Brevet FR2005762A1 — publié le 19691219

Cette invention se rapporte à des dispositifs coulissants à faible friction et à des appareils équipés de tels dispositifs. L'invention concerne un dispositif coulissant à faible friction dans lequel in premier élément est agencé de façon à pouvoir se déplacer par glissement par rapport à un second élément, les surfaces adjacentes des deux éléments en question étant juxtaposées mais n'étant pas en contact direct l'une avec l'autre et dans lequel la surface d'un des éléments est pourvue d'un ou plusieurs évidements dont chacun contient une quantité suffisante de fluide, ce fluide n'étant pas mouillant par rapport à ladite surface de l'autre élément et à la partie de sa surface propre adjacente aux évidements, de façon à former un coussin de fluide qui permet aux éléments de coulisser l'un par rapport à l'autre sur le coussin ou les coussins de fluide ainsi formés. Dans une version préférée de l'invention qui sera décrite, le premier élément comprend un piston et le second élément définit un alésage contenant le piston, deux évidements annulaires s'étendant tout autour de la surface extérieure du piston; ces deux évidements étant situés respectivement près des extrémités opposées du piston. De préférence, le fluide en question est du mercure. L'invention, d'un point de vue plus limité, réalise en outre un appareil comprenant un dispositif coulissant dont un élément est un piston et l'autre élément est percé d'un alésage, le fluide étant du mercure et une certaine longueur de matériau électriquement conducteur est disposée le long de la face intérieure de l'alésage, une longueur séparée de matériau électriquement résistant est également disposée le long de la face intérieure de l'alésage, le mercure se trouvant dans l'évidement ou les évidements du piston formant un contact électrique entre les deux longueurs en ques tion, de sorte que la résistance électrique entre une extrémité de la première longueur et une extrémité de 19autre varieront en fonction de la position du piston le long de l'alésage.De tels appareils peuvent mesurer soit une accélération, soit une différence de pression appliquée de chaque côté du piston ainsi qu'il sera expliqué. Pour faciliter la compréhension de l'invention, une version conforme à celle-ci sera maintenant décrite à titre d'exemple en se référant au dessin en coupe joint. Si l'on se réfère au dessin, ce dernier représente un carter 10, dont l'intérieur est alésé et dans lequel coulisse un piston mobile 12. De préférence, le carter 10 et le piston 12 sont faits du même matériau de sorte que leur jeu dimensionnel respectif reste constant en cas de changement de température. te verre est un matériau convenable pour le carter 10 et le piston 12 et la différence de diamètre préférée que l'on peut prévoir entre le piston et l'alésage est d'environ 0,0025mu. Le piston 12 présente deux évidements annulaires ayant la forme de rainures 14 et 16 qui s'étendent tout autour de sa surface extérieure près des extrémités opposées du piston 12.Bu mercure est introduit dans les rainures 14 et 16 au moyen de trous respectifs (non-représentés dans le dessin) ménagés dans le carter 10. te mercure s'écoule le long des rainures et, lorsqu'une quantité suffisante a été introduite dans chaque rainure, il se forme dans ces dernières un coussin annulaire de mercure, tel que représenté en 18 et 20. Ces coussins "font flotter" le piston 12 et le maintiennent hors de contact de la paroi du cylindre, de sorte que le piston peut coulisser dans les deux sens dans l'alésage du cylindre, sur les coussins de fluide, avec une friction infime. Comme le mercure 18 est non mouillant par rapport au cartEr de verre 10 et aux zones de la surface du piston adjacente aux rainures, il se trouve maintenu dans ces dernières et en outre, comme il a une tension superficielle très élevée, il adopte une configuration de section circulaire.Lorsque le piston 12 se déplace, il n'est pas en contact direct avec les parois du-carter 10, et cependant les coussins de mercure, qui sont seuls en contact avec les parois, ne s'échappent pas dans ltespace situé entre le piston 12 et les parois. Dans un mode de réalisation, des rainures de section rectangulaire telles que celles représentées dans le dessin ont été employées avec succès. Cependant, l'invention n'est pas limitée à l'usage de rainures rectangulaires et bien d'autres formes d'évidements peuvent donner satisfaction. En outre, des liquides autres que le mercure peuvent être utilisés pour cqnstituer les calis- sins. La