Brevet FR2007193A1 — publié le 19700102

i 20 071.93 La présente invention concerne un dispositif pour protéger contre les surcharges les convertisseurs de pression ou de différence de pressions en grandeurs électriques, comportant une ou plusieurs membranes planes,associées à des sièges servant 5 de butées, et isolant du fluide sous pression, des cavités qui renferment l'équipage de mesure et sont remplies par des fluides de transmission. Dans les convertisseurs du type considéré, ces dispositifs à membrane servent non seulement à isoler le fluide sous pression (à mesurer) et le fluide de transmission, mais 10 aussi à protéger le fragile équipage de mesure contre tout endom-magement lors de surpressions brusques, comme celles qui peuvent apparaître notamment dans les convertisseurs de différence de pressions en cas de rupture de l'une des deux conduites de fluide sous pression, la totalité de la pression, et non pas seulement 15 la différence, relativement faible, entre les deux pressions, agissant alors sur le convertisseur. Comme les membranes des dispositifs considérés doivent agir comme de purs organes de transmission, transmettant la pression,avec le moins d'erreur et de perte possible,à l'équipage de mesure lui-même, par l'in-20 termédiaire du fluide situé à l'intérieur de la cavité renfermant ledit équipage, on exige que ces membranes présentent, pour assurer une protection contre ces surcharges, les propriétés suivantes : une résistance aux surcharges allant jusqu'à 500 atmosphères ; un faible coefficient d'élasticité pour un diamètre 25 le plus petit possible ; une caractéristique pression-volume, à peu près linéaire ; un faible volume de déplacement en cas de surcharge. Dans un dispositif à membrane de ce genre, pour protéger contre les surcharges, il est connu d'utiliser une membrane 30 métallique plane, encastrée par son bord circulaire. Dans le cas notamment où le bord d'une membrane plane de ce genre a été encastré par soudage par résistance, comme cela est courant, cette membrane présente l'inconvénient d'être le siège de tensions de compression, à partir de son bord, si bien qu'elle se déforme, 35 et présente des caractéristiques élastiques mal définies. Ceci rend difficile, ou même exclut, son emploi pour des mesures, dans le cas notamment où le rapport entre le diamètre et l'épaisseur des membranes considérées a des valeurs élevées. Pour éviter cette difficulté, il est déjà connu 40 d'utiliser une membrane ondulée. Ceci oblige cependant à adapter 69 13426 2 2007193 de façon précise, à la forme de la membrane, son siège, jouant le rôle de butée. Il est cependant difficile, du point de vue de la fabrication, d'adapter le profil du siège de la membrane à la forme de cette dernière de telle sorte qu'il ne subsiste pas de 5 volume résiduel important de liquide de transmission entre la membrane du convertisseur et son siège. La présente invention concerne un perfectionnement, de réalisation simple, permettant de protéger les convertisseurs du type indiqué contre les surpressions, ce perfectionnement se 10 présentant sous la forme d'un dispositif à membrane, qui satisfait dans une large mesure aux exigences indiquées initialement, et ne présente pas les inconvénients des dispositifs à membrane, connus. Le dispositif selon la présente invention est du type 15 indiqué initialement, et il est caractérisé par le fait que l'une au moins des membranes planes présente, le long de son bord encastré, une ondulation, qui correspond à une gorge aménagée dans le siège plan de ladite membrane, le long de son bord encas-. tré, et que la distance entre la membrane et son siège est de _ 2 20 l'ordre de grandeur de 1.10 mm. L'ondulation mentionnée de la membrane y est imprimée après l'encastrement de son bord, qui a été effectué par exemple par soudage à la molette. Les tensions de compression qui ont été créées dans la membrane plane par l'opération d'encastrement sont 25 superposées à des tensions de traction, qui ont pris naissance lorsque l'ondulation a été imprimée, et qui les compensent dans une large mesure. L'emploi d'une membrane plane autorise également l'utilisation, pour cette membrane, d'un siège plan, de réalisation aisée, ce qui procure l'avantage supplémentaire de 30 permettre de maintenir à une valeur très faible l'écartement entre la membrane et son siège, afin d'obtenir un volume de déplacement le plus faible possible. A titre d'exemple, on a décrit ci-dessous et illustré schématiquement au dessin annexé une forme de réalisation de 35 l'invention. La figure 1 représente un convertisseur de différence de pressions, muni de dispositifs à membranes selon la présente invention. La,figure 2 représente une pièce qui comporte une 40 membrane et son siège, et qui peut être réunie, de façon amovible, 69 13426 3 2007193 à l'équipage de mesure. La figure 3 représente une forme de réalisation préférée du siège de la membrane. Un carter tenant la pression, 1, renferme une cavité 5 2 où est placé un équipage de mesure. Celui-ci est constitué essentiellement par un soufflet élastique 3, qui convertit de façon précise la différence des pressions qui lui sont appliquées en une force proportionnelle, et par un ressort de flexion 4, auquel est transmise la force produite par le soufflet élastique 10 3. Ce ressort de flexion 4 est équipé de jauges extensométriques 5, à l'aide desquelles un signal électrique est produit dans un circuit de mesure, d'une façon connue, qui n'a pas été illustrée. La cavité 2, de même que le soufflet élastique 3, sont remplis respectivement par des volumes et V2 de fluides, isolés l'un 15 de l'autre, et servant de fluides de transmission pour les pressions p^ et p2 qui s'exercent respectivement sur des membranes et M2 La figure 2 représente à titre d'exemple une pièce 10 qui peut être réunie au carter 1, et qui comporte une membrane 30 et son siège. Cette pièce 10 est constituée essentiellement par un corps 11, en forme de disque, comportant un bord 12, qui est légèrement en retrait par suite de l'usinage du siège de la membrane par rodage, et qui sert à l'encastrement de la membrane M. Cette membrane circulaire M est pourvue, après l'opération 35 d'encastrement, d'une ondulation 9 longeant son bord. Le siège 8 de la membrane est disposé de telle sorte qu'il délimite un volume très faible avec ladite membrane. Ce volume communique par un perçage central 13 avec l'un des volumes et V2 indiqués sur la figure 1. La jonction avec le carter 1 est établie 40 par l'intermédiaire d'un filetage de raccordement 14. 69 13426 4 2007193 Pour qu'il soit garantis, surtout en cas de surcharges-brusques, que le liquide situé en dessous de la membrane s'écoule complètement, sans rencontrer d'obstacles, on a muni le siège de la membrane 8 de rainures concentriques 1S et radiales 16, qui S se coupent (figure 3). La largeur de ces rainures est choisie de telle façon que, en cas de surpression, il n'y ait pas de déformations plastiques de la membrane (celle-ci n'a pas été représentée sur la figure 3 pour des raisons de clarté). Pour une surpression de 500 atmosphères, la largeur des rainures peut être 10 égale par exemple à trois à cinq fois l'épaisseur de la membrane. La figure 3 représente cette forme de réalisation préférée du siège de la membrane. 13426 5 2007193 REVENDICATIONS 1. Dispositif pour protéger contre les surcharges les convertisseurs de pression ou de différence de pressions en grandeurs électriques, comportant une ou plusieurs membranes planes,associées à des sièges servant de butées, et isolant du 5 fluide sous pression, des cavités qui renferment l'équipage de mesure et sont remplies par des fluides de transmission, caractérisé par le fait que l'une au moins des membranes planes présente, le long de son bord encastré, une ondulation, qui correspond à une gorge aménagée dans le siège plan de ladite membrane, le long 10 de son bord encastré, et que la distance entre la membrane et son siège est de l'ordre de grandeur de 1.10 mm. 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que des rainures concentriques et radiales sont aménagées dans la surface plane du siège de chaque membrane. 15 3. Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé par le fait que la largeur des rainures correspond à trois à cinq fois l'épaisseur de la membrane correspondante. 4. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé par le fait qu'un orifice central de communication avec les 20 cavités contenant l'équipage de mesure, est aménagé dans le siège de chaque membrane.