Brevet FR2012324A1 — publié le 19700320

î 2012324 La présente invention concerne un manomètre différentiel destiné à mesurer des différences de pression de fluides, plus spécialement de vapeur sous haute pression statique. Ce manomètre comprend deux chambres assujetties aux 5 pressions de mesure, une troisième chambre remplie entièrement d'un liquide,limitrophe des deux précédentes et séparée de chacune d'elles par une cloison mobile, Chaque cloison est montée pour se déplacer à. 1'encontre de forces de rappel élastiques à partir d'une position de zéro, sert d'élément de mesure et clôt la cham-10 bre, en étant constituée par une membrane, un tube ondulé ou soufflet, un piston ou un autre organe analogue. Le manomètre comprend aussi vin corps de mesure disposé dans la troisième chambre, rattaché par un ressort à chaque cloison mobile et lui-même monté pour être mobile. 15 II comporte enfin vin dispositif électrique qui coopè re avec le corps de mesure pour reproduire sa position en signal électrique de mesure et au moins une cloison qui partage la troisième chambre et se trouve munie d'un orifice de passage qui permet de restreindre le transport de liquide entre les parties 20 ainsi délimitées de ladite chambre quand il y a déplacement de ses deux cloisons mobiles. L'un des ressorts fixés au corps de mesure est attaché à une extrémité à une pièce en forme de tige qui traverse l'orifice de la cloison partageant la troisième chambre, avec un 25 jeu serré et en formant une fente d'étranglement. Les manomètres de ce type ont déjà été proposés pour indiquer, avec amortissement hydrodynamique, des différences de pression, en tant que manomètres différentiels fonctionnant par déviation. 30 Ils se signalent, du fait de leur construction, par le niveau très réduit de leurs erretirs de mesure dues à la chaleur. L'effort supporté par les organesTélastiques qui produisent les forces de rappel pour les cloisons servant d'éléments de mesure est aussi assez petit pour une marge de mesure 35 dônnée à l'avance de l'équipage de mesure, à cause du changement des pressions statiques et de la course des éléments de mesure, résultant des différences entre les pressions régnant dans les chambres, si bien que les effets résiduels élastiques (hystérésis) ou les modifications du point zéro sont faibles. 40 Dans un mode de réalisation du type précité, 11 s'est 69 15604 2 2012324 cependant avéré que l'Indication électrique se comporte dynamiquement, quand il y a variation de la pression différentielle, avec amortissement et ne correspond pas à ce qu'on attendait. Elle est toujours momentanément trop grande dans la chambre assujettie à 5 la plus faible des deux pressions quand la pression s'y accroît et, quand la pression y diminue, elle est toujours passagèrement trop petite. Ce comportement est peu souhaitable. La présente invention a pour but d'améliorer le comportement dynamique des manomètres différentiels offrant la 10 construction citée. Elle a pour autre but de simplifier et rendre moins onéreuse leur réalisation mécanique, ainsi que d'améliorer leur comportement quand se produisent des surpressions dans l'une des deux chambres. Selon 11invention, pour perfectionner les manomètres 15 différentiels du type déjà décrit, l'orifice de la cloison partageant la troisième chambre entoure une pièce en forme de tige, fixée rigidement à l'une des deux cloisons mobiles de la troisième chambre, de façon que le corps de mesure, qui est rattaché par les ressorts à ces cloisons, soit mobile dans la chambre à distan-20 ce suffisante des parois qui l'entourent. Cette conformation permet d'éviter les inconvénients du manomètre antérieur, qui peuvent se ramener au fait que l'écoulement de liquide fortement étranglé, qui se produit piur des variations de pression à l'équipage de mesure dans l'orifice de 25 la cloison partageant la troisième chambre, transmet par frottement audit équipage des forces qui ne disparaissent qu'après compensation de pression réalisée entre les deux parties de la chambre. On ne peut pas non plus empêcher dans cette forme d'exécution antérieure qu'il y ait transmission de forces stati-30 quement actives et dépendant de la pression différentielle avant équilibre de pression dans les parties de la troisième chambre sur le corps de mesure, ces forces causant passagèrement un décalage de ce corps qui fausse le résultat de la mesure. On évite ces défauts, dans les manomètres selon l'in-35 vention, en montant le corps de mesure en entier dans une partie de la troisième chambre, en le logeant ainsi toujours dans des conditions de pression à tous égards analogues, pour une distance suffisante des parois de cette chambre. La description qui va suivre, en regard du dessin 40 annexé à titre 'd'exemple, fera bien comprendre comment la présente 69 15604 3 2012324 invention peut être mise en pratique. La figure unique représente en coupe un mode de réalisation préféré. Le manomètre différentiel représenté comporte une 5 pièce centrale 1 de boîtier en forme de disque, ainsi que des pièces cylindriques creuses 2 et 3 de boîtier en forme de calottes 4 et 5. Les pièces 2 et 3 sont serrées de façon étanche à la pression entre les pièces 1 et 4 et respectivement 1 et 5* avec interposition de joints annulaires d'étanchélté 6, 7, 8 et 9. On 10 prévoit pour cela des tiges filetées 10 réparties tout autour de l'axe longitudinal du boîtier, sur son c8té extérieur et entre les calottes 4 et 5. La pièce 1 présente un orifice central 11 et partage l'intérieur du boîtier en deux chambres de mesure 12 et 13 qui 15 peuvent être reliées chacune à un point de mesure par des raccords 14 et 15 et être assujetties aux pressions d'un fluide qui régnent en ces points. Pour capter la différence qu' il y a entre les près.- • sions des chambres 12 et 13» on prévoit deux tubes ondulés ou 20 soufflets élastiques 16 et 17. Le soufflet 16 est monté dans la chambre 12 et isole l'orifice 11 vis-à-vis de cette chambre. Il est à cet effet soudé sur une pièce bridée 18 de forme cylindrique, elle-même fixée à la pièce centrale du boîtier au moyen de plusieurs vis 19 au-dessus de l'orifice 11, avec insertion d'un 25 joint .araEalaire d'étanchélté en caoutchouc 20. De même, le soufflet 17 est soudé dans la chambre de pression 13 à une pièce bridée 21, elle-même fixée à la pièce 1 en recouvrant de façon étanche à la pression l'orifice 11, par usage d'un joint annulaire d'étanchélté en caoutchouc 22 et à 3° l'aide de plusieurs vis 23. Les plaques de tête 24 et 25 des deux soufflets sont pourvues de rondelles 26 et respectivement 27 qui servent à attacher des ressorts de traction 28 fixés chacun à leur autre extrémité, par l'intermédiaire de pièces de fixation, aux pieds 18A et 21A des pièces bridées 18 et 21. 35 Plusieurs de ces ressorts sont disposés tout autour du grand axe de chaque soufflet. Les enceintes 16A et 17A des soufflets 16 et 17 et l'orifice 11 constituent un espace sous pression 16A, 11, 17A, qui est rempli entièrement et sans inclusion gazeuse, par un orifice 1A de la pièce 1 qui peut être bloqué de façon étanche au 40 69 15604 4 2012324 moyen d'une bille obturatrice 1ÂA de soupape, par un liquide peu compressible, à faible coefficient de dilatation thermiquej on dispose dans chacun des soufflets, pour réduire leur volume de remplissage, un corps de déplacement 29 ou 30 à forme cylindrique 5 creuse. On prend les dimensions de l'ensemble pour que, quand il y a différence entre les pressions des chambres 12 et 13, la différence des courses des plaques de tête 24 et 25, rapportée ^la pièce fixe 1 du boîtier et à partir d'une position de zéro 10 qui est donnée par la précontrainte des ressorts 28, soit proportionnelle à la différence des pressions. Pour mesurer cette différence de courses, on met en place dans l'orifice 11 une armature de bobine 31 d'un système de mesure à transformateur différentiel comportant vin enroulement inducteur 15 /au milieu de deux bobines de prélèvement. L'enroulement inducteur