soupape 14, 21 et 14, 22 se partage en deux moitiés. La boite à membrane 17 peut alors fermer la soupape 14, 21 en faisant descendre la tige de poussée 20 lorsque la température du local est trop élevée, de sorte que le tiroir 26 repose au fond de la fourchette 25, figure 3. Etant donné que le refroidis- sement du local s'effectue toujours lorsque la température du local est trop élevée, la soupape de commande occupe la position de la figure 3 avant le renversement.
Si l'ins. tallation passe du chauffage au refroidissement, le fluide de refroidissement arrive par la tubulure d'admission 2, la chapelle du régulateur et le fluide dans les chambres 8 et 9 se refroidissent,, et lorsque la température en s'abaissant a pris une valeur suffisante, le ressort bila- me 24 se courbe brusquement vers le haut, en poussant ainsi de bas en haut la fourchette 25 qui s'applique contre la surface inférieure du support 23, le tiroir 26 monte et les deux soapes 14, 21 et 14, 22 s'ouvrent également, figure 4. Si la température s'abaisse alors, la boite à membrane 17 fait monter la tige de poussée 20 et ferme la soupape de commande 14, 22, de sorte que le tiroir 26 s'applique en haut contre la fourchette 25, figure 5.
Le fonctionnement du dispositif passe du refroidissement au chauffage lorsque la température du local est trop basse et la soupape de commande vient dans la position de la figure 5. Lorsque l'installation passe du fonctionnement de refroidissement au fonctionnement du chauffage, le flui de de¯chauffage arrive par la tubulure d'admission 2, la chapelle du.régulateur et le fluide dans les chambres 8 et
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9 s'échauffent de nouveau et lorsque la température est suffisamment élevée, le ressort bilame 24 reprend sa forme courbe convexe vers le bas et fait revenir la soupape de commande dans sa position de la figure 2.
Il est nécessaire, pour que le fonctionnement du dispositif puisse passer automatiquement du chauffage au refroidissement, de la manière décrite ci-dessus, que lorsque la soupape principale est fermée, une faible quan- tité de fluide puisse passer dans le canal de passage, en faisant fonctionner la soupape principale avec une légère fuite ou, en disposant une rigole ou dispositif analogue ne pouvant être fermé.
Il faut aussi que la tige de pous- sée 20 entre la boite à membrane 17 et l'organe d'àtrangle ment 21 ne soit pas rigide, ainsi qu'on l'a représenté schématiquement sur la figure 1 pour simplifier, mais il y a lieu d'intercaler des organes de transmission qui com- pensent le mouvement relatif de l'organe d'étranglement 21 et de la boîte à membrane 17, provoqué par le déclenche- ment du ressort bilame 24, pour éviter que ce mouvement se transmette à la boite à membrane 17. La figure 6 est une coupé d'une forme de réalisation du régulateur de l'invention et en représente les détails. Les références correspondent autant que possible à celles de la figure 1.
Le mouvement de la boite à membrane 17 est transmis à la soupape de commande par un poussoir 28, sur lequel la boî te à membrane 17 exerce une poussée au moyen d'un bouton 29. L'effort de rappel de la boite à membrane 17 est engendré par un ressort à boudin 30, disposé entre une plaque de garniture 31 posée sur la portion de chapelle intermédiaire 6 et un épaulement du poussoir 28. Une four- chette 32 se visse sur l'extrémité inférieure du poussoir 28 et l'organe.d'étranglement 21 est suspendu dans cette
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fourchette par la poussée d'un ressort 33.
Lorsqu'au mo- ment du passage du chauffage au refroidissement, le ressort bilame 24, en se déclenchant vers le haut, fait monter l'organe d'étranglement 21, ce mouvement est absorbé par la fourchette 32 en comprimant le ressort 33 et le bord de l'organe d'étranglement 21 se soulève au-dessus de la. fourchette 32.
Si la température du local diminue ensuite la boite à membrane 17 monte en même temps que le poussoir 28 et la fourchette 32, jusqu'à ce que le jeu soit absorbé., Si la température du local s'abaisse davantage, le pous- soir 28 continue à monter et ferme la soupape 14, 22. -Au moment du passage du redroidissement au chauffage, lorsque' le ressort bilame 24 se déclenche vers le bas, la fourchet- te 32 et le poussoir 28 descendent en comprimant le res- sort 30, de sorte que le bouton 29 se soulève au-dessus du poussoir 28, jusqu'à ce que la température en s'élevant dans le local fasse descendre la botte à membrane et que le bouton 2 exerce de nouveau une poussée sur le poussoir 28.
Lorsque la pression de la pompe de circula- tion est constante, la contre-pression de la soupape prin- cipale 5 peut être exercée par un ressort à boudin 27, figure 1. Nais comme la pression de la pompe peut être tr variable dans les diverses installations, il convient de faire dépendre aussi la contre-pression de la soupape principale 5 de la pression du fluide.
Ce résultat s'ob- tient d'une manière simple, figure 6, au moyen d'une mem- @ brane 35 fonctionnant en opposition par rapport à la mem- brane 7, et disposée entre la portion de chapelle infé- rieure 1 et une plaque de base 36, qui forme une chambre de surpression 37, tandis que la portion de chapelle infé- rieure 1 forme une chambre de dépression 38.
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La soupape régulatrice Ionctionne de préférence' sous forme de régulateur d'ouverture et de fermeture Ce mode de fonctionnement ne présente un inconvénient que lorsque le réglage de l'ouverture et de la fermeture est assez lent pour que la température du local subisse des variations appréciables. Ce réglage de l'ouverture et.de la fermeture doit être assez rapide pour empêcher la température du local de subir des variations appréciables.
On arrive à ce résultat'd'une manière connue en faisant dépendre le fonctionnement de la boite à membrane 17 non d'un seul, mais de plusieurs thermomètres à liquide. Une solution convenant à cet effet consiste à disposer deux thermomètres à liquide, de façon à relever la température de l'air du local à l'entrée et à la sortie de l'échangeur de chaleur.