Brevet FR2070037A1 — publié le 19710910

l1invention a pour objet un manomètre à piston rotatif actionné par un moteur, avec un plateau solidaire des mouvements axiaux, au moins descendant du piston, et destiné à recevoir les poids au moment de la mesure grossière, un organe auxiliaire par exemple un ressort à boudin faisant ressort sur le piston et servant à la mesure précise et à la stabilisation, et un dispositif mesureur et indicateur de la force appliquée sur ledit organe. De tels manomètres servent notamment à mesurer avec précision les pressions élevées, par exemple dans les laboratoires de recherches, dans les insta''atíons hydrauliques, sur les pipelines, dans l'industrie chimiques et pour 1' étaLonnage des manomètres usuels basés sur le principe de la déformation élastique d'un tuyau ou d'une membrane soumis à des variations de pression; ces derniers devenant assez rapidement imprdcnesi par suite de la fatigue due aux efforts très variables qum sont imposés aux maté- riaux, on a été conduit à imaginer des manomètres à piston rotatif, basés sur le prineipe suivant : dans un cylindre, de préference rempli d'huile, qui est soumis à la pression à mesurer, s'enfonce un piston vertical que l'on équilibre au moyen de contrepoids. Pour réduire autant que possible le frottement mécanique du piston dans le cylindre, on imprime au piston un mouvement oscillant ou rotatif. Il existe par exemple un manomètre dans lequel le plateau recevant les poids est fixé à l'extrémité supérieure du piston soumis par en bas à la pression à mesurer. A sa partie inférieure, le piston peut se déplacer axialement dans un palier à billes et repose sur une cuvette sollicitée vers le haut par un ressort à boudin. le plateau est mis en rotation à la main (manomètre à poids, système Browti Boveri). On connait aussi des dispositifs dans lesquels, pour éviter que les forces irrégulières et incontrôlables exercées manuellement ne viennent fausser le résultat de la mesure, le plateau et son piston solidaire sont mis en rotation, au moyen d'une courroie, par un électromoteur, ce qui pose des problèmes de montage, car, étant donné le mouvement vertical du piston, la transmission doit pouvoir, elle aussi se déplacer verticalement sans frottement, ou bien, le moteur étant fixe, une transmission sur rouleau au moyen d'un disque à friction qui, dans ces conditions, ne peut être circulaire, se fait de façon discontinue, ce qui a des répercussions défavorables sur ltensemble du dispositif. Pour orienter la mesure précise dans les limite de la poussée additionnelle du ressort qui s'exerce à la partie inférieure du piston et qui contribue aussi à la stabilisation, on peut lire, par exemple sur une règle graduée, la position relative verticale par rapport à l'encadrement fixe à l'intérieur duquel oscille le plateau. Mais cette mesure est relativement imprécise, étant donné que la course disponible du ressort est en général assez faible. t'invention a pour objet de procurer un manomètre à piston rotatif exempt des susdits inconvénients des manomètres connus et qui, tout en étant aussi compact et peu encombrant que possible, permette d'obtenir de par sa conception même et lorsqu'il est manié convenablement, un maximum de précision dans les mesures. Selon l'invention, le manomètre à piston rotatif du type en question est caractérisé en ce que le piston rotatif est monté dans le plateau, lequel peut tourner d'un angle limité autour de l'axe du piston, et en ce que le moteur actionnant le piston est monté sur le plateau ou sur une pièce qui en est solidaire. lie piston est donc actionné directement, ou tout au plus à l'aide d'une transmission intermédiaire, sans que cela puisse gdner la mesure en quoi que ce soit. Même lorsque le piston tourne, le plateau ne le suit pas et l'on peut facilement y mettre les poids en cours de mesure, l'actionnement ininterrompu du piston nQobllgeat pas à interrompre celle-ci. Etant donné que désormais il s'agit de mettre en mouvement une masse constante et bien plus réduite, puisqu'elle se limite essentiellement à celle du piston, à lgexclusion du plateau et des poids, on peut diminuer considérablement la dimension du moteur et il n'est plus netcessarre de mettre en marche à la main. De plus, la mesure ne risque pas dS6tre rendue imprécise par un éventuel balourd de rotation dans le cas où les poids ne seraient pas placés bien au centre du plateau. Il en résulte une construction très fonction- nelle, fermée et compacte. Une autre réalisation intéressante de l'invention, utilise, pour la mesure précise, un contacteur qui suit le mouvement du plateau grâce à un organe d'actionnement commandé lui m8me en fonction de l'écart existant entre contacteur et plateau et relié à un dispositif indicateur tel que: aiguille, ou cadrai De cette façon, il est possible, pour obtenir une précision de lecture plus grande qu'avec les appareils existants, d'étendre très substantiellement l'échelle de lecture correspondant à la marge de déformation du ressort. Dans une forme préférentielle de réalisation, la commande à poursuite du contacteur est un électromoteur pas-à-pas de type classique avec inversion du sens de marche commandée par le contacteur, de préférence électroniquement. Au cours du processus de mesure, ce moteur pas-à-pas est constamment embrayé et inverse la marche suivant un rythme déterminé et avec une inertie insignifiante si on la compare à celle d'un moteur normal.II existe de tels moteurs capables de suivre une fréquence de 100 pas par seconde et d'actionner le plateau avec une grande sensibilité. Llarbre moteur présente de préférence, à son extrémité libre, un filetage sur lequel vient se visser la tette qui sert de base au contacteur. Un mode de fixation souple pas ressort est à recommander à ce niveau, pour éviter qu'en cas de détente imprévue du piston, une chute brusque du plateau ne vienne endommager les éléments fragiles du contacteur. Celui-ci peut consister en un très fin ressort de contact pratiquement sans influence sur le résultat de la mesure. Mais ce peut être aussi une cmmande fonctionnant par approche, par exemple sur base inductive, capacitive ou photoelectrique, et qui déclenche, sans contact, le processus d'inversion. L'invention est décrite en détail à l'aide d'un exemple de réalisation et des dessins qui s'y rapportent. La Sig.l est une coupe d'un manomètre à piston rotatif conforme à l'invention, et La Fig. 2 une représentation à plus grande échelle de la tête de contacteur montée sur 1 'arbre moteur pas-à-pas. A l'intérieur de l'enveloppe de l'appareil 1 est monté le carter 2 dont la chambre 2' est remplie d'huile et qui porte le cylindre proprement dit 3 du piston rotatif 4. Sur le carter 2 est vissé un manchon 5 sur lequel sont fixées deux broches de guidage 6 avec leurs tettes de butée 7, et qui traversent, par des ouvertures correspondantes, le plateau 8. Ce plateau porte en son centre le palier à billes 9 qui guide les mouvements axiaux et rotatifs du piston 4. Entre le plateau 8 et le manchon 5 se trouve un ressort à boudin 10. Les ouvertures prévues dans le plateau 8 pour les broches-guides 6 sont des fentes en arc de cercle qui permettent au plateau dtoscil- ler dans les limites fixées par la longueur de ces fentes. Le piston rotatif 4 est actionné par un moteur 12 couvert par le capot ll sur le plateau 8, et accouplé à un démultiplicateur. lies pressions à mesurer sont raccordées par le conduit 13 à la chambre 2'. lie dispositif à quatre voies 14 permet de raccorder, au choix, deux pressions à mesurer, le conduit 17 servant de purge. L'enveloppe I renferme en outre un moteur pas-àpas 18 dont l'arbre 19 est filété à son extrémité 20 sur laquelle est vissée la tête 22 qui est télescopable sur un ressort antagoniste 21 (six.2). La tête 22 porte à sa face supérieure un ressort 24 qui peut venir s'appliquer sur une plaque de contact 23 du plateau 8. lie rebord supérieur 25 de la tête 22 sert de protection au contacteur 24 dans l'eventualité d'une brusque détente du piston 4. L'arbre 19 du moteur pas-à-pas porte une vis sans fin 26 reliée an cadran de lecture par la roue dentée 27. 