est connecté à une source de courant alternatif dont la fréquence va à peu près de 1 à 20 kHz par l'intermédiaire du conducteur d'amenée 32 et du passe-câble 33 étanche à la pression. La différence des tensions alternatives induites dans les deux bobines 20 de prélèvement dépend linéairement de la position d'une pièce 34 en forme de douille en matière ferro-magnétique, mobile dans les bobines ; cette différence de tension est nulle dans une certaine position appelée position moyenne. Des conducteurs électriques convenables relient ces bobines par le câble 32 à un appareil de 25 mesure qui indique cette différence de tension. Son déphasage change de l80° en position de zéro de la pièce 34. Cette dernière est glissée sur une tige 35 en matière amagnétique, elle-même fixée par deux ressorts identiques 36 et 37 à. des tiges 38 et 39 rapportées sur les têtes 24 et 25 des 30 soufflets. Les tiges 38 et 39 sont alors montées réglables de l'extérieur dans chacune des têtes 24 et 25, pour permettre d'ajuster la position de zéro de la pièce 34, par des assemblages à vis 24A et 25A et passent de façon étanche à la pression dans les têtes, avec usage de joints d'étanchélté en caoutchouc 24AA et 35 25AA. Les ressorts 36 et 37 transposent les positions des soufflets 24 et 25 à chaque fois par la course du soufflet en forces dont la différence provoque le déplacement de l'élément 34, 35. Des courses identiques des deux soufflets laissent invariable la position de l'organe 34, 35; c'est pourquoi l'indication 40 69 15604 5 2012324 de l'équipage de mesure est indépendante du volume du liquide qui remplit l'espace 16A, 11, 1JA et, ainsi, de la pression statique et de la température. En vue d'amortir cette indication que fournit l'équi-5 page, l'espace de pression 16A, 11, 17A est décomposé en deux espaces partiels par une cloison. On se^ser^ pour cela dans le soufflet 16 de la pièce cylindrique 29/logée de façon étanche à la pression dans la pièce bridée 18 et présente à son extrémité 40 proche de la plaque de tête 24 un orifice 41 traversé par la 10 tige 38 de façon qu'il ne subsiste qu'une petite fente annulaire restreignant le passage du liquide, entre le bord dudit orifice et la surface de la tige. Cette fente annulaire 4l fait communiquer entre elles les deux parties de l'espace 16A, 11, 17A de sorte qu'il ne peut y avoir qu'un transport de liquide restreint 15 entre les deux espaces partiels quand les deux soufflets se déplacent. L'organe 34, 35 suit alors sans retard toute différence de course existant entre les déplacements des deux soufflets. Le liquide qui traverse la bobine 31 ne provoque pas non plus, à 20 cause de la grandeur du diamètre intérieur de cette bobine, de décalage additionnel et purement transitoire de l'organe 34, 35. Le liquide qui s'écoule dans la fente annulaire 41 n'exerce que sur la tige 38 fixée à la tête 24 une force additionnelle, toutefois active dans la direction de la force de mesure, 25 qui cependant ne provoque aucune illusion préalable d'une force de mesure trop grande, car il existe une liaison rigide entre la tige 38 et le soufflet et tout déplacement perturbateur de cette tige est donc impossible. Dans le mode de construction décrit, il se produit 30 encore l'inconvénient que, lors d'une chute de pression dans la chambre 12, des forces de traction extrêmement fortes peuvent venir s'exercer sur les pièces 40, 29 et 18 qui comportent l'orifice 41 et forment cloison auxiliaire entre les parties de l'espace 16A, 11, 17A, ces forces soumettant à des contraintes les 35 vis 19. Pour limiter ces forces, les deux parties de l'enceinte 16A, 11, 17A sont reliées par une soupape de surpression. Cette dernière est constituée par une bille 50 qui est logée dans un orifice 50A de l'enveloppe de la pièce 29, cet 40 orifice étant obturé sous l'effet d'un ressort de compression 51. 