EP0743666B1 - Thermostat de régulation comportant dans la sonde un dispositif de sécurité - Google Patents

Thermostat de régulation comportant dans la sonde un dispositif de sécurité Download PDF

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EP0743666B1
EP0743666B1 EP96420174A EP96420174A EP0743666B1 EP 0743666 B1 EP0743666 B1 EP 0743666B1 EP 96420174 A EP96420174 A EP 96420174A EP 96420174 A EP96420174 A EP 96420174A EP 0743666 B1 EP0743666 B1 EP 0743666B1
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Cotherm SA
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    • H01H37/32—Thermally-sensitive members
    • H01H37/323—Thermally-sensitive members making use of shape memory materials

Definitions

  • the present invention relates to a probe thermostat intended for example regulating the temperature of the water inside an electric water heater.
  • Thermostats are thermo-sensitive action control devices cyclic intended to maintain the temperature between two values particular under normal operating conditions and in which user adjustment may be provided.
  • Probe thermostats are electro-mechanical regulation systems temperature comprising on the one hand a strong metal tube coefficient of expansion (copper, brass) inside which is placed a metal rod with a low coefficient of expansion (invar) and other share an electrical contact controlling the current to be sent to the heating resistance and activated by differential expansion of the two metals constituting the probe.
  • Known probe thermostats for electric water heaters operating under pressure generally include a safety device to cut off the power supply for heating of the enclosure in which the probe is placed in the event of elevation untimely temperature inside this enclosure.
  • thermostats of this kind which are described for example in Patent 2,579,013 belonging to the Applicant and which more particularly include a blistering washer which deforms under the action of a determined temperature in order to actuate a slide whose movement causes the heating circuit of the the enclosure in which the thermostat probe is placed.
  • This kind of thermostat transmits the heat of the water contained in the enclosure by conduction to the metal base of the latter's body where the blistering washer is housed.
  • the latter must be planned to deform when the temperature, at the end of the probe, inside a water heater, reaches a critical threshold in order to cut the circuits electric.
  • a washer To obtain perfect functioning, a washer must be provided blistering which deforms at a temperature much lower than that of critical threshold due to the distance between the probe tip and the base of the thermostat fixed against the enclosure.
  • the improvements which are the subject of the present invention aim to allow the realization of a safety device acting at the end of the probe, therefore at the heart of the system to be regulated.
  • the thermostat according to the present invention comprises nearby from the free end of the probe and between the tube and the rod a safety device consisting of a spring made of memory alloy shaped which acts by means of a spacer on a slide whose displacement causes the opening of the electric breakers during an untimely rise in temperature inside the enclosure in which said probe is immersed.
  • Fig. 1 is an exploded perspective view illustrating the device security according to the present invention.
  • Fig. 2 is a section showing a probe thermostat provided with the safety device in operating position.
  • Fig. 3 is a section similar to that of FIG. 2, but illustrating electrical breakers open due to expansion of the device safety during an untimely increase in temperature.
  • a probe thermostat 1 comprising a base 2 made of plastic and which carries on the one hand the mechanism for controlling the supply circuit of a heating system and on the other hand a metal probe 3.
  • the probe 3 comprises a tube 3 a with a high coefficient of expansion which is subject to a metal bowl 3 b comprising two diametrically opposite tabs 3 c and 3 d which are housed respectively in slots 2 a and 2 b formed in the base 2 .
  • the leg 3 c has a vertical extension 3 e , the base of which is adjacent to two wings 3 f and 3 g oriented in the same direction as the extension 3 e .
  • the wings 3 f and 3 g are flattened inside the slot 2 a so as to axially retain the bowl 3 b relative to the base 2.
  • the lug 3 d comprises two parallel pins 3 h and 3 i separated by a central groove 3 i to allow the folding of said lugs inside the slot 2 b to constitute the second fixing of the bowl 3 b relative to at base 2.
  • a metal rod 4 with a low coefficient of expansion one end of which is crimped to the tube 3 a , while the other end cooperates with an adjustment member 5.
  • the extension 3 e of the tab 3 c protrudes above the base 2 to serve as a hinge at one of the ends of an insulating amplifier lever 6 has an electrical contact 6 which is actuated by the rod 4 during temperature variations prevailing inside the enclosure in which the probe 3 is placed.
  • the latter comprises at its free end and between the tube 3 and the rod 4 has a safety device 7.
  • the device consists of a spring 7 is made of a shape memory alloy which is traversed by the rod 4.
  • the spring 7 a comes to bear on a washer 7 b itself crossed by the rod 4 and which is arranged near the crimping of the tube 3 a with the rod 4. It can be provided as a variant that the spring 7 has come to bear directly against the conical part 3 k of the tube 3 a without this intervening in the proper functioning of the safety device 7.
  • a cylindrical spacer 7 c is introduced into the remaining part of the probe 3 between the tube 3 a and the metal rod 4.
  • the spacer 7 c is of a length slightly greater than that of the tube 3 a to come out into the space delimited by the bowl 3 b .
  • the spacer 7 c bears against the spring 7 a and remains free in its vertical movements inside the probe 3.
  • a slide 8 made of insulating material such as plastic, crossed by the rod 4 and which can move back and forth vertically inside a suitable opening 2 c formed in the base 2.
  • the slide 8 has a central part 8 a which is extended by two wings 8 b , 8 c diametrically opposite and integral each with a stop 8 d , 8 e extending vertically and parallel to the movement axis of the slide 8.
  • One of the wings and more particularly that referenced 8 c comprises near the stop 8 e a reset finger 8 f which is directed towards the outside of the housing 9 shown in phantom (fig. 2 and 3).
  • each safety switch 10 and 11 is mounted on the phases of supply of electric current to the resistance of a water heater or the like, not shown.
  • the ends of the elastic blades 10 a and 11 a carry a movable contact 10 b and 11 b suitable for cooperating with a fixed contact 10 c and 11 c secured to the connection terminals 12, only one of which is shown in FIG. 2 and 3.
  • thermostat 1 results from the foregoing explanations, It is understood that the contact 6 is controlled by the amplifier lever 6 a as a function of the relative expansion of the tube 3 a relative to the rod 4. The adjustment of the thermostat 1 is carried out by button 5.
  • the reset finger 8 f can be omitted to avoid using thermostats having undergone an untimely rise in temperature.