seule exigence est que le liquide-ne soit pas mouillant par rapport à la surface du palier lorsqu'il se déplace, cette surface étant dans cet exemple la paroi du cylindre et par rapport à la zone qui entoure l'évidement, de sorte que le liquide ne s'écoulera pas à travers le seul espace qui lui est disponible.Une tension superficielle élevée est très avantageuse par le fait qu'un coussin plus ferme et plus stable est ainsi formé. L'appareil tel que celui représenté dans le dessin pourrait être utilisé à la fois comme accéléromètre et comme dispositif de mesure de pression. Les ressorts de tension 22 et 24 sont utilisés pour accoupler le piston 12 aux extrémités terminales respectives de l'alésage du cylindre dans le carter et pour maintenir le piston 12 dans une position d'équilibre. Une certaine longueur très mince de matériau résistant 26 est déposée sous vide sous forme de bandes le long de la paroi inférieure interne du carter 10 et une certaine longueur de matériau conducteur très mince 28 est déposée sous vide sous forme de bandes le long de la paroi intérieure supérieure du carter 10. Une paire de broches de contact 30 et 32 assure les connexions-électriques extérieures à chaque extrémité des bandes minces 26 et 28.Une batterie 34 et un voltmètre ou ampèremètre 76 sont utilisés pour fermer le circuit. Le courant provenant de la batterie 34 circulera entre les bandes déposées sous vide 26 et 28 au moyen des bagues de mercure 18 et 20 car le mercure est électriquement conducteur. Lorsque le piston coulisse, la valeur de la résistance électrique entre les broches 30 et 32 variera proportionnellement à la position du piston le long des cylindres. Le circuit étant connecté de la façon représentée, la variation qui en résulte dans le courant de sortie sera indiquée par l'appareil de mesure 36. Comme le piston t2 se déplacera à partir de la position d'équilibre en réponse à l'accélération de l'appareil, il est évident que l'appareil tel qu'il est représenté dans le dessin peut fonctionner comme accéléromètre. Selon une autre variante, l'appareil peut être utilisé pour mesurer des différences de pression qui peuvent être appliquées de chaque coté du piston 12 à travers deux ouvertures 40 et 42 situées aux extrémités opposées du cylindre. La différence de pression fera déplacer le piston 12 d'une valeur proportionnelle à cette différence et la variation de résistance qui en résulte et par conséquent,la valeur de la différence de pression n ndiquéespar l'appareil de mesure 36. On comprendra que les coussins annulaires de mercure 18 et 20 assurent le joint étanche nécessaire pour maintenir la différence de pression. Plusieurs variantes peuvent être apportées au mode de réalisation représenté. Par exemple, le piston 12 pourrait être conçu de façon à se mouvoir à l'extérieur du carter 10, de sorte qu'en fait, les rainures seraient disposées à l'intérieur plutôt qu'à ltextérieur, quoiqu'un tel agencement ne soit pas efficace pour répondre à une pression différentielle. également, le carter 10 peut être de section circulaire, ovale, ou de toute autre forme. On pourrait faire varier dans une large mesure la configuration des rainures et il n'est pas nécessaire qu'elles s'étendent entièrement autour du piston. De plus, dans la version représentée, les rainures ou évidements annulaires pourraient être formés tout autour de la surface intérieure de lta- lé sage du cylindre et pourraient etre espacés l'un de l'autre, à condition que le piston ait des limites prédéterminées de déplacement de façon à ne pas découvrir les rainures pendant le déplacement du piston dans ces limites. Cet agencement serait efficace pour la mesure de pressions différentielles mais exigerait une adaptation convenable si elle devait être utilisée pour la mesure d'accélérations. L'appareil représenté dans le dessin ne l'est qu'à titre d'illustration et, en fait, un élément mobile pourrait se déplacer dans une auge ou même sur une surface plane faisant partie de l'autre élément, le coussin ou les coussins de fluide étant main tenus dans un ou plusieurs évidements dans chacun des éléments. Quoique dans la version représentée, la surface qui est constituée avec les évidements ait la totalité de sa surface juxtaposée à la paroi de l'intérieur du cylindre, il est évident que cette surface ne joue pas un rôle essentiel dans le dispositif coulissant et ainsi, en général, l'étendue de cette surface n'est pas importante. Par exemple, dans l'exemple particulier représenté, les rainures annulaires pourraient s'étendre tout