Brevet FR2119818A1 — publié le 19720811

L'invention est relative à un dispositif pour repérer la position d'un élément, susceptible de se déplacer, limitant une enceinte fermée remplie de fluide, lequel dispositif comprend des moyens sensibles aux variations du volume de fluide contenu par l'enceinte et des moyens d'affichage, commandés par les susdits moyens sensibles, propres à indiquer, à partir des variations de volume du fluide, la position du susdit élément. 1J1 invention concerne plus particulièrement, parce que c'est dams ce cas que son application semble devoir présenter le plus d1 intérêt, mais non exclusivement, un dispositif permettant de repérer la position d'un élément constitué par un organe récepteur tel que le piston d'un vérin. L'invention a pour but, surtout, de rendre tel le susdit dispositif qu'il réponde mieux que jusqu'à ce jour aux diverses exigences de la pratique et notamment tel que la précision avec laquelle est repérée la position de l'élément soit améliorée. Selon l'invention, un dispositif du genre défini précédemment est caractérisé par le fait qu'il comprend, d'une part, des moyens correcteurs sensibles aux variations de la température à laquelle sont soumis le fluide et l'enceinte et, d'autre part, des moyens de liaison entre les moyens correcteurs et les moyens d'affichage, I' ensemble étant agencé de manière que les variations de volume du fluide de l'enceinte, dues à des variations de la température, soient sensiblement sans effet sur l'irldieation donnée par les moyens d'affichage quant à la position de l'élément. Dans le cas où les moyens d'affichage sont électriques et comprennent un potentiomètre, dont un curseur est commandé par les susdits moyens sensibles aux variations de volume du liquide, et un voltm re propre à mesurer, lorsque le potentiomètre est traversé par un courant électrique, lr tension électrique entre le curseur et une extrémité du potentiomètre, de préférence, les moyens correcteurs sont propres à agir sur l'intensité du courant électrique qui traverse le potentiomètre de manière que la tension électrique mesurée par le voltmètre soit sensiblement indépendante des varia tisons de température, les moyens de liaison entre moyens correcteurs et moyens d'affichage étant alors constitués par des connexions électriques. Dans ce cas, les moyens correcteurs peuvent avaiitageusement comprendre un vérin dans lequel est enfermée une masse constante d'un fluide dont la variation de volume est sensiblement propor tionnelle aux variations de température, le piston de ce vérin étant soumis d'un côté à la pression de ce fluide et, de l'autre, à l'action de moyens de rappel élastique, le susdit piston commandant les déplacements d'un index réglant la valeur d'une résistance électrique montée dans le circuit du potentiomètre. Selon une autre solution, les moyens correcteurs comprennent au moins une thermistance disposée dans une branche d'un pont de Wheatstone disposé dans le circuit du potentiomètre de manière telle que, lorsque le pont est en déséquilibre, une tension électrique de correction vient s'ajouter ou se retrancher à une tension de référence, et agit sur l'intensité du courant électrique traversant le potentiomètre. L'invention consiste, mises à part les dispositions exposées ci-dessus, en certaines autres dispositions qui s'utilisent de préférence en même temps et dont il sera plus explicitement question ci-après à propos d'un mode de réalisation préféré de l'invention qui va entre maintenant décrit de façon plus détaillée avec référence au dessin ci-nnnexé, mais qui n1 est nullement limitatif. La fig. 1 du dessin montre, schématiquement, un dispositif permettant de repérer la position d'un élément susceptible de se déplacer. la fig. 2 est un schéma montrant l'influence des variations de la température sur la précision du repérage de la position de 1' élément. La fig. 3 montre, schématiquement, un dispositif pour repérer la position d'un élément, établi conformément à l'invention. La fig. 4, enfin, est une variante du dispositif de la fig. 3. En se reportant à la fig. 1, on peut voir un dispositif 1 permettant de repérer la position d'un élément 2, susceptible de se déplacer, limitant une enceinte fermée 3 remplie de fluide. L'élément 2 est constitué, selon le mode de réalisation montré sur les dessins, par le piston d'un vérin 4 dont le cylindre est alimenté en fluide par une canalisation 5 ; l'enceinte 3 est constituéepar l'ensemble du cylindre du vérin 4 et de la partie de la canalisation 5 comprise entre le vérin 4 et des moyens 6 sensibles aux variations du volume de fluide contenu par ladite enceinte 3. Ce fluide est généralement constitué par un liquide B. le dispositif 1 comprend, en plus des moyens sensibles 6, des moyens d'affichage 7 commandés par les susdits moyens sensibles. Ces moyens sensibles 6 sont constitués par un compteur 8 du type volumétrique, tel qu'un moteur à engrenages 9a, 9b ; le moteur à engrenages pourrait, d'ailleurs, être remplace par un moteur à palettes ou par un dispositif analogue. Les moyens d'affichage 7 comprennent un train de pignons 10 comportant un pignon d'entrée 1@a et un pignon de sortie 10b. Le pignon d'entrée 1@a est entraîné en rotation par un des engrenages 9a du compteur 8 et, pour cela, est calé sur le même arbre 11 que l'engrenage 9a. La rotation du pignon de sortie 10b est proportionnelle à la rotation du pignon d'entrée 1Oa et, donc, à