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Description

La présente invention a trait à un thermostat à sonde destiné par exemple à la régulation de la température de l'eau contenue à l'intérieur d'un chauffe-eau électrique.
Les thermostats sont des dispositifs de commande thermo-sensibles à action cyclique destinés à maintenir la température entre deux valeurs particulières dans des conditions de fonctionnement normal et dans lequel un réglage par l'utilisateur peut être prévu.
Les thermostats à sonde sont des systèmes électro-mécaniques de régulation de la température comprenant d'une part un tube métallique à fort coefficient de dilatation (cuivre, laiton) à l'intérieur duquel est placée une tige de métal à faible coefficient de dilation (invar) et d'autre part un contact électrique commandant le courant à envoyer dans la résistance de chauffage et actionné grâce à la dilatation différentielle des deux métaux constituant la sonde.
Les thermostats à sonde connus destinés aux chauffe-eau électriques fonctionnant sous pression comportent généralement un dispositif de sécurité permettant de couper l'alimentation électrique destinée au chauffage de l'enceinte dans laquelle est disposée la sonde en cas d'élévation intempestive de la température à l'intérieur de cette enceinte.
On connaít des thermostats de ce genre qui sont décrits par exemple dans le brevet d'invention 2 579 013 appartenant à la Demanderesse et qui comprennent plus particulièrement une rondelle cloquante qui se déforme sous l'action d'une température déterminée en vue d'actionner un coulisseau dont le déplacement provoque la coupure du circuit de chauffage de l'enceinte dans laquelle est disposée la sonde du thermostat.
Ce genre de thermostat transmet la chaleur de l'eau contenue dans l'enceinte par conduction à l'embase métallique du corps de ce dernier où est logée la rondelle cloquante. Cette dernière doit être prévue pour se déformer lorsque la température, en bout de sonde, à l'intérieur d'un chauffe-eau, atteint un seuil critique en vue de couper les circuits électriques.
Pour obtenir un parfait fonctionnement, il faut prévoir une rondelle cloquante qui se déforme à une température bien inférieure à celle du seuil critique du fait de la distance séparant le bout de sonde et l'embase du thermostat fixée contre l'enceinte.
Les perfectionnements qui font l'objet de la présente invention visent à permettre la réalisation d'un dispositif de sécurité agissant en bout de la sonde, donc au coeur du système à réguler.
A cet effet, le thermostat suivant la présente invention comporte à proximité de l'extrémité libre de la sonde et entre le tube et la tige un dispositif de sécurité constitué d'un ressort réalisé en alliage à mémoire de forme qui agit par l'intermédiaire d'une entretoise sur un coulisseau dont le déplacement provoque l'ouverture des rupteurs électrique lors d'une élévation intempestive de la température à l'intérieur de l'enceinte dans laquelle est plongée ladite sonde.
Le dessin annexé, donné à titre d'exemple, permettra de mieux comprendre l'invention, les caractéristiques qu'elle présente et les avantages qu'elle est susceptible de procurer :
Fig. 1 est une vue en perspective éclatée illustrant le dispositif de sécurité suivant la présente invention.
Fig. 2 est une coupe représentant un thermostat à sonde muni du dispositif de sécurité en position de fonctionnement.
Fig. 3 est une coupe semblable à celle de fig. 2, mais illustrant les rupteurs électriques ouverts du fait de la dilatation du dispositif de sécurité lors d'une augmentation intempestive de la température.
On a réprésenté en fig. 1 à 3 un thermostat à sonde 1 comportant un socle 2 réalisé en matière plastique et qui porte d'une part le mécanisme de commande du circuit d'alimentation d'un système de chauffage et d'autre part une sonde métallique 3.
La sonde 3 comporte un tube 3a à fort coefficient de dilatation qui est assujetti à une cuvette métallique 3b comprenant deux pattes diametralement opposées 3c et 3d qui viennent se loger respectivement dans des fentes 2a et 2b ménagées dans le socle 2.
La patte 3c comporte un prolongement vertical 3e dont la base est adjacente à deux ailes 3f et 3g orientées dans le même sens que le prolongement 3e. Les ailes 3f et 3g sont aplaties à l'intérieur de la fente 2a de manière à retenir axialement la cuvette 3b par rapport au socle 2.
De même, la patte 3d comprend deux ergots parallèles 3h et 3i séparés par une saignée centrale 3i pour permettre le rabattement desdits ergots à l'intérieur de la fente 2b pour constituer la deuxième fixation de la cuvette 3b par rapport au socle 2.
A l'intérieur du tube 3a est placée une tige de métal 4 à faible coefficient de dilatation dont l'une des extrémités est sertie au tube 3a, tandis que l'autre extrémité coopère avec un organe de réglage 5. On observe également que le prolongement 3e de la patte 3c dépasse au-dessus du socle 2 pour servir d'articulation à l'une des extrémités d'un levier amplificateur isolant 6a d'un contact électrique 6 qui est actioné par la tige 4 lors des variations de températures régnant à l'intérieur de l'enceinte dans laquelle est disposée la sonde 3.
Cette dernière comporte à son extrémité libre et entre le tube 3a et la tige 4 un dispositif de sécurité 7. Le dispositif est constitué d'un ressort 7a réalisé dans un alliage à mémoire de forme qui est traversé par la tige 4. Le ressort 7a vient prendre appui sur une rondelle 7b elle-même traversée par la tige 4 et qui est disposée à proximité du sertissage du tube 3a avec la tige 4. Il peut être prévu en variante que le ressort 7a vienne prendre appui directement contre la partie conique 3k du tube 3a sans que cela intervienne dans le bon fonctionnement du dispositif de sécurité 7.
Une entretoise cylindrique 7c est introduite dans la partie restante de la sonde 3 entre le tube 3a et la tige métallique 4. L'entretoise 7c est d'une longueur légèrement supérieure à celle du tube 3a pour venir déboucher dans l'espace délimité par la cuvette 3b. L'entretoise 7c est en appui contre le ressort 7a et reste libre dans ses déplacements verticaux à l'intérieur de la sonde 3.
Au-dessus de l'entretoise 7c se trouve un coulisseau 8 en matière isolante telle que du plastique, traversé par la tige 4 et qui peut se déplacer en va-et-vient de manière verticale à l'intérieur d'une ouverture appropriée 2c ménagée dans le socle 2. Le coulisseau 8 comporte une partie centrale 8a qui se prolonge par deux ailes 8b, 8c diamétralement opposées et solidaires chacune d'une butée 8d, 8e s'étendant verticalement et parallèlement à l'axe de déplacement du coulisseau 8.
L'une des ailes et plus particulièrement celle référencée 8c comporte à proximité de la butée 8e un doigt de réarmement 8f qui se dirige en direction de l'extérieur du boítier 9 représenté en traits mixtes (fig. 2 et 3).
Au-dessus des butées 8d et 8e sont disposées des lames élastiques et métalliques 10a et 11a, appartenant respectivement aux rupteurs de sécurité 10 et 11 du thermostat 1. Chaque rupteur de sécurité 10 et 11 est monté sur les phases d'alimentation en courant électrique de la résistance d'un chauffe-eau ou d'un appareil analogue, non représenté.
Les extrémités des lames élastiques 10a et 11a portent un contact mobile 10b et 11b propre à coopérer avec un contact fixe 10c et 11c solidaire des bornes de connexion 12 dont une seule est réprésentée en fig. 2 et 3.
Le fonctionnement du thermostat 1 résulte des explications qui précédent, On comprend que le contact 6 est commandé par le levier amplificateur 6a en fonction de la dilatation relative du tube 3a par rapport à la tige 4. Le réglage du thermostat 1 s'effectue par le bouton 5.
Celui-ci peut porter un index se déplaçant en face d'une graduation prévue sur le boítier 9. Si pour une raison quelconque la température de l'installation vient à s'élever anormalement, en dépassant celle du seuil thermique minimal du ressort 7a, ce dernier se dilate pour déplacer verticalement en direction du haut l'entretoise 7c à l'intérieur du tube 3a. Le déplacement vers le haut de l'entretoise 7c entraíne dans le même sens le coulisseau en matière plastique 8 qui, par l'intermédiaire des butées 8d et 8e, soulève les lames élastiques 10a et 11a pour ouvrir les rupteurs de sécurité 10 et 11 assurant la coupure du courant dans l'installation de chauffage.
Il suffit alors d'appuyer sur le doigt de réarmement 8f pour contraindre le ressort 7a dans sa position initiale pour que les rupteurs de sécurité 10 et 11 viennent en contact. Le retour du ressort 7a à sa position initiale ne peut être assuré que lorsque la température en bout de sonde 3a c'est à dire à l'intérieur du chauffe-eau est redescendue en dessous d'un seuil critique.
Le doigt de réarmement 8f peut être supprimé pour éviter d'utiliser des thermostats ayant subi une élévation de température intempestive.

Claims (6)

  1. Thermostat à sonde (3) du genre comprenant un système électromécanique de régulation de la température pourvu d'une sonde (3) constitué d'un tube (3a) métallique à fort coefficient de dilatation à l'intérieur duquel est placée une tige (4) de métal à faible coefficient de dilatation et au moins un rupteur électrique (10,11) de sécurité commandant le courant électrique employé dans la résistance de chauffage, caractérisé en ce que la sonde (3) comporte à son extrémité libre et entre le tube (3a) et la tige (4) un dispositif de sécurité (7) constitué d'un ressort (7a) réalisé en alliage à mémoire de forme qui agit par l'intermédiaire d'une entretoise (7c) sur un coulisseau (8) dont le déplacement provoque l'ouverture des rupteurs électriques (10 et 11) lors d'une élévation de température dépassant celle du seuil thermique minimal du ressort (7a).
  2. Thermostat à sonde suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le ressort (7a) prend appui sur une rondelle percée (7b) disposée à proximité du sertissage permettant la fixation du tube (3a) avec la tige (4).
  3. Thermostat à sonde suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le ressort (7a) prend appui directement sur la partie conique (3k) du tube (3a), de la sonde (3).
  4. Thermostat à sonde suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'entretoise (7c) dépasse au-dessus de la cuvette (3b) pour venir en contact avec le coulisseau (8).
  5. Thermostat à sonde suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le coulisseau (8) comporte une partie centrale (8a) solidaire de deux ailes (8b) et (8c) diamétralement opposées se prolongeant chacune par une butée verticale (8d) et (8e).
  6. Thermostat à sonde suivant la revendication 5, caractérisé en ce que le coulisseau (8) comporte sur son aile (8c) et à proximité de sa butée (8e) un doigt de réarmement (8f) s'étendant verticalement suivant l'axe de dépacement dudit coulisseau.
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