Brevet FR2142555A1 — publié le 19730202

La présente invention concerne un dispositif de pesage continu ou discontinu. Les dispositifs utilisés actuellement pour ce genre de pesée font appel soit à des bascules mécaniques avec exploitation éventuelle des données par voie électrique ou mécanique,soit à des systèmes à jauge de contrainte. Ces dispositifs,qu'ii soient mécaniques ou électriques, présentent une certaine fragilité,de l'usure ou des dérives qui peuvent devenir très importantes dans le cas des jauges de contrainte.En outre dans ce dernier cas,l'exploitation doit se faire à travers un potentiomètre électronique dtéquilibrage qui ne fournit pas directement la grandeur électrique representative de la mesure;d'ou l'obligation de passer par un dispositif supplémentaire de recopie potentiomètre ou synchro-machine. L'invention a pour objet d'éviter ces inconvénients en appliquant à la pesée,la méthode de l'opposition de forces,par l'intermédiai re de circuits hydrauliques.Cette méthode revient à effectuer une mesure directe du poids,en supprimant les intermediaires usuels. Cet objectif est atteint conformément à l'invention de par l'application du principe de Pascal qui permet de faire apparattre au niveau d'une surface définie,une force liée à la mesure,par un rapport constant défini par construct ion. La mesure par elle-même est traduite en grandeur électrique directement par le moyen d'un capteur ou d'un manomètre à opposition de forces qui sont des balances de forces.Au "poids" de la charge,est opposé un"poids électrique11 qui en est l'image rigoureuse.Dans le cas ou les variations dimensionelles du fluide hydraulique conduiraient à des déplacements générateurs de raideurs mécaniques parasites,une compensation thermique permet de conserver un volume de fluide constant. Dans une réalisation préférée de l'invention,la mesure d'une charge,discontinue ou permanente,s'effectue en plaçant sous le support de cette charge,un dispositif hydraulique comparable à un vérin plat de surface appropriée à la charge,smple ou multiple d'aprbs les dispositions locales.Ce vérin assimilable à une jauge de contrainte,est réalisé de façon à ne contenir qu'un très faible volume de fluide incompressible aux charges prévues.Cette jauge est mise en communication avec la capsule de mesure d'un manomètre ou capteur à opposition de forces,par un tube qui peut être flexible et de très faible section rapport de la surface de la jauge et de la surface de la capsule de mesure,détermine l'amplification de force du système donc l'échelle de mesure de l'appareil.Cet ensemble hydraulique sera parfaitement clos et privé d'an Dans le cas ou des dérives thermiques sont à craindre,un système compensation (variation automatique opposée,du volume d'une capacité liée au système)permet d'éliminer les perturbations. Dans le cas ou plusieurs jauges sont indispensables pour une seub mesure,on pourra fréquemment placer les jauges en parallèle sur un seul capteur.Pour des applications ou le capteur est à un niveau différent de celui des jauges,un faux zéro électrique élimi ne l'action de la colonne hydrostatique.L'information analogique et ou numdrique selon le modèle,est disponible immédiatement et directement aux bornes du servo-mécanisme du capteur ou du manomètre à opposition de forces.Dans tous les cas,l'information analogi que possède un niveau suffisant pour actionner sans intermédiaire un compteur ampère heure métrique à courant continu.Ce compteur totalise la somme des poids mesurés par le dispositif.L'utilisation d'un tel compteur est particulièrement applicable à la mesure en continu sur tapis roulant. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation non limitati ve et en se reportant au dessin annexé dans lequel : -La fig. 1 reprèsente le schéma général d'une installation de mesure par trémie. -La fig. 2 représente un plot de mesure -La fig. 3 représente une variante de plot demeure -La fig. 4 représente une autre variante de plot de mesure -La fig. 5 represente un dispositif de compensation ther mique. le schéma d'installation de la fig. 1 comporte la trémie 1 les pylones supports 2,les jauges 3,les canalisations hydrauliques 4 et5 de très faible section car il n'y a pas de circulation de fluide,mais transmission de pression.Elles se rejoignent en 6,la canalisation 7 est raccordée sur le dispositif de compensation 8 et le capteur 9.L'information est recueillie en 10.Telle qu'elle est représentée,l'installation fonctionne de la façon suivante la trémie s'appuie sur les plots de mesure 3 qui communiquent la pression résultante au capteur 9,cependant que le compensateur 8 introduit éventuellement des variations de volume du fluide compri mé,égales et