69 15604 6 2012324 Si la pression dû liquide devient trop grande dans l'espace partiel 17A, l'orifice 5QA se trouve libéré par la bille 50 contre la force antagoniste du ressort 51j l'intérieur de la pièce 29 est alors relié par un conduit 5QA, 52, qui offre une plus grande 5 section, à l'autre partie 16A de l'enceinte de pression. Le liquide de remplissage peut donc déborder rapidement et la pièce 40 être déchargée d'une force excessive. Il est moins coûteux de fabriquer cette soupape que d'augmenter de façon correspondante les dimensions des vis 19. 10 Pour protéger les soufflets 16 et 17 d'une surpres sion inadmissible dans les chambres de mesure 12 et 13, on fixe encore à la tige 35 deux obturateurs 60 et 6l en matière élastique, qui forment chacun soupape de sûreté avec des orifices ménagés dans les disques 62 et 63. Ces obturateurs arrêtent de façon 15 étanche le passage de liquide dans l'orifice 11 quand la course des têtes de soufflet 24 et 25 dépasse la marge de mesure et ils provoquent ainsi 1'accroissement de la pression de liquide devant la soupape respective 60 ou 61 dans la partie envisagée de l'espace 16A, 11, 17A jusqu'à la pression de la chambre associée 20 12 ou 13* On supprime ainsi toute contrainte inadmissible du soufflet envisagé. L'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation qui vient d'être décrit. L'espace sous pression 16A, 11, 17A peut aussi être divisé en plus de deux espaces partiels. C'est 25 ainsi qu'on peut penser par exemple à mettre une deuxième cloison en tête de pièce 30, par analogie avec la pièce 40. On peut aussi remplacer les soufflets 16 et 17 par des membranes ou pistons déplaçables à 1'encontre d'une force élastique. La position coaxiale des deux éléments de mesure n'est pas non plus obliga-30 toire. Ils peuvent par exemple être aussi juxtaposés avec leurs axes parallèles ou non sur une plaque de base commune. 69 15604 7 2012324 - REVENDICATIONS - 1.- Manomètre différentiel destiné à mesurer les différences de pression de fluides, comprenant deux chambres assujetties aux pressions de mesure, une troisième chambre remplie 5 entièrement d'un liquide, limitrophe des deux précédentes et séparée de chacune d'elles par une cloison mobile qui, montée pour se déplacer à 1'encontre de forces de rappel élastiques à partir d'une position de zéro, sert d'élément de mesure et ferme la chambre de façon étanche, en étant constituée par une membrane, 10 un soufflet, un piston ou autre organe analogue, un corps de mesure disposé dans la troisième chambre et rattaché par un ressort aux cloisons mobiles et lui-même mobile, un dispositif électrique coopérant avec le corps de mesure pour reproduire sa position en signal électrique de mesure et au moins une cloison 15 qui partage la troisième chambre et se trouve munie d'un orifice qui permet de restreindre le transport de liquide entre les parties ainsi délimitées de la troisième chambre quand ses deux cloisons mobiles se déplacent, l'un des ressorts fixé au corps de mesure étant attaché en bout à une tige qui traverse l'orifice de 20 la cloison partageant la troisième chambre avec ion jeu serré, en formant ainsi une fente d'étranglement, manomètre caractérisé par le fait que l'orifice (4l) de la cloison (40, 29, 18) partageant la troisième chambre (l6A, 11, 17A) entoure une pièce (38) en forme de tige fixée rigidement à l'une des deux cloisons mobi-25 les (16, 24) ou (17, 25) de la troisième chambre et par le fait que le corps de mesure (34) rattaché à ces cloisons par les ressorts (36, 37) est mobile dans la chambre à distanee suffisante des parois (31) qui l'entourent. 2.- Manomètre différentiel selon la revendication 1, 30 -dans lequel l'orifice de la cloison de partage est situé dans une cloison auxiliaire fixée à ladite cloison sur une bride par des vi» en coiffant un orifice de la cloison, manomètre caractérisé par la présence, entre les deux parties de la troisième chambre (16A, 11, 17A) qui sont délimitées par la cloison (29 , 40),d'une 35 soupape de surpression (50, 50A, 51) qui, relisait ces deux parties, sert à décharger en traction les assemblages à vis (19).