autour de la périphérie de disques circulaires respectifs, ces disques étant joints par une tige centrale de façon à former un piston en forme d'haltère. -REVENI)I CÂT IONS- 1. Dispositif coulissant à faible friction caractérisé en ce qu'un premier élément est agencé de façon à se déplacer par glissement par rapport à un second élément, les surfaces adjacen- tes de ces deux éléments étant juxtaposées mais n 'étant pas en contact direct l'une avec l'autre et en ce que la surface d'un élément est munie d'un ou de plusieurs évidements, remplie d'une quantité suffisante de fluide, ce fluide n' étant pas mouillant par rapport à la surface de l'autre élément et à la surface du premier qui est adjacente à l'évidement, de façon à former un coussin de fluide qui permet aux éléments de coulisser l'un par rapport à l' autre sur le ou les coussins de fluide ainsi formés. 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le premier élément comprend un piston et le second élément définit un alésage contenant ce piston. 3. Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que l'évidement (ou chacun de ces derniers) est un évidement annulaire qui s'étend tout autour de la surface extérieure du piston. 4. Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé en ce que deux de ces évidements sont respectivement situés près des extrémités opposées du piston. 5. Dispositif suivant la revendication 2,caractérisé en ce que l'évidement (ou chacun de ces derniers) est un évidement annulaire formé dans la surface intérieure de 11 alésage du cylindre. 6. Dispositif suivant la revendication 5, caractérisé en ce qutil comprend au moins deux desdites rainures espacées l'une de l'autre, le piston ayant des limites de déplacement prédéterminées de façon à ne pas découvrir les rainures lorsque le piston se déplace dans ces limites. 7. Dispositif suivant les revendications 2 à 6, caractérisé en ce que le piston est en outre supporté dans le cylindre par un premier élément sous tension qui accouple le piston à une paroi terminale du cylindre et par un second élément qui accouple sous tension le piston à la paroi terminale opposée du cylindre. 8. Dispositif suivant les revendications 2 à 7, caractérisé en ce que les deux éléments sont réalisés à partir du même matériau. 9. Dispositif suivant la revendication 8, caractérisé en ce que le matériau est du verre. 10. Dispositif suivant les revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le fluide est du mercure. 11. Appareil de mercure d'une variable comprenant le dispositif suivant les revendications 1 à 10 et caractérisé en ce au'une bande de matériau électriquement conducteur est disposée le long de la surface intérieure de l'alésage et une bande distincte de matériau électriquement résistant est également disposée le long de la surface intérieure de l'alésage, le mercure se trouvant dans le ou les évidements du piston formant une connexion électrique entre ces deux bandes, de sorte que la résistance électrique entre une extrémité d'une bande et une extrémité de l'autre bande varie en fonction de la position du piston le long de l'alésage. 12. appareil suivant la revendication ll pour la mesure due l'accélération caractérisé en ce que le piston est en outre supporté dans l'alésage par un premier élement qui accouple sous tension le piston à une paroi terminale d'alésage et par un second élément qui accouple sous tension le piston à la paroi terminale opposée de l'alésage, de sorte que l'accélération communiquée a' l'appareil dans le sens axial du cylindre fait déplacer le piston à partir d'une position d'équilibre et varier ladite résistance en fonction de l'accélération. 13. Appareil suivant la revendication ll pour la mesure d'une différence de pression, caractérisé en ce queue piston est en outre supporté dans l'alésage du cylindre par un premier élément accouplant sous tension le piston à une paroi terminale du cylindre et par un second élément accouplant sous tension le piston à la paroi terminale opposée de l'alésage, des lumières étant pratiquées dans le cylindre de chaque c8té du piston, la différence de pression pouvant etre appliquée entre ces lumières de façon à faire déplacer le piston depuis une position d'équilibre Ainsi et faire sarVer ladite résistance en fonction de la différence de oression. 14. Appareil suivant la revendication 12 ou la revendication 13, caractérisé en ce qu'il est associé à un instrument de mesure électrique pour donner une indication de ladite valeur de ré- sistance et par conséquent, de la valeur de ladite variable.