opposées à celles dûes à l'effet de variation thermi que sur les jauges de mesure 3.Le capteur 9 équilibre la pression résultante par un moteur force électromagnétique dont le courant constitue la mesure recherchée. Le schème 2 représente un exemple de réalisation d'un plot de mesure qui comporte l'enceinte déformable en forme de soufflet métallique 11 brasée sur le socle 12 qui forme saillie à l'interisur du soufflet de façon à réduire le volume du fluide à la limite compatible avec le fonctionnement du système,pour réduire aù maximum les effets de dilatat ion.Le socle 12 comporte une canalisation interne 13 qui débouche en 14 dans l'enceinte définie par le soufflet et le socle.Cette canalisation 13 transmet à l'extSrieur par l'ajutage 15, la pression engendrée par la charge appliquée sur la face 16 du soufflet 11.Cette pression en bars est directement défi nie par le rapport de la charge àla surface du soufflet.Cette char ge s'applique par l'intermediaire d'un dé 17 centré sur un épaulement 18 du socle 12.Une bague élastique 19 empéche l'introduction de corps étrangers dans le systbme.Ces déplacements extrèmementfai- bles,quelques 1/10 à quelques 1/100 de mm du dé 17 sont compatibks avec les pressions engendrées par une pression de 50 tonnes s'appuyant sur quatre plots d'environ 40 cm de diamètre.Ta fabrication de semblables jauges de mesure,peut être très peu couteuse et ne réclame aucune précision particulière.En outre un socle de fonderie tel que 12,convenablement aménagé,pourrait recevoir directement le capteur ou le manomètre à opposition de forces.Dans ce css conformément au descriptif des demandes de brevet déposées le 18. 5.71 soue le Na 7 117 911 et le 28.5.71 sous le Ng 7 119 418 d'un capteur et d'un manomètre à opposition de forces,ce dispositif correspond à un premier étage d'amplification hydraulique, le deuxième étage du capteur servira dautocompensateur thermique. La fig. 3 représente une variante d'une jauge de mesure dans laquelle le soufflet est remplace par une membrane plane 21 mise en charge par le dé 17 de forme appropriée.Be volume 23 du fluide emprisonné dans l'enceinte définie entre le socle 22 et la membra ne 21,peut être réduit à la limite à partir de laquelle appariait raies des perturbations dûes aux effets de tension superficielle (de l'ordre de quelques mm).Ce dispositif comme precédemment,peut tre le premier étage hydraulique du capteur. La fig. 4 représente une seconde variante de plot de mesure. dans celle-ci,la membrane ciculaire 31 comporte à la périphérie un demi tore 32 brasé sur un second demi tore 33 brasé sur 32 et sur le socle 12 en 34.Un autre tore creux ou plein 35 est introduit dans le volume défini par les deux demi-tores,de façon à réduire à la limite possible,le volume de fluide emprisonné dans l'enceinte de mesure définie entre la membrane le tore et le socle; la membrane pouvant se trouver à quelques millimètres du socle en 36.Si une certaine flexion est nécessaire à la mesure, on peut empiler plusieursenceintes de ce type. La fig. 5 représente un compensateur thermique composé d'un soufflet métallique 24 brasé sur les disques 25 et 26 ,lesquels sont réunis par les entretoises 27 constituées en métal très dilatable.Le volume du soufflet,la longueur des entretoises 27, sont fonction du volume de fluide emprisonné dans le système de mesure. Ce dispositif fonctionne de la manière suivante:Le volume de fluide emprisonné dans l'enceinte 28 formée par le soufflet 24 et la pièce 26 est aussi réduit que possible.Les variations thermiques entrainent des variations de longueur des entretoises 27,lesquelles étirent ou compriment le soufflet 24,ce qui introduit des variations de volume de la capacité 28 réunie au volume général par le tube 29.Les dimensions de l'ensemble fig. 4,devront être étudiées en fonction des dilatations prévisibles du fluide dunsystème de mesure.Pour une très haute précision,le soufflet 24 pourrait être entrainé par une vis micrométrique à partir d'un servo-mécanisme de mesure de température.Ce système pourrait être commun à un certain nombre de capteurs correspondant à une centrale de mesure d'un lieu déterminé. L'invention peut-être utilisée pour la mesure en continu de charges,dans les mines,la sidérurgie,l'industrie du bâtiment, les carrières diverses,les centrales à béton,les silos à céréales,les centrales de malaxage pour la confection des chaussées des routes; d'une manière générale,tout stockage ou manipulation de matériau en trémie,réservoir ou bande transporteuse et principalement dans le conditionnement,également pour le contrôle de stockage de matériaux sur plancher dynamométrique,pesage de wagons de chemin de fer,de camions ou de tout autre véhicules de charge.Dinvention peut être appliquée à tous usages dynamométriques importants.Elle permet les pesées jusqu'aux limites des charges actuellement concevables. REVENDICBT Ioms 1-Dispositif destiné a la mesure de charges pesantes par tran smission hydraulique de la pression,comportant des plots de mesure fonctionnant en presse de Pascal inversée,et un système de capteur électronique à opposition de forces,traduisant la pression en grandeur électronique immédiatement et directement exploitable,caractérisé en ce que la mesure découle d'une mesure de pression engendrée par l'application de la force inconnue sur une surface mobile de dimensions déterminées par le rapport entre l'aire de la surface primitive sur laquelle s'applique la charge et l'aire de la capsule de mesure sur laquelle s'applique la pression. 2-Dispositif selon la revendication 1,caractérisé en ce que les plots de mesure sont réalisés de manière à ne comporter qu'un très faible volume de fluide pour limiter les dérives thermiques. I1 comporte un socle fixe,un dé d'application de la force,centré sur le socle par l'intermédiaire d'un épaulement de celui-ci et d'une enceinte déformable en forme de soufflet brasé sur le socle. Une partie métallique solidaire du socle,étanche,occupe la quasi totalité de l'intérieur du soufflet pour en limiter le volume. Le volume libre est presque virtuel.Une canalisation de prise de pression met la cavité en rapport avec le dispositif de mesure ( capteur à opposition de forces ) 3-Dispositif selon la revendication 2,caractérisé en ce que les plots de mesure sont constitués d'un socle,d'un dé d'application de la force et d'une membrane plane définissant une cavité très plate et très réduite,génératrice,sous la charge,de la pression de mesure transmise au capteur par le moyen d'une canalisation de très faible section. 4-Dispositif selon la revendication 1,caractérisé encre que le capteur à opposition de force est placé directement à l'int6- rieur du plot de mesure. 5-dispositif selon la revendication 4,caractérisé en ce que le plot de mesure devient un capteur électronique à opposition de forces à double réduction hydraulique avec compensation des variations thermiques. 6-Dispositif selon la revendication 1,caractérisé en ce que un compensateur thermique à dilatation contrôlée par dilatation de de solides,compense les variations du volume interieur du système en fonction des variations thermiques du fluide emprisonné dans l'enceinte par le moyen de deux disques métalliques réunis par doe entretoises en métal très dilatable.Les disques sur lesquels est brasé un soufflet métallique,sont disposés de telle sorte qu'ils déterminent une enceinte emprisonnant le fluide dont le volume est aussi réduit que possible et fonction des dimensions du souf flet,de la dilatation prévisible du fluide emprisonné et de celle des entretoises qui maintiennent les disques et le soufflet. 7 -Dispositif selon la revendication 6 caractérisé en ce que la variation du volume de compensation de la dilatation est réali sée par déplacement mécanique de l'enceinte déformable sous l'ac tion d'un thermomètre potentiomètrique électronique asservi qui augmente ou diminue le volume de l'enceinte,selon la loi exigée pour compenser les variations de volume du fluide de mesure. 8-Dispositif selon la revendication 7 caractérisé en ce que le système de compensation thermique commande simultanément plu sieurs compensateurs de dilatation dans le cas d'un ensemble de plots de mesure. 9 - Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que pour des mesures sans grande précision,le capteur électronique à opposition de forces est remplacé par un simple manomètre indus triel. 10 -Dispositif selon la revendication 1 caracterisé en ce que pour des mesures de charge cont-inue(bande transporteuse par exem un compteur ampère heure mye'trique classique,totalise les poids par rapport au temps. 11-Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'appareil est compensé contre le décalage du zéro dû à la char hydrostatique de la colonne éventuelle de fluide par le moyen d2ne masse réglable située sur l'équipage mobile du capteur à opposi tion de forces. 12-Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que la membrane du plot de mesure est plane et circulaire.Elle compor te à la périphérie un tore qui se referme sur le socle du plot de mesure sur lequel il est brasé,définissant ainsi une enceinte emprisonnant le fluide de mesure,ledit socle se trouvant disposé Iara nèlement à la membrane à quelques mm de celle ci,pour réduire au maximum possible le volume du fluide contenu dans le tore.Celui-ci se trouve encore réduit par un anneau métallique de volume appro prié introduit dans ledit tore.