la rotation de l'engrenage 9a. Le pignon de sortie 10b commande, par un mécanisme de liaison tel qutune tringlerie 12, sch'matiquement représentée sur le dessin, les déplacements du curseur 13 d'un potentiomètre 14. Un voltmètre 15 est branché entre le curseur 13 et une extrémité 16 du potentiomètre 14. Ce dernier est alimenté par une source 17 débitant du courant continu sous une tension de référence constante. La tension électrique mesurée par le voltmètre dépend de la position du curseur 13, laquelle position dépend de la position angulaire de l'engrenage 9a ; cette position angulaire dépend ellemême du volume de liquide contenu par l'enceinte 3. Tout déplacement de l'élément 2 provoquant une variation du volume intérieur de l'enceinte 3 et, par conséquent, du volume de fluide contenu par cette enceinte, provoque une rotation de l'engrenage 9a et un déplacement du curseur 13. Il est ainsi possible de faire correspondre à toute position de l'élément 2 une position du curseur 13 et une tension électrique lue sur lé voltmètre 15, et réciproquement. Ainsi, le voltmètre peut être directement gradué en positions de l'élément 2. Toutefois, lors d'une variation de température, en absence de tout déplacement de l'élément 2, il peut se produire une dilatation en volume du liquide L, contenu dans l'enceinte 3, différente de la dilatation en volume de cette enceinte. Il en résultera un écoulement de liquide L vers l'enceinte 3 ou hors de cette dernière, le volume #V qui s'écoule étant égal à la différence des variations de volume de l'enceinte 3 et de la masse de liquide L qui était contenue dans ladite enceinte avant la variation de température. il apparatt donc que dans un dispositif tel que celui montré à la fig. 1 pour des écoulements + A V ou - t V, correspondant res pectivement à un remplissage ou à un vidage de l'enceinte 3, dûs à des variations de température, l'engrenage 9a sera entraîné en rotation et commandera un déplacenent du curseur 13. Dans les dispositifs de l'art antérieur, il en résulte une variation de l'indication donnée par le voltmètre 15 alors que I' élc'ment2nes'est pas déplacé. Le repérage est donc erroné. Pour remédier à cet inconvénient, conformément à l'invention, on fait comprendre au dispositif 1, comme montré sur les fig. 3 et 4, d'une part des moyens correcteurs 18, sensibles aux variations de la température à laquelle sont soumis le fluide L et l'enceinte 3 et, d'autre part, des moyens de liaison 19 entre les moyens correcteurs 18 et les moyens d'affichage 7, l'ensemble étant agencé de manière que les variations de volume du fluide L dues à des variations de la température soient sensiblement sans effet sur l'indication donnée par le voltmètre. les moyens correcteurs 18 sont propres à agir sur l'intensité du courant électrique qui traverse le potentiomètre 14 et les moyens de liaison 19 sont constitués par des connexions électriques établies par des conducteurs électriques reliant les moyens correcteurs aux moyens d'affichage 7. Selon le mode de réalisation de la fig. 3, les moyens correcteurs 18 comprennent un vérin hydraulique 20 de faible capacité. Une masse constante d'un fluide l, de préférence un liquide, est enfermée dans ce vérin entre une face du piston 20a et une extrémité du cylindre 20b. Le liquide 1 est choisi de manière que ses variations de volume soient sensiblement proportionnelles aux variations de température. On doit noter que le liquide 1 peut être différent du Xi- quide remplissant l'enceinte 7. L'autre face du piston 20a est soumise à l'action de moyens de rappel élastique 21. La tige 22 du vérin hydraulique 20 agit sur un index 23 commandant le réglage de la valeur d'une résistance variable 24 montée en série avec le potentiomètre 14. Toute variation de température du milieu ambiant se répercute sur le liquide 7; du vérin 20 et provoque une variation de la valeur de la résistance variable 24 en série avec le potentiomètre 14. l'ensemble est agencé de manière que cette variation de la valeur de la résistance 24 provoque une variation de l'intensité du courant traversant le potentiomètre 14 telle que la tension élec trique existant entre l'extrémité 16 de ce potentiomètre et le curseur 13 soit sensiblement indépendante des changements de position du curseur 13 dus à des variations de température. Selon le mode de réalisation montré à la fig. 4, les moyens correcteurs 18 sont constitués par au moins une et, de préférence, deux thermistances Tî, T2, montées dans deux branches parallèles d'un pont de Wheatstone 25 dont les deux autres branches comprennent des résistances réglables R1, R2.Ce pont de Tlteatstone 25 est alimenté en courant continu sous tension constante par une source 26 branchée aux extrémités C, D d'une diagonale de ce pont. les extrémités A, B de l'autre diagonale du pont 25 sont reliées au circuit électrique, comprenant la source électrique de référence 17 et le potentiomètre 14, de manière telle que la tension électrique aux bornes de ce potentiomètre 14 soit égale à la somme algébrique de la tension de référence U de la source 17 et de la tension qui existe entre les extrémités A, B de la diagonale du pont 25. Ce dernier est en équilibre pour des valeurs déterminées de T1, ?2 correspondant à une température ambiante donnée. lorsque le pont est en équilibre, les extrémités A, B sont au meme potentiel et la tension appliquée aux bornes du potentiomètre 14 est égale à la tension de référence U de la source 17. Lorsque la température ambiante varie, et n'est plus égale à la température pour laquelle l'équilibre du pont a été prévue, il apparaît une différence de potentiel entre les extrémités A et B qui vient s'ajouter à ou se retrancher de la tension de référence U. L'ensemble est agencé de manière que lors drune variation de température, la variation de la tension appliquée aux extrémités du potentiomètre 14 produit une variation de l'intensité du courant traversant ce potentiomètre telle que la tension entre l'extrémité 16 du potentiomètre et le curseur 13 soit sensiblement indépendante des changements i position de ce dernier dus à des variations de température. En suite de quoi, on obtient un dispositif pour repérer la position d'un élément, susceptible de se déplacer, qui répond bien au but que l'on s'est proposé d'atteindre, la précision du repérage étant améliorée du fait que l'influence des variations de température sur la précision des mesures est sensiblement éliminée. l'application d'un tel dispositif au repérage de la position d'un organe récepteur tel qu'ut piston de vérin commandant, par exemple, une vanne ,est particulièrement intéressante sur les navires pétroliers où les canalisations telles que 5, s'étendant entre le vérin 4 et les moyens 8 sensibles aux variations de volume du fluide contenu par l'enceinte 3, peuvent atteindre des longueurs importantes. Dans ces conditions, les variations de volume nV dues à des variations de température ne sont pas négligeables et, en l'absence de moyens correcteurs 18 tels que ceux prévus dans un dispositif conforme à l'invention, engendrent des indications erronées par une dérive de zéro. Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à celui de ses modes d'application, non plus qu'à ceux des modes de réalisation de ses diverses parties ayant été plus spécialement indiqués ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour repérer la position d'un élément, tel que la tige d'un vérin, limitant une enceinte, telle que le cylindre d'un vérin, remplie de fluide et propre à échanger du fluide avec un milieu extérieur, par suite des déplacements dudit élément, comprenant des moyens sensibles au volume de la masse de fluide qui sort de, ou qui entre dans, l'enceinte, des moyens d'affichage, commandés par les susdits moyens sensibles, propres à indiquer la position du susdit élément, et des moyens correcteurs agencés de manière que le volume de la masse de fluide qui sort de, ou qui entre dans, l'enceinte en raison uniquement de variations de température de l'enceinte et dudit fluide soit sensiblement sans effet sur l'indication donnée par les moyens d'affichage, caractérisé par le fait que les moyens sensibles au volume de la masse de fluide qui sort de,ou qui entre dans,l'enceinte sont constitués par un compteur volumétrique monté sur la canal~ sation par laquelle s'effectuent les susdits échanges de fluide entre l'enceinte et le milieu extérieur, que les moyens d'affichage sont électriques et comprennent d'une part, un potentiomètre dont le curseur est commandé par le compteur volumétrique, notamment par l'intermédiaire d'un train d'engrenages,et d'autre part, un voltmètre propre à mesurer, lorsque le potentiomètre est traversé par un courant électrique, la tension électrique entre le curseur et une extrémité du potentiomètre, et que les moyens correcteurs sont propres à agir sur l'intensité du courant électrique qui traverse le potentiomètre, en réponse aux variations de température du fluide et de l'enceinte, de manière que la tension électrique mesurée par le voltmètre soit sensiblement indépendante desdites variations de température de l'enceinte et du fluide. 2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel les moyens correcteurs comprennent un vérin où est enfermée une masse constante d'un fluide dont la variation de volume est sensiblement proportionnelle aux variations de la température de la susdite enceinte et du fluide contenu par cette enceinte, le piston du vérin des moyens correcteurs étant soumis d'un côté à la pression de la masse constante de fluide et, de l'autre, à l'action de moyens de rappel élastique, caractérisé par le fait que le susdit piston du vérin des moyens correcteurs commande les déplacements d'un index réglant la valeur d'une résistance électrique montée dans le circuit du potentiomètre. 3. Dispositif selon la revendication l, caractérisé par le fait que les moyens correcteurs comprennent au moins une thermistance disposée dans une branche d'un pont de Wheatstone alimenté par une source électrique auxiliaire et placé dans le circuit du potentiomètre de manière telle que, lorsque le pont est en déséquilibre, une tension électrique de correction vient s' ajouter algébriquement à une tension de référence et agit sur l intensité du courant électrique traversant le potentiomètre. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que les moyens correcteurs comprennent deux thermistances disposées dans deux branches parallèles du pont de Wheatstone, les deux autres branches de ce pont comprenant des résistances électriques réglables 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le vérin, dont la tige constitue ledit élément et le cylindre constitue ladite enceinte, commande l'ouverture et la fermeture d'une vanne. 6. Application dun dispositif selon la revendication 5, à la commande d'une vanne sur un navire pétrolier.