Brevet FR2241067A1 — publié le 19750314

La présente invention concerne un appareil pour mesurer la pression d'une atmosphère gazeuse, plus particulièrement - mais non exclusivement - à des te"pératures et des pressions de l'ordre de grandeur de celles régnant dans l'atmosphère naturