WO1994017379A1 - Dispositif de detection du franchissement d'un seuil de temperature comportant un element en alliage a memoire de forme - Google Patents

Dispositif de detection du franchissement d'un seuil de temperature comportant un element en alliage a memoire de forme Download PDF

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WO1994017379A1
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memory alloy
shape memory
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shape
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Jean-Marc Philippe
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Philippe Jean Marc
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K5/00—Measuring temperature based on the expansion or contraction of a material
    • G01K5/48—Measuring temperature based on the expansion or contraction of a material the material being a solid
    • G01K5/483—Measuring temperature based on the expansion or contraction of a material the material being a solid using materials with a configuration memory, e.g. Ni-Ti alloys

Definitions

  • Device for detecting the crossing of a temperature threshold comprising a shape memory alloy element.
  • the invention relates to a device for detecting the crossing of at least one temperature threshold comprising a shape memory alloy element.
  • frozen products intended for food consumption must be kept below a storage temperature in all stages of transport or conservation of these products between their placing in the frozen state and use by the consumer. .
  • the storage of blood samples must be carried out in such a way that at no time does the temperature of the blood sample exceed a certain threshold ensuring perfect storage for a long period of time.
  • the conditions for storing food products or blood samples are governed by specific legislation or regulations in the different countries.
  • the storage conditions required by the various laws or regulations depend in particular on the nature of the products preserved.
  • T RULE 26 it may be necessary, within the framework of certain activities, to verify that a product has indeed been brought to a temperature above or below a certain determined limit. This is the case, for example, in the case of sterilization of instruments for medical, surgical or dental use.
  • the products or objects for which conservation or treatment is carried out are placed inside an envelope which ensures their protection against the external environment.
  • thermomarkers making it possible to determine in a safe and immediate manner, by simple visual examination, if the temperature of a product or object contained in an envelope has never crossed a threshold temperature prohibited or on the contrary, if a required temperature threshold has been crossed at a certain time by this product or object.
  • thermomarkers have been described which have in common the use of an element made of shape memory alloy.
  • thermomarker of very small dimensions and at low cost intended to be fixed directly on the packaging of a product. which we maintain.
  • the known devices envisaged in this article use a change in shape of the shape memory alloy element, within a temperature range within which the temperature threshold is located, the crossing of which is sought to be detected. .
  • the visual evaluation of a simple change of shape of a shape memory alloy element does not however allow a very precise and very reliable determination of crossing a temperature threshold, in particular because the change in shape is gradual over a temperature range which can be several tens of degrees.
  • shape memory alloys which can be constituted for example in the form of a metallic alloy such as a ternary copper-zinc-aluminum alloy or a binary nickel-titanium alloy have the property of having a phase transition to pass from a first structural state at low temperature, generally called martensitic structure, to a second structural state at high temperature, called austenitic structure.
  • This phase transformation occurs in a temperature range which can be relatively wide and which can be characterized by transformation points on heating and cooling of the alloy.
  • the alloy when heating a shape memory alloy, from a temperature below its lowest transformation point designated as the end point of transformation into artsite (M f ), the alloy remains in a completely martensi ic phase until 'at an austenitic transformation start point (A s ). The alloy then undergoes a progressive transformation from a totally martensitic state to a totally austenitic state which is reached for a temperature at the end of transformation into austenite (A f ).
  • the alloy When the alloy is cooled from a temperature equal to or greater than (A f , the alloy remains in the austenitic phase until a temperature at the start of transformation into martensite (M s ). The proportion of martensite in the alloy then gradually increases from the temperature M ⁇ to the temperature (M £ ) at which the alloy is completely in the form of martensi ⁇ te.
  • the points M f , A ⁇ , A f and M 6 are distributed in a temperature interval defining the zone of transition of the alloy and the transformation presents a certain hysteresis, the curves of transformation on cooling and during reheating not being superimposed.
  • the martensitic phase of a shape memory alloy has a high malleability and a low elastic limit, unlike the austenitic phase.
  • the configuration geometry of the element progressively evolves between the geometrical configuration at low temperature and the geometrical configuration at high temperature of which the element has retained memory.
  • the shape memory alloy is cooled again, it retains the geometrical configuration which was given to it at high temperature.
  • shape memory alloy With certain types of shape memory alloy, it is also possible to "educate" the shape memory alloy element, so that it can pass reversibly from a first geometric configuration to low temperature at a second geometric configuration at high temperature, during successive reheating and cooling.
  • the geometrical configuration of the shape memory alloy element is liable to evolve progressively in the transition zone of the alloy.
  • the visual examination allows only an approximate evaluation of the shape and on the other hand a detected change in shape only translates the passage of the temperature of the shape memory alloy through a transition zone which can have a large extent.
  • a device for detecting the crossing of a temperature threshold which comprises an element of shape memory alloy capable of passing from a flat form to a form in which the element has parts raised in the form of points.
  • a sheet covering the shape memory element is pierced by the points in the second configuration of the shape memory element, so as to make visible the temperature crossing which is detected.
  • Such a device operates in a temperature range corresponding to the transformation of the shape memory alloy.
  • the object of the invention is therefore to propose a device for detecting the crossing of at least one temperature threshold comprising a shape memory alloy element having a transition zone between a first structural state at low temperature and a second state structural at high temperature which extends over a "temperature range within which the temperature threshold to be detected is situated and having a geometrical configuration capable of changing as a function of the temperature inside the transition zone , this device of an easy realization making it possible to determine in a very simple and very sure way if the crossing of a precise temperature threshold took place or did not take place at any time during a storage operation , transport or processing.
  • the device according to the invention comprises a shape memory alloy element having a transition zone between a first structural state at low temperature and a second structural state at high temperature which extends over a range of temperatures in which is the temperature threshold to be detected and having a geometrical configuration capable of changing as a function of the temperature inside the transition zone, characterized in that it also comprises a means of tracking the crossing of the temperature threshold in actuation relation with the shape memory alloy element and ensuring retention of the shape memory alloy element in a determined geometrical configuration until the temperature threshold is crossed, so to be translated visually by an irreversible modification of its configuration, the crossing of the temperature threshold, under the effect a change in shape of the element in shape memory al ⁇ bonding.
  • a detection device according to the invention which can be used in particular for thermomarking of frozen food products.
  • FIGS. 1A and 1B are perspective views of the device according to the invention and according to a first embodiment, in its respective configurations before and after crossing the temperature threshold.
  • FIGS. 2A and 2B relate to a first variant of the first embodiment.
  • FIGS. 3A and 3B relate to a second variant of the first embodiment.
  • Figures 4A and 4B relate to a second embodiment.
  • Figures 5A and 5B relate to a third embodiment.
  • Figures 6A and 6B relate to a fourth embodiment.
  • FIGS. 7A and 7B relate to a fifth embodiment.
  • Figures 8A and 8B relate to a sixth embodiment.
  • Figures 9A and 9B are perspective views of a device according to the invention and according to a seventh embodiment, in two configurations, respectively at low and high temperature.
  • Figure 9C is a view of the device of Figure 9D after crossing a temperature threshold.
  • FIG. 9D relates to a first alternative embodiment of the device of FIGS. 9A and 9B.
  • Figure 9E relates to a second alternative embodiment of the device of Figures 9A and 9B.
  • Figure 10 is a perspective view of a detection device according to the invention encapsulated in a transparent envelope.
  • FIGS. 1A and 1B we can see a device according to the invention comprising a shape memory alloy element 1 constituted by a portion of strip or flat ribbon and a retaining and marking element 2 cons ⁇ constituted by a fixed strip at its ends on the element 1 of shape memory material.
  • the shape memory alloy constituting the element 1 has a transition zone between its martensitic structure at low temperature and its austenitic structure at high temperature extending over a temperature range within which finds a determined temperature constituting the temperature threshold whose crossing is to be detected.
  • This temperature in the case of thermo-marking of frozen products, can be for example -5 ° C.
  • the shape memory alloy constituting the element 1 In its structural state at low temperature, the shape memory alloy constituting the element 1 is relatively malleable, so that the portion of strip or ribbon 1 can be curved, as shown in FIG. 1A. Is carried out at a low temperature, below the temperature threshold to be detected, the fixing of a strip 2 by its ends, on the end portions of the strip 1 in its curved configuration, as shown in FIG. 1A.
  • the strip 2 is made of a material having sufficient strength to maintain the element 1 in its curved configuration, at a temperature below the threshold whose crossing is detected.
  • Element 1 made of shape memory material has been "educated” so as to present a geometrical configuration at high temperature which is substantially plane.
  • the element 1 When the temperature of the detection device represented in FIG. 1A and generally designated by the reference 3 rises, in a zone corresponding to the transition zone of the shape memory alloy, the element 1 tends to straighten out to return to its flat shape stored in memory, so that it exerts an increasing traction on the retaining and marking strip 2.
  • the strip 2 undergoes a rupture because its limit of tensile strength precisely corresponds to the tensile force exerted between the ends of the element 1, at the temperature of the threshold whose crossing is detected.
  • the element 1 can then straighten out to take a shape tending towards the flat shape, as a function of the temperature at which the detection device 3 is located, as it is visible in FIG. 1B. If the temperature drops below the threshold, the device 3 remains in the configuration shown in FIG. 1B. If the element 1 has a certain reversibility, the crossing of the temperature threshold is nevertheless perfectly identified by the fact that the strip 2 is torn irreversibly.
  • the device 3 which can be associated with a product or an object which is ensured at low temperature, it can therefore be determined very simply, quickly and with certainty, whether the product or object has been reheated to at any time at a temperature above the predetermined temperature threshold.
  • the strip 2 can be made of any metallic or non-metallic material having sufficient strength to maintain the shape memory alloy element in curved form and to resist any possible destruction, during transport or storage of a product such as a frozen food product.
  • the strip 2 constituting the means for identifying the crossing of the temperature threshold can be in particular formed by a metal strip fixed by welding or crimping on the ends of the element 1, in a curved configuration at low temperature.
  • the strip 2 could consist of a non-metallic material such as paper glued at its ends to the shape memory alloy element 1.
  • the resistance to rupture of the strip is chosen so that the rupture occurs very precisely when the temperature is crossed.
  • the same element in shape memory alloy having a transition zone of a certain extent it is possible to obtain a device for detecting the crossing of any temperature inside the transition zone, by adapting the resistive strip to the selected trigger temperature.
  • FIGS. 2A and 2B an alternative embodiment of the detection device shown in FIGS. 1A and 1B has been shown, the retaining and marking strip 2 being replaced by a wire 4 which may for example be a metal wire. which can be fixed, for example, by welding on the ends of the element in shape memory alloy to which a certain curvature is imposed at low temperature.
  • the wire 4 keeps the shape memory alloy element in a curved configuration, for any temperature below the threshold which is located.
  • the wire 4 breaks, for example in a median zone between the ends fixed on the element of shape memory alloy which can then straighten up to a substantially or completely flat shape, as shown in Figure 2B.
  • FIGS. 3A and 3B there is shown a second alternative embodiment of a device for detecting a temperature threshold which comprises a shape memory element to which a certain curvature is imposed at low temperature.
  • the shape memory element is held in its curved configuration by a curved ceramic piece 6 which matches the shape of the outer surface of the curved blade made of alloy with shape memory.
  • the resistance to bending of the ceramic part 6 is fixed at a level such that this part breaks and releases the shape memory element, when the temperature of the detection device passes through the temperature threshold which is monitored. .
  • the detection device after passing to a temperature corresponding to the threshold, is in the form of a memory alloy blade with a planar or slightly curved shape associated with two pieces of corresponding ceramic material to two fragments of part 6 which was broken.
  • FIGS. 4A and 4B a second embodiment of a detection device according to the invention has been shown.
  • the detection device comprises an element 8 of shape memory alloy constituted by a strip or section of ribbon which can be of small dimensions, the element 8 being formed and "educated” to present a curved shape at high temperature, as shown in Figure 4B.
  • the blade-shaped element 8 is straightened to have a substantially planar shape.
  • a ceramic plate 9 is superimposed on the element 8 and fixed thereon, for example by gluing.
  • the shape memory alloy element 8 tends to regain its curved shape, by progressive transformation inside the transition zone.
  • the element 8 therefore exerts an increasing bending force on the ceramic plate 9 which has been calibrated, so as to present a resistance to bending such that it breaks precisely when the temperature of one element 8 with shape memory reaches the temperature threshold which is monitored.
  • the detector 10 has the configuration shown in FIG. 4B, the element 8 having a curved shape and the ceramic plate 9 being broken into two fragments. In FIGS.
  • a third embodiment of a detection device 12 which comprises an element 13 made of shape memory alloy and a means of holding and locating 14 constituted by a half-ring made of material. ceramic fixed by its diametrical ends, on the end parts of the blade 13 which has been curved in the form of a half-ring.
  • the element 13 in shape memory alloy is curved in the form of a half-ring at low temperature and the ceramic part 14 fixed to the ends of the part 13 maintains it in the form shown in FIG. 5A.
  • the element 13 of shape memory alloy which has been "educated” so as to have the shape of a practically closed ring at high temperature, as shown in FIG. 5B, exerts forces on the ceramic half-ring 14 tending to bring its two ends closer together, so that the part 14 is subjected to a bending.
  • the part 14 is produced and calibrated so as to withstand the bending exerted by the part 13, up to the level of the temperature threshold.
  • the half-ring blade 14 breaks and the half-ring 13 closes until it has the shape at high temperature shown in FIG. 5B, this configuration then being maintained whatever the temperature development.
  • FIGS. 6A and 6B there is shown a fourth embodiment of a detection device according to the invention 15 which comprises a blade 16 made of shape memory alloy and three retaining and locating elements constituted by wires 17a , 17b and 17c of different lengths fixed at low temperature in the end part of two branches of the element 16 which is folded at low temperature in the form of a stirrup, when the shape memory alloy has a martensitic structure.
  • the shortest wire 17a maintains the two arms of the stirrup in a position close to each other, against the residual elastic forces exerted by the element 16 of shape memory alloy.
  • the wire 17a is calibrated so as to maintain the two branches of the stirrup during a rise in temperature, up to a first temperature ⁇ l corresponding to a first threshold to be monitored. When crossing this first threshold, the wire 17a breaks and the legs of the stirrup deviate from each other, beyond this first threshold and exert an increasing force on the medium length wire 17b .
  • the wire 17b is calibrated so as to resist the force exerted by the branches of the element 16 until a second temperature threshold is reached at a second temperature ⁇ 2 greater than ⁇ l.
  • a second temperature threshold is reached at a second temperature ⁇ 2 greater than ⁇ l.
  • the wire 17b breaks and during a subsequent rise in temperature of the detection device 15, the branches 16 move apart until the third wire 17c is tensioned.
  • a third temperature threshold is crossed at a temperature ⁇ 3 greater than ⁇ 2, the wire 17c breaks leaving the element 16 1 D free to resume its configuration at high temperature which can be a widely open V shape or the flat shape.
  • FIGS. 7A and 7B there is shown a fifth embodiment of a detection device 18 according to the invention.
  • the detection device 18 comprises a shape memory alloy element 19 made up of a wire wound in the form of a helical spring and three connecting wires 20a, 20b, 20c of different lengths fixed to the ends of the spring 19 in its low temperature configuration corresponding to a compressed shape of the spring 19.
  • the high temperature configuration corresponds to a stretched shape of the spring 19.
  • the spring 19 When the temperature rises above ⁇ l, the spring 19 is stretched until the medium length wire 20b is tensioned. When a temperature level ⁇ 2 is reached the wire 20b breaks, so that the spring 19 continues to undergo a longitudinal stretching resulting in a tensioning of the wire 20c. When a third threshold is reached at a temperature ⁇ 3 greater than ⁇ 2, the wire 20c breaks in turn and the element 19 can then take its geometric configuration at high temperature.
  • the detector 18 When the detector 18 is in the form shown in FIG. 7B, one can go immediately counts, visually, that there has been an overshoot of the thresholds ⁇ l and ⁇ 2 without the threshold ⁇ 3 having been exceeded.
  • the detectors 15 and 18 according to the embodiments of FIGS. 6A and 6B and 7A and 7B can include any number of retaining and locating wires of different lengths, so as to be able to detect any number of thresholds successive temperatures.
  • the element made of a shape memory alloy an element comprising a single memorized shape which is the shape at high temperature.
  • Such elements in shape memory alloy are called single-acting elements.
  • the element for locating the temperature threshold crossing does not exert a retaining force on the element of shape memory alloy in its configuration at low temperature, this configuration being stable.
  • the initial crossing of the temperature threshold is certain, regardless of the subsequent evolution of the temperature of the device. detection, due to the presence of the locating element in the broken state.
  • FIGS. 8A and 8B show a device for detecting the crossing of a threshold of temperature generally designated by the reference 22 which comprises an element 23 of double-effect shape memory alloy.
  • the element 23 constituted by a portion of strip or ribbon of shape memory alloy has a first stable geometric configuration at low temperature, as shown in FIG. 8A in which the portion of strip constituting the element 23 is curved in the form of a ring portion and a second geometrical configuration stable at high temperature as shown in FIG. 8B, in which the strip portion 23 is practically flat.
  • the element 23 is arranged inside a rigid housing 24 made of transparent material, between two movable walls 25a and 25b capable of moving in the longitudinal direction of the housing 24, as shown by the arrows 26.
  • the walls 25a and 25b on which the ends of the curved strip 23 come to bear are however mounted inside the housing 24, so as to be able to move only under the effect of the thrust of the element 23 when it deforms between a curved state, as visible in FIG. 8A, and a practically straight state, as shown in FIG. 8B, during a rise in temperature.
  • References 27 have been indicated on the housing 24 which correspond to the position of the walls 25a and 25b serving as an index, when the element 23 is at a temperature corresponding to the threshold which is detected.
  • the walls 25a and 25b serving as an index are located beyond the reference lines 27, relative to the central part of the housing 24. It is then certain that the temperature threshold has been exceeded, the walls 25a and 25b cannot be brought back towards the center of the housing 24 whatever the temperature change after the threshold is exceeded.
  • the device 22 shown in FIGS. 8A and 8B has the advantage of being able to be reused at will if it includes means making it possible to replace the walls 25a and 25b, at low temperature, in their initial arrangement shown in FIG. 8A.
  • a device for detecting the temperature threshold 30 is shown, constituted by an element of shape memory alloy 28 superposed on a retaining and locating element 29.
  • the element 28 in shape memory alloy is constituted by a portion of strip cut into steps 31 at one of its ends and the retaining element 29 is constituted by a portion of preferably metallic strip cut in the form of steps analogous to steps 31, in its part superimposed on the stands 31.
  • the element 29 also includes three extensions 32a, 32b, 32c in the form of fingers having a certain rigidity.
  • the shape memory alloy element 28 is deformed in its structural state at low temperature to form a loop which is not completely closed.
  • the retaining element 29 constitutes a loop, the closure of which is ensured by cooperation of the fingers 32a, 32b, 32c which are slid under the stepped portions 31 of the element 28.
  • FIG. 9D shows an alternative embodiment of the detection device 30, the device 30 ′ as a variant comprising an element 28 ′ of shape memory alloy constituted by a strip with a straight edge and a retaining element and marking consisting of a strip 29 ', preferably made of metal on which are brought three fingers 32' a, 32 'b, 32' c of different lengths.
  • FIG. 9C when a first temperature threshold ⁇ l is reached, the force exerted by the shape memory element, the high temperature configuration of which shown in FIG. 9B is a plane configuration causes the output and the release of the finger 32 ′ a, which surely indicates the crossing of the first temperature barrier ⁇ l.
  • FIG. 9E a second alternative embodiment of the device 30 is shown, the device 30 "as a variant being constituted by a portion of strip 28" made of shape memory alloy which is cut to form three fingers 32 "a, 32 “b, 32” c of different lengths which hold the 28 "strip in a low temperature loop-like configuration.
  • the shortest finger 32 "a maintains it until a first temperature threshold is then released from the edge of the strip 28" under which it is slid, the fingers 32 "b and 32” c making it possible to detect the passage two successive temperature thresholds above the first threshold.
  • the devices 30, 30 'and 30 "make it possible to detect the crossing of several successive temperature thresholds and can be reset at low temperature as desired, to carry out detections during successive thermal cycles.
  • these devices ⁇ tifs may include a single, two or more than three retaining and marking fingers.
  • FIG 10 there is shown an envelope of transparent material 34 in which is placed a temperature crossing detector 35 which can 20 be produced for example according to the form shown in Figures 1A and 1B.
  • the detector 35 is produced at low temperature, the shape memory alloy being in its martensic state and then introduced into the transparent casing 34.
  • the temperature crossing detector 36 constituted by the transparent casing 34 and the element detection 35 is then kept at low temperature and can be fixed, always at low temperature, on a product for which it is desired to provide heat-marking.
  • the thickness and the coefficient of thermal transmission of the wall of the envelope 34 can be set to a value such that the transmission of heat to the detection element 35 occurs according to a physical law identical to the transmission of heat to an area of the product to be checked, on which the crossing of a temperature threshold must be detected.
  • this zone is generally formed by the center of the product which, depending on the nature of the product, may be at a variable distance from the surface of the product exposed to the outside environment, with heat transfer conditions. essentially variable. It is obvious that in the case of a device having a transparent housing as shown in FIGS. 8A and 8B, it is also possible to provide for the housing 24, a wall whose thickness and transfer coefficient are adapted to the monitoring conditions of a product.
  • the invention therefore makes it possible to very surely detect, by simple visual examination, the crossing of a temperature threshold during the storage of the handling or of the treatment of a product. •
  • a specific shape memory alloy having a transition zone extending over a certain temperature range, it is possible to obtain different detection devices having different trigger points and defined very precisely in the inside the transition zone of the alloy.
  • the invention is not limited to the embodiments which have been described and that one can imagine the production of the elements constituting the detection device, whether it is the shape memory element. or locating and retaining means in a form different from those which have been described.
  • Any alloy or material with shape memory having a transition zone in which the temperature threshold (s) to be monitored can be used.
  • the detection device according to the invention can be used not only in the context of the handling, transport and treatment of food products stored at low temperature but also for monitoring the conditions of storage of blood samples. or in any method of treating objects or instruments comprising maintaining below or above a determined temperature.

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Abstract

L'élément (1) en alliage à mémoire de forme présente une configuration géométrique qui évolue à l'intérieur d'une zone de transition s'étendant sur une certaine plage de température dans laquelle se trouve le seuil de température à détecter. Un moyen de repérae et de retenue (2) est relié à l'élément (1), de manière à maintenir l'élément (1) en alliage à mémoire de forme dans une configuration géométrique déterminée jusqu'au seuil de température et à traduire visuellement par une modification irréversible de sa configuration, le franchissement du seuil de température, sous l'effet d'un changement de forme de l'élément (1) en alliage à mémoire de forme. Le dispositif peut être utilisé en particulier pour le thermomarquage de produits surgelés.

Description

Dispositif de détection du franchissement d'un seuil c_e température comportant un élément en alliage à mémoire de forme.
L'invention concerne un dispositif de détection du franchissement d'au moins un seuil de température comportant un élément en alliage à mémoire de forme.
Pour assurer une conservation de longue durée de certains produits, il peut être nécessaire de maintenir ces produits en-dessous d'une température de conservation bien définie.
En particulier, des produits surgelés destinés à la consommation alimentaire doivent être maintenus en- dessous d'une température de stockage dans toutes les étapes de transport ou de conservation de ces produits entre leur mise à l'état surgelé et l'utilisation par le consommateur.
De même, la conservation des prélèvements san- guins doit être effectuée de manière telle qu'à aucun moment la température du prélèvement sanguin ne dépasse un certain seuil assurant une parfaite conservation pendant une longue durée.
Les conditions de conservation des produits alimentaires ou des prélèvements sanguins sont régies par une législation ou une réglementation particulière dans les différents pays. Les conditions de conservation exigées par les différentes législations ou réglementa¬ tions dépendent en particulier de la nature des produits conservés.
Dans tous les cas, il est nécessaire de pouvoir vérifier très facilement et très rapidement si les condi¬ tions thermiques de stockage et de manutention du produit ont été satisfaisantes ; par exemple, dans le cas des produits alimentaires, on doit vérifier, chez le détail¬ lant ou le consommateur final, si le produit n'est jamais sorti de la chaîne du froid entre son conditionnement à l'état surgelé et sa mise à la disposition du détaillant ou de l'utilisateur. T RÈGLE 26 'De manière plus générale, il peut être nécessai¬ re, dans le cadre de certaines activités, de vérifier qu'un produit a bien été porté à une température supé¬ rieure ou inférieure à une certaine limite déterminée. Il en est ainsi par exemple dans le cas de la stérilisation d'instruments à usage médical, chirurgical ou dentaire.
Généralement, les produits ou objets dont on réalise la conservation ou le traitement sont placés à l'intérieur d'une enveloppe qui assure leur protection contre le milieu extérieur.
Il est apparu, depuis quelques années, la nécessité de disposer de thermomarqueurs permettant de déterminer de manière sûre et immédiate, par simple examen visuel, si la température d'un produit ou objet contenu dans une enveloppe n'a franchi à aucun moment un seuil de température prohibé ou au contraire, si un seuil requis de température a bien été franchi à un certain moment par ce produit ou objet.
Dans le numéro du 6 septembre 1989 de la revue "Les Echos Industrie" consacré à l'utilisation des allia¬ ges à mémoire de forme, on a décrit divers types de ther¬ momarqueurs qui ont comme point commun d'utiliser un élé¬ ment en alliage à mémoire de forme.
C'est ainsi que dans un article ayant pour titre "Des mouchards pour chaîne du froid", à la page 20 de la revue précitée, on a décrit un dispositif comportant un petit ressort en alliage à mémoire de forme qui réagit aux variations de température et qui coopère avec un mécanisme permettant de faire apparaître dans un chargeur une bille d'une certaine couleur, lorsqu'il se contracte à basse température et une bille d'une couleur différente lors¬ qu'il se détend sous l'effet d'un réchauffement prolongé. Ce dispositif qui nécessite d'adjoindre au ressort en alliage à mémoire de forme un mécanisme assurant le passage des billes dans le chargeur est relativement complexe et coûteux. Son utilisation est donc réservée à des produits de haute valeur tels que par exemple le sang et ses dérivés.
Dans le même article de la revue, il est égale- ment indiqué que le déposant de la présente demande de brevet avait conçu un thermomarqueur de très faibles dimensions et à faible coût destiné à être fixé directe¬ ment sur l'emballage d'un produit dont on assure la conservation. Les dispositifs connus envisagés dans cet article utilisent un changement de forme de l'élément en alliage à mémoire de forme, dans un intervalle de tempéra¬ ture à l'intérieur duquel se trouve le seuil de tempéra¬ ture dont on cherche à détecter le franchissement. L'évaluation visuelle d'un simple changement de forme d'un élément en alliage à mémoire de forme ne permet cependant pas une détermination très précise et très sûre d'un franchissement d'un seuil de température, en particu¬ lier du fait que le changement de forme est progressif dans un intervalle de température qui peut être de plu¬ sieurs dizaines de degrés.
En effet, les alliages à mémoire de forme qui peuvent être constitués par exemple sous la forme d'un alliage métallique tel qu'un alliage ternaire cuivre- zinc-aluminium ou un alliage binaire nickel-titane ont la propriété de comporter une transition de phase pour passer d'un premier état structural à basse température, généra¬ lement appelé structure martensitique, à un second état structural à haute température, appelé structure austéni- tique. Cette transformation de phase se produit dans un intervalle de température qui peut être relativement étendu et qui peut être caractérisé par des points de transformation au chauffage et au refroidissement de 1 ' alliage. Par exemple, lorsqu'on réchauffe un alliage à mémoire de forme, depuis une température inférieure à son point de transformation le plus bas désigné comme point de fin de transformation en artensite (Mf ) , l'alliage reste en phase totalement martensi ique jusqu'à un point de début de transformation austénitique (As) . L'alliage subit alors une transformation progressive d'un état totalement martensitique à un état totalement austénitique qui est atteint pour une température de fin de transformation en austénite (Af ) .
Lorsqu'on refroidit l'alliage à partir d'une température égale ou supérieure à (Af,, l'alliage reste en phase austénitique jusqu'à une température de début de transformation en martensite (Ms). La proportion de martensite dans l'alliage augmente ensuite progressivement depuis la température Mε jusqu'à la température (M£) à laquelle l'alliage est totalement sous forme de martensi¬ te.
Les points Mf, Aε, Af et M6 sont répartis dans un intervalle de température définissant la zone de transi¬ tion de l'alliage et la transformation présente une cer¬ taine hystérésis, les courbes de transformation au refroi¬ dissement et au réchauffage n'étant pas superposées.
Généralement, la phase martensitique d'un alliage à mémoire de forme présente une forte malléabilité et une faible limite élastique, à l'inverse de la phase austénitique.
Lorsqu'un élément en alliage à mémoire de forme a été élaboré de manière à présenter une configuration géométrique déterminée à haute température, au-dessus du point A;, cet élément garde la mémoire de la forme qui lui a été donnée à haute température.
Dans le cas où 1 ' alliage est contraint ou déformé à basse température dans un état martensitique relativement malléable, au réchauffage, la configuration géométrique de l'élément évolue progressivement entre la configuration géométrique à basse température et la configuration géométrique à haute température dont l'élé¬ ment a gardé la mémoire. Lorsqu'on refroidit à nouveau l'alliage à mémoire de forme, il garde la configuration géométrique qui lui a été donnée à haute température.
Avec certains types d'alliage à mémoire de forme, il est possible également "d'éduquer" l'élément en alliage à mémoire de forme, de manière qu'il puisse passer de manière réversible d'une première configuration géomé¬ trique à basse température à une seconde configuration géométrique à haute température, au cours de réchauffages et de refroidissements successifs.
Dans tous les cas, la configuration géométrique de l'élément en alliage à mémoire de forme est susceptible d'évoluer progressivement dans la zone de transition de 1 ' alliage.
Du fait de l'étendue de la zone de transition, suivant l'axe des températures et de l'hystérésis, il est extrêmement difficile de détecter le franchissement d'un seuil de température, par examen visuel de la forme d'un élément en alliage à mémoire de forme.
En effet, d'une part l'examen visuel ne permet qu'une évaluation approximative de la forme et d'autre part un changement de forme détecté ne traduit que le passage de la température de l'alliage à mémoire de forme à travers une zone de transition qui peut avoir une étendue importante.
L'examen visuel ne permet donc pas à 1 ' utilisa- teur de décider de manière très sûre si l'objet ou le produit a franchi une limite de température et les conclu¬ sions à en tirer, par exemple, dans le cas de produits alimentaires surgelés, si ces produits doivent être consommés immédiatement ou s'ils peuvent être stockés à basse température pour une longue durée. Dans le US-A-3 440 997 est décrit un dispositif de détection de franchissement d'un seuil de température qui comporte un élément en alliage à mémoire de forme susceptible de passer d'une forme plate à une forme dans laquelle l'élément présente des parties relevées en forme de pointes. Une feuille recouvrant l'élément à mémoire de forme est percée par les pointes dans la seconde configu¬ ration de l'élément à mémoire de forme, de manière à rendre visible le franchissement de température dont on assure la détection. Un tel dispositif fonctionne dans une plage de température correspondant à la transformation de l'alliage à mémoire de forme.
On ne dispose donc pas d'un moyen de repérage très précis du franchissement d'une température bien définie. En outre, il est nécessaire d'adapter la composi¬ tion de l'alliage à mémoire de forme utilisée à l'utilisa¬ tion envisagée puisque la transformation de l'alliage est le seul phénomène déterminant le déplacement des pointes de perçage. Le but de 1 ' invention est donc de proposer un dispositif de détection du franchissement d'au moins un seuil de température comportant un élément en alliage à mémoire de forme ayant une zone de transition entre un premier état structural à basse température et un second état structural à haute température qui s'étend su-" une plage de températures dans laquelle se situe le seuil de température à détecter et présentant une configuration géométrique susceptible d'évoluer en fonction de la tempé¬ rature à l'intérieur de la zone de transition, ce disposi- tif d'une réalisation aisée permettant de déterminer de manière très simple et très sûre si le franchissement d'un seuil de température précis a eu lieu ou n'a pas eu lieu à un moment quelconque d'une opération de stockage, de transport ou de traitement . Dans ce but, le dispositif suivant l'invention comporte un élément en alliage à mémoire de forme ayant une zone de transition entre un premier état structural à basse température et un second état structural à haute température qui s'étend sur une plage de températures dans laquelle se situe le seuil de température à détecter et présentant une configuration géométrique susceptible d'évoluer en fonction de la température à l'intérieur de la zone de transition, caractérisé par le fait qu'il comporte de plus un moyen de repérage de franchissement du seuil de température en relation d ' actionnement avec l'élément en alliage à mémoire de forme et assurant une retenue de l'élément en alliage à mémoire de forme dans une configuration géométrique déterminée jusqu'au fran- chissement du seuil de température, de manière à traduire visuellement par une modification irréversible de sa configuration, le franchissement du seuil de température, sous l'effet d'un changement de forme de l'élément en al¬ liage à mémoire de forme. Afin de bien faire comprendre l'invention, on va maintenant décrire, à titre d'exemples non limitatifs, plusieurs modes de réalisation d'un dispositif de détec¬ tion suivant l'invention qui peut être utilisé en particu¬ lier pour le thermomarquage de produits alimentaires surgelés.
Les figures 1A et 1B sont des vues en perspec¬ tive du dispositif suivant l'invention et suivant un premier mode de réalisation, dans ses configurations respectives avant et après franchissement du seuil de température.
Les figures 2A et 2B sont relatives à une première variante du premier mode de réalisation.
Les figures 3A et 3B sont relatives à une seconde variante du premier mode de réalisation. Les figures 4A et 4B sont relatives à un deuxiè¬ me mode de réalisation.
Les figures 5A et 5B sont relatives à un troi¬ sième mode de réalisation. Les figures 6A et 6B sont relatives à un qua¬ trième mode de réalisation.
Les figures 7A et 7B sont relatives à un cin¬ quième mode de réalisation.
Les figures 8A et 8B sont relatives à un sixième mode de réalisation.
Les figures 9A et 9B sont des vues en perspec¬ tive d'un dispositif suivant l'invention et suivant un septième mode de réalisation, dans deux configurations, respectivement à basse et à haute température. La figure 9C est une vue du dispositif de la figure 9D après franchissement d'un seuil de température. La figure 9D est relative à une première va¬ riante de réalisation du dispositif des figures 9A et 9B. La figure 9E est relative à une seconde variante de réalisation du dispositif des figures 9A et 9B.
La figure 10 est une vue en perspective d'un dispositif de détection suivant l'invention encapsulé dans une enveloppe transparente.
Sur les figures 1A et 1B, on voit un dispositif suivant l'invention comportant un élément en alliage à mémoire de forme 1 constitué par une portion de bande ou ruban plat et un élément de retenue et de marquage 2 cons¬ titué par une bande fixée à ses extrémités sur l'élément 1 en matériau à mémoire de forme. L'alliage à mémoire de forme constituant l'élé¬ ment 1 présente une zone de transition entre sa structure martensitique à basse température et sa structure austéni¬ tique à haute température s ' étendant sur une plage de températures à l'intérieur de laquelle se trouve une tem- pérature déterminée constituant le seuil de température dont on désire détecter le franchissement. Cette tempéra¬ ture, dans le cas de thermomarquage de produits surgelés, peut être par exemple de -5°C.
Dans son état structural à basse température, l'alliage à mémoire de forme constituant l'élément 1 est relativement malléable, de sorte que la portion de bande ou ruban 1 peut être courbée, comme représenté sur la figure 1A. On réalise à une basse température, inférieure au seuil de température à détecter, la fixation d'une bande 2 par ses extrémités, sur les parties d'extrémité de la bande 1 dans sa configuration courbée, comme représenté sur la figure 1A.
La bande 2 est constituée par un matériau possédant une résistance suffisante pour assurer le maintien de l'élément 1 dans sa configuration courbée, à une température inférieure au seuil dont on détecte le franchissement.
L'élément 1 en matériau à mémoire de forme a été "éduqué" de manière à présenter une configuration géomé- trique à haute température sensiblement plane.
Lorsque la température du dispositif de détec¬ tion représenté sur la figure 1A et désigné de manière générale par le repère 3 s'élève, dans une zone correspon¬ dant à la zone de transition de l'alliage à mémoire de forme, l'élément 1 a tendance à se redresser pour revenir à sa forme plate mise en mémoire, de sorte qu'il exerce une traction croissante sur la bande de maintien et de marquage 2.
Lorsque la température du dispositif de détec- tion 3 atteint le seuil de température dont on détecte le franchissement, par exemple -5°C, la bande 2 subit une rupture du fait que sa limite de résistance en traction correspond précisément à la force de traction exercée entre les extrémités de l'élément 1, à la température du seuil dont on détecte le franchissement. L'élément 1 peut alors se redresser pour prendre une forme tendant vers la forme plate, en fonction de la température à laquelle se trouve le dispositif de détec¬ tion 3, comme il est visible sur la figure 1B. Si la température redescend en-dessous du seuil, le dispositif 3 reste dans sa configuration représentée sur la figure 1B. Si l'élément 1 présente une certaine réversibilité, le franchissement du seuil de température est néanmoins parfaitement repéré par le fait que la bande 2 est déchirée de manière irréversible.
En présence du dispositif 3 qui peut être asso¬ cié à un produit ou un objet dont on assure la conserva¬ tion à basse température, on peut donc déterminer de manière très simple, rapide et certaine, si le produit ou objet a été réchauffé à un moment quelconque à une tempé¬ rature supérieure au seuil de température prédéterminé.
La bande 2 peut être réalisée en tout matériau métallique ou non métallique ayant une résistance suffi¬ sante pour assurer le maintien sous forme courbe de l'élément d'alliage à mémoire de forme et pour résister à toute destruction éventuelle, pendant le transport ou le stockage d'un produit tel qu'un produit alimentaire surgelé.
La bande 2 constituant le moyen de repérage du franchissement du seuil de température peut être en parti¬ culier constituée par une bande métallique fixée par sou¬ dage ou sertissage sur les extrémités de l'élément 1, dans une configuration courbe à basse température.
La bande 2 pourrait être constituée par un matériau non métallique tel que du papier collé à ses extrémités sur l'élément en alliage à mémoire de forme 1.
La résistance à la rupture de la bande est choisie de manière à ce que la rupture se produise très précisément au moment du franchissement de température. Avec un même élément en alliage à mémoire de forme ayant une zone de transition d'une certaine étendue, on peut obtenir un dispositif de détection du franchissement d'une température quelconque à l'intérieur de la zone de transi¬ tion, en adaptant la bande résistante à la température de déclenchement choisie.
Sur les figures 2A et 2B, on a représenté une variante de réalisation du dispositif de détection repré¬ senté sur les figures 1A et 1B, la bande de maintien et de repérage 2 étant remplacée par un fil 4 qui peut être par exemple un fil métallique qui peut être fixé, par exemple, par soudure sur les extrémités de l'élément en alliage à mémoire de forme auquel on impose une certaine courbure à basse température. Le fil 4 assure le maintien dans une configuration courbe de l'élément en alliage à mémoire de forme, pour toute température inférieure au seuil dont on réalise le repérage.
Au niveau du seuil de température, le fil 4 se casse, par exemple dans une zone médiane entre les extré¬ mités fixées sur l'élément en alliage à mémoire de forme qui peut alors se redresser jusqu'à une forme sensiblement ou complètement plane, comme représenté sur la figure 2B. Sur les figures 3A et 3B, on a représenté une seconde variante de réalisation d'un dispositif de détec¬ tion d'un seuil de température qui comporte un élément à mémoire de forme auquel on impose une certaine courbure à basse température.
Comme représenté sur la figure 3A, l'élément à mémoire de forme est maintenu dans sa configuration courbe par une pièce courbe 6 en céramique qui épouse la forme de la surface extérieure de la lame courbe en alliage à mé¬ moire de forme.
Lors de la montée en température de l'élément à mémoire de forme, celui-ci tend à reprendre sa forme plane et exerce des contraintes sur la pièce courbe 6 en cérami- que. La résistance à la flexion de la pièce 6 en céramique est fixée à un niveau tel que cette pièce se brise et libère l'élément à mémoire de forme, lorsque la température du dispositif de détection passe par le seuil de température dont on assure la surveillance.
Comme il est visible sur la figure 3B, le dispositif de détection, après passage à une température correspondant au seuil, se présente sous la forme d'une lame en alliage à mémoire de forme plane ou faiblement courbée associée à deux morceaux de matière céramique correspondant à deux fragments de la pièce 6 qui a été brisée.
Sur les figures 4A et 4B, on a représenté un second mode de réalisation d'un dispositif de détection suivant l'invention.
Le dispositif de détection comporte un élément 8 en alliage à mémoire de forme constitué par une lame ou tronçon de ruban qui peut être de petites dimensions, l'élément 8 étant formé et "éduqué" pour présenter une forme courbe à haute température, comme représenté sur la figure 4B.
A basse température, comme représenté sur la figure 4A, lorsque l'alliage à mémoire de forme de l'élé¬ ment 8 est substantiellement en phase martensitique, l'élément 8 en forme de lame est redressé pour présenter une forme sensiblement plane. Une plaque en céramique 9 est superposée à l'élément 8 et fixée sur celui-ci, par exemple par collage.
Lorsqu'on élève la température du dispositif de détection 10 constitué par les éléments 8 et 9, l'élément en alliage à mémoire de forme 8 a tendance à retrouver sa forme courbe, par transformation progressive à l'intérieur de la zone de transition. L'élément 8 exerce donc une force de flexion croissante sur la plaque en céramique 9 qui a été calibrée, de manière à présenter une résistance à la flexion telle qu'elle se brise précisément au moment où la température de 1 ' élément 8 à mémoire de forme atteint le seuil de température dont on assure la surveil¬ lance. Quelle que soit l'évolution ultérieure de la température, le détecteur 10 présente la configuration représentée sur la figure 4B, l'élément 8 présentant une forme courbe et la plaque en matière céramique 9 étant brisée en deux fragments. Sur les figures 5A et 5B, on a représenté un troisième mode de réalisation d'un dispositif de détection 12 qui comporte un élément 13 en alliage à mémoire de forme et un moyen de maintien et de repérage 14 constitué par un demi-anneau en matière céramique fixé par ses extrémités diamétrales, sur les parties d'extrémité de la lame 13 qui a été courbée sous la forme d'un demi-anneau.
L'élément 13 en alliage à mémoire de forme est courbé sous la forme d'un demi-anneau à basse température et la pièce en céramique 14 fixée aux extrémités de la pièce 13 assure son maintien sous la forme représentée sur la figure 5A.
Lorsque la température du dispositif de détec¬ tion 12 s'élève à l'intérieur de la zone de transition de l'alliage à mémoire de forme, l'élément 13 en alliage à mémoire de forme qui a été "éduqué" de manière à présenter la forme d ' un anneau pratiquement fermé à haute températu¬ re, comme représenté sur la figure 5B, exerce des forces sur le demi-anneau en céramique 14 tendant à rapprocher ses deux extrémités, de sorte que la pièce 14 est soumise à une flexion.
La pièce 14 est réalisée et calibrée, de manière à supporter la flexion exercée par la pièce 13, jusqu'au niveau du seuil de température. Lorsqu'on franchit le seuil de température, la lame en demi-anneau 14 se brise et le demi-anneau 13 se referme jusqu'à présenter la forme à haute température représentée sur la figure 5B, cette configuration étant ensuite maintenue quelle que soit l'évolution de la température.
Sur les figures 6A et 6B, on a représenté un quatrième mode de réalisation d'un dispositif de détection suivant l'invention 15 qui comporte une lame 16 en alliage à mémoire de forme et trois éléments de maintien et de repérage constitués par des fils 17a, 17b et 17c de diffé¬ rentes longueurs fixés à basse température dans la partie d'extrémité de deux branches de l'élément 16 qui est replié à basse température sous la forme d'un étrier, lorsque l'alliage à mémoire de forme présente une struc¬ ture martensitique.
Le fil 17a le plus court assure le maintien des deux branches de 1 ' étrier dans une position proche l'une de l'autre, contre les forces élastiques résiduelles exercées par l'élément 16 en alliage à mémoire de forme.
Le fil 17a est calibré de manière à assurer le maintien des deux branches de l'étrier lors d'une éléva- tion de température, jusqu'à une première température θl correspondant à un premier seuil à surveiller. Lors du franchissement de ce premier seuil, le fil 17a se brise et les branches de l'étrier s'écartent l'une de l'autre, au- delà de ce premier seuil et exercent une force croissante sur le fil de longueur moyenne 17b.
Le fil 17b est calibré de manière à résister à la force exercée par les branches de l'élément 16 jusqu'à ce qu'on atteigne un second seuil de température à une seconde température Θ2 supérieure à θl. Lors du franchis- sèment du seuil de température Θ2, le fil 17b se brise et lors d'une montée ultérieure en température du dispositif de détection 15, les branches 16 s'écartent jusqu'à mettre le troisième fil 17c en tension. Lors du franchissement d'un troisième seuil de température à une température Θ3 supérieure à Θ2, le fil 17c se brise laissant l'élément 16 1 D libre de reprendre sa configuration à haute température qui peut être une forme en V largement ouvert ou la forme plane.
Comme représenté sur la figure 6B, si le détec- teur 15 est visualisé dans l'état représenté, les fils 17a et 17b étant brisés et le fil 17c étant resté fixé sur l'élément 16, on peut en déduire que les seuils de tempé¬ rature Θl et Θ2 ont été franchis mais que le seuil de température Θ3 n'a pas été franchi. Sur les figures 7A et 7B, on a représenté un cinquième mode de réalisation d'un dispositif de détection 18 suivant l'invention. Le dispositif de détection 18 comporte un élément en alliage à mémoire de forme 19 cons¬ titué par un fil enroulé sous la forme d'un ressort héli- coïdal et trois fils de liaison 20a, 20b, 20c de longueurs différentes fixés aux extrémités du ressort 19 dans sa configuration à basse température correspondant à une forme comprimée du ressort 19. La configuration à haute température correspond à une forme étirée du ressort 19. Lorsque la température du dispositif de détec¬ tion 18 s'élève à l'intérieur de la zone de transition, le ressort 19 exerce une force de traction sur le fil le plus court 20a qui se rompt à un niveau de température θl.
Lors d ' une montée en température au-dessus de θl, le ressort 19 est étiré jusqu'à mettre en tension le fil de longueur moyenne 20b. Lorsqu'un niveau de tempéra¬ ture Θ2 est atteint le fil 20b se brise, de sorte que le ressort 19 continue à subir un étirement longitudinal entraînant une mise en tension du fil 20c. Lorsqu'on atteint un troisième seuil à une température Θ3 supérieure à Θ2, le fil 20c se brise à son tour et l'élément 19 peut alors prendre sa configuration géométrique à haute tempé¬ rature.
Lorsque le détecteur 18 se présente sous la forme représentée sur la figure 7B, on peut se rendre compte immédiatement, de manière visuelle, qu'il s'est produit un dépassement des seuils Θl et Θ2 sans que le seuil Θ3 ait été dépassé.
Il est bien évident que les détecteurs 15 et 18 selon les modes de réalisation des figures 6A et 6B et 7A et 7B peuvent comporter un nombre quelconque de fils de retenue et de repérage de longueurs différentes, de manière à pouvoir détecter un nombre quelconque de seuils de température successifs. Dans le cas de tous les dispositifs de détection décrits jusqu'ici, on peut utiliser pour constituer l'élé¬ ment en alliage à mémoire de forme, un élément comportant une seule forme mémorisée qui est la forme à haute tempé¬ rature. De tels éléments en alliage à mémoire de forme sont dits éléments à simple effet.
Pour constituer ces dispositifs, on pourrait cependant tout aussi bien utiliser des éléments en alliage à mémoire de forme à double effet, c'est-à-dire des élé¬ ments ayant en mémoire une forme à basse température et une forme à haute température, que l'élément en alliage à mémoire de forme peut prendre successivement suivant la température, de manière réversible.
Dans ce cas, l'élément de repérage du franchis¬ sement du seuil de température n'exerce pas de force de retenue sur l'élément en alliage à mémoire de forme dans sa configuration à basse température, cette configuration étant stable. En outre, malgré la réversibilité de la dé¬ formation de l'élément en alliage à mémoire de forme, le franchissement initial du seuil de température est repéré de manière certaine, quelle que soit l'évolution ulté¬ rieure de la température du dispositif de détection, du fait de la présence de l'élément de repérage à l'état brisé.
Sur les figures 8A et 8B, on a représenté un dispositif de détection de franchissement d'un seuil de température désigné de manière générale par le repère 22 qui comporte un élément 23 en alliage à mémoire de forme à double effet.
L'élément 23 constitué par une portion de bande ou ruban en alliage à mémoire de forme présente une pre¬ mière configuration géométrique stable à basse températu¬ re, comme représenté sur la figure 8A dans laquelle la portion de bande constituant l'élément 23 est recourbée sous la forme d'une portion d'anneau et une seconde confi- guration géométrique stable à haute température telle que représentée sur la figure 8B, dans laquelle la portion de bande 23 est pratiquement plane.
L'élément 23 est disposé à l'intérieur d'un boîtier rigide 24 en matériau transparent, entre deux parois mobiles 25a et 25b susceptibles de se déplacer dans la direction longitudinale du boîtier 24, comme représenté par les flèches 26.
Les parois 25a et 25b sur lesquelles les extré¬ mités de la bande courbe 23 viennent en appui sont cepen- dant montées à l'intérieur du boîtier 24, de manière à ne pouvoir se déplacer que sous l'effet de la poussée de l'élément 23 lorsqu'il se déforme entre un état recourbé, comme visible sur la figure 8A, et un état pratiquement droit, comme représenté sur la figure 8B, lors d'une élévation de température.
Des repères 27 ont été indiqués sur le boîtier 24 qui correspondent à la position des parois 25a et 25b servant d'index, lorsque l'élément 23 est à une tempéra¬ ture correspondant au seuil dont on assure la détection. Lors d'une élévation de température au-delà du seuil, comme représenté sur la figure 8B, les parois 25a et 25b servant d'index se trouvent au-delà des traits de repère 27, par rapport à la partie centrale du boîtier 24. On est alors sûr que le seuil de température a été dépas- se, les parois 25a et 25b ne pouvant être ramenées vers le centre du boîtier 24 quelle que soit l'évolution de la température après le dépassement du seuil.
Le dispositif 22 représenté sur les figures 8A et 8B présente l'avantage de pouvoir être réutilisé à volonté s'il comporte des moyens permettant de replacer les parois 25a et 25b, à basse température, dans leur disposition initiale réprésentée sur la figure 8A.
Sur les figures 9A et 9B, on a représenté un dispositif de détection de seuil de température 30 consti- tué par un élément en alliage à mémoire de forme 28 super¬ posé à un élément de maintien et de repérage 29. L'élément 28 en alliage à mémoire de forme est constitué par une portion de bande découpée en gradins 31 à l'une de ses extrémités et l'élément de retenue 29 est constitué par une portion de bande de préférence métallique découpée sous forme de gradins analogues aux gradins 31, dans sa partie superposée aux gradins 31.
L'élément 29 comporte également trois prolonge¬ ments 32a, 32b, 32c en forme de doigts présentant une certaine rigidité.
Comme il est visible sur la figure 9A, l'élément en alliage à mémoire de forme 28 est déformé dans son état structural à basse température pour constituer une boucle qui n'est pas complètement fermée. L'élément de retenue 29 constitue une boucle dont la fermeture est assurée par coopération des doigts 32a, 32b, 32c qui sont glissés sous les parties en gradins 31 de l'élément 28.
Sur la figure 9D, on a représenté une variante de réalisation du dispositif de détection 30, le disposi- tif 30' en variante comportant un élément 28' en alliage à mémoire de forme constitué par une bande à bord droit et un élément de retenue et de marquage constitué par une bande 29' , de préférence en métal sur laquelle sont rap¬ portés trois doigts 32 'a, 32 'b, 32 ' c de longueurs diffé- rentes. omme il est visible sur la figure 9C, lorsqu'on atteint un premier seuil de température θl, l'effort exer¬ cé par l'élément à mémoire de forme dont la configuration à haute température représentée sur la figure 9B est une configuration plane provoque la sortie et le dégagement du doigt 32 'a, qui indique de manière sûre le franchissement de la première barrière de température Θl .
Si l'élévation de température de l'élément 30' se poursuit, on peut détecter le franchissement d'un second seuil à une température Θ2 par sortie du doigt 32 'b et d'un troisième seuil à température Θ3 supérieure à Θ2, par sortie du troisième doigt 32 'c.
Sur la figure 9E, on a représenté une seconde variante de réalisation du dispositif 30, le dispositif 30" en variante étant constitué par une portion de bande 28" en alliage à mémoire de forme qui est découpée pour constituer trois doigts 32"a, 32"b, 32"c de longueurs différentes qui assurent la retenue de la bande 28" dans une configuration à basse température en forme de boucle. Le doigt le plus court 32"a assure le maintien jusqu'à un premier seuil de température puis se trouve dégagé du bord de la bande 28" sous lequel il est glissé, les doigts 32"b et 32"c permettant de détecter le passage de deux seuils de température successifs au-dessus du premier seuil.
Les dispositifs 30, 30' et 30" permettent de détecter le franchissement de plusieurs seuils de tempéra¬ ture successifs et peuvent être réarmés à basse tempéra¬ ture à volonté, pour effectuer des détections au cours de cycles thermiques successifs. Bien entendu, ces disposi¬ tifs peuvent comporter un seul, deux ou plus de trois doigts de retenue et de marquage.
Sur la figure 10, on a représenté une enveloppe en matériau transparent 34 dans laquelle est placé un détecteur de franchissement de température 35 qui peut 20 être réalisé par exemple selon la forme représentée aux figures 1A et 1B.
Le détecteur 35 est réalisé à basse température, l'alliage à mémoire de forme étant dans son état martensi- tique puis introduit dans l'enveloppe transparente 34. Le détecteur de franchissement de température 36 constitué par l'enveloppe transparente 34 et l'élément de détection 35 est ensuite maintenu à basse température et peut être fixé, toujours à basse température, sur un produit dont on désire assurer le thermomarquage.
Le détecteur 36 présente donc une grande faci¬ lité d'emploi. En outre, l'épaisseur et le coefficient de transmission thermique de la paroi de l'enveloppe 34 peuvent être fixés à une valeur telle que la transmission de chaleur vers l'élément de détection 35 se produise suivant une loi physique identique à la transmission de chaleur vers une zone du produit à contrôler sur laquelle on doit détecter le franchissement d'un seuil de tempéra¬ ture. Dans le cas de produits alimentaires, cette zone est généralement constituée par le centre du produit qui, suivant la nature du produit, peut se trouver à une dis¬ tance variable de la surface du produit exposé au milieu extérieur, avec des conditions de transfert thermique essentiellement variables. II est bien évident que dans le cas d'un dispo¬ sitif comportant un boîtier transparent tel que représenté sur les figures 8A et 8B, il est également possible de prévoir pour le boîtier 24, une paroi dont l'épaisseur et le coefficient de transfert thermique sont adaptés aux conditions de surveillance d'un produit.
L'invention permet donc de détecter de manière très sûre, par simple examen visuel, le franchissement d'un seuil de température lors du stockage de la manuten¬ tion ou du traitement d'un produit. •En utilisant un alliage à mémoire de forme déterminé ayant une zone de transition s ' étendant sur un certain intervalle de température, on peut obtenir diffé¬ rents dispositifs de détection ayant des points de déclen- chement différents et définis de manière très précise à l'intérieur de la zone de transition de l'alliage.
Il est bien évident que l'invention ne se limite pas aux modes de réalisation qui ont été décrits et qu'on peut imaginer la réalisation des éléments constituant le dispositif de détection, qu'il s'agisse de l'élément à mémoire de forme ou du moyen de repérage et de retenue sous une forme différente de celles qui ont été décrites.
On peut utiliser tout alliage ou matière à mémoire de forme présentant une zone de transition dans laquelle se trouve le ou les seuils de température à surveiller.
Le dispositif de détection suivant l'invention peut être utilisé non seulement dans le cadre de la manu¬ tention, du transport et du traitement de produits alimen- taires conservés à basse température mais encore pour la surveillance des conditions de conservation de prélève¬ ments sanguins ou encore dans tout procédé de traitement d'objets ou instruments comportant un maintien en-dessous ou au-dessus d'une température déterminée.

Claims

REVENDICATIONS 1.- Dispositif de détection du franchissement d'au moins un seuil de température comportant un élément (1, 8, 16, 19, 23, 28, 28', 28") en alliage à mémoire de forme ayant une zone de transition entre un premier état structural à basse température et un second état structu¬ ral à haute température qui s'étend sur une plage de tem¬ pératures dans laquelle se situe le seuil de température à détecter et présentant une configuration géométrique susceptible d'évoluer en fonction de la température à l'intérieur de la zone de transition, caractérisé par le fait qu'il comporte de plus un moyen (2, 4, 6, 9, 17a, 17b, 17c, 14, 25a, 25b, 20a, 20b, 20c, 29, 29' ) de repé¬ rage de franchissement du seuil de température en relation d'actionnement avec l'élément en alliage à mémoire de forme (1, 8, 13, 16, 19, 23, 28, 28', 28" ) et assurant une retenue de l'élément en alliage à mémoire de forme dans une configuration géométrique déterminée jusqu'au fran¬ chissement du seuil de température, de manière à traduire visuellement par une modification irréversible de sa configuration, le franchissement du seuil de température, sous l'effet d'un changement de forme de l'élément en al¬ liage à mémoire de forme (1, 8, 13, 16, 19, 23, 28, 28', 28" ).
2.- Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que le moyen de repérage et de retenue (2, 4, 6, 9, 14, 17a, 17b, 17c, 20a, 20b, 20c, 29,
29' ) subit une rupture au niveau du seuil de température.
3.- Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé par le fait que l'élément (1) en alliage à mémoire de forme est constitué par une portion de bande plate courbée dans sa configuration à basse température et que l'élément de repérage et de retenue (2, 4) de l'élé¬ ment en alliage à mémoire de forme ( 1 ) dans sa configura- tion à basse température est fixé aux extrémités de l'élé- ment ( 1 ) en alliage à mémoire de forme dans sa configura¬ tion à basse température.
4.- Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé par le fait que le moyen de repérage et de retenue est constitué par une bande ( 2 ) .
5.- Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé par le fait que le moyen de repérage et de retenue est constitué par un fil (4).
6.- Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé par le fait que l'élément en alliage à mémoire de forme est constitué par une bande plate de forme courbe dans sa configuration à basse température et que l'élément de repérage et de retenue est constitué par une pièce ( 6 ) en matière céramique dans laquelle est logé l'élément en alliage à mémoire de forme.
7.- Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé par le fait que l'élément (8) en alliage à mémoire de forme est constitué par une lame plate présen¬ tant une forme courbe à haute température, l'élément de repérage ( 9 ) étant constitué par une plaque plane en matériau céramique accolée à l'élément en alliage à mémoire de forme (8) à basse température.
8.- Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé par le fait que l'élément (16) en alliage à mémoire de forme présente la forme d'un étrier dans sa configuration à basse température et que les moyens de repérage et de retenue (17a, 17b, 17c) sont constitués par au moins un fil fixé à chacune des branches de l'élément (16) en forme d 'étrier dans sa configuration à basse température.
9.- Dispositif de détection suivant la revendi¬ cation 2, caractérisé par le fait que l'élément (19) en alliage à mémoire de forme est constitué par un fil enroulé sous la forme d'un ressort hélicoïdal et que le moyen de repérage et de retenue (20a, 20b, 20c) est cons- titué par a'u moins un fil fixé sur les spires d'extrémité de l'élément (19) en forme de ressort hélicoïdal, de manière à maintenir l'élément (19) dans une forme compri¬ mée à basse température.
10.- Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que le moyen de repérage (25a, 25b) est constitué par au moins un index mobile dans un support (24) par poussée sur cet index de l'élément en alliage à mémoire de forme (23).
11.- Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que l'élément (28, 28 ' ) en alliage à mémoire de forme est constitué par une bande repliée sur elle-même en forme de boucle dans sa configuration à basse température et maintenue dans cette configuration par une bande superposée (29, 29 ' ) comportant au moins un doigt de maintien (32a, 32b, 32c) venant en appui sur une partie d'extrémité de l'élément (28, 28' ) en alliage à mémoire de forme.
12.- Dispositif suivant la revendication 11, caractérisé par le fait qu'il comporte au moins deux doigts (32a, 32b, 32c) en appui sur une zone d'extrémité de l'élément (28, 28 ' ) en alliage à mémoire de forme, à des distances différentes d'un bord de l'élément en alliage à mémoire de forme (28, 28 ' ) .
13.- Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il est constitué par une portion de bande (28") en alliage à mémoire de forme repliée sur elle-même dans sa configuration à basse température pour constituer une boucle et que le moyen de repérage (32"a) est constitué par au moins un doigt d'appui découpé dans la bande à mémoire de forme.
14.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé par le fait qu'il comporte une enveloppe ( 24, 34) au moins partiellement transparente ayant une conductibilité thermique ajustée ~D dans laquelle sont disposés l'élément en alliage à mémoire de forme (23, 35 ) et le moyen de repérage (25a, 25b).
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