30 désigne les poids que l'on met sur le plateau 8 lorsqu'on procède à la mesure approchee. lie ressort à boudin 10 est prévu de façon que, quand la pression à mesurer est nulle et que le plateau ne porte aucun poids le cadran indicateur soit à zéro pour le seul poids du plateau lui-même, du piston et du moteur. lorsqu'on veut procéder à une mesure, on ajoute sur le plateau autant de poids qu'il faut pour amorcer la descente du plateau. A ce moment, le contacteur 24 touche la plaque 23, moyennant Quoi le moteur pas-à-pas, actionnez par une commode électronique non représentée sur la figure, fait suivre à la tête 22 et au contacteur 24 le mouvement du plateau vers le bas. Lorsque le plateau 8, après avoir comprimé le ressort 10, atteint son niveau d'équilibre, il s'arrête, le moteur 18 continue de tourner, ce qui décolle le contacteur 24 de la plaque 23. Ceci déclenche une impulsion qui inverse la marche du moteur 18 de façon à rétablir le contact entre 24 et 23. les pas du moteur 18 pouvant être extrêmement petits, (de l'ordre de 70 par exemple pour chaque rotation de l'arbre), et suivre une frequènce très élevée, le contacteur 24 et l'échelle indicatrice 29 arrivent par oscillations successives à la valeur précise qui correspond à la charge effectivement subie par le ressort 10. Àu lieu du contacteur 24 et de la plaque 23, on peut aussi utiliser un organe de commande sans contact et dont le mode d'action reposerait sur des phénomènes d'in- duction, de capacité ou photo électriques. REVENDICATIONS 1. Manomètre à piston rotatif vertical actionné par un moteur, avec un plateau solidaire des mouvements axiaux du pis ton et destiné -à recevoir les poids prévus pour la mesure grossière, un organe faisant ressort sur le piston et prévu pour la mesure précise et la stabilisation (par exemple un ressort à boudin), et/ou un dispositif mesureur ou indicateur de la force appliquée sur ledit organe,et caractérisé en ce que le piston rotatif a son palier dans l'épaisseur du pla teau, lequel peut lui-même tourner d'un angle limité autour de l'axe du piston, et en ce que le moteur actionnant le piston est monté sur le plateau ou sur une pièce fixée sur lui. 2. Manomètre à piston rotatif selon 1,caractérisé en ce que la mesure précise se fait à l'aide d'un contacteur qu'un organe d'actionnement asservit aux mouvements du plateau,cet organe d'actionnement étant lui-m8me d'une part commandé en fonction de l'écart séparant le contacteur et le plateau, d'autre part relié à un dispositif indicateur: aiguille ou cadran gradué. 3. Manomètre à piston rotatif selon 2, caractérisé en ce que l'organe d'actionnement est un moteur électrique pas-à-pas classique à marche continue mais avec inverseur de préférence électronique commandé par le contacteur. 4. Manomètre à piston rotatif selon 3, caractérisé en ce que l'extrémité libre de l'arbre du moteur pas-à-pas se présente sous forme d'une tige filetée sur laquelle est visée la tête porteuse du contacteur. 5. Manomètre à piston rotatif selon 2 à 4, caractérisé en ce que la tette du contacteur est fixée en souplesse à l'aide d'un ressort. 6. Manomètre à piston rotatif selon 2 à 5, caractérisé en ce que le contacteur est conçu en vue d'un contact par ressort. 7. Manomètre à piston rotatif selon 2 à 5, caractérisé en ce qu'on utilise comme contacteur, une commande par approche, sur base inductive, capacitive ou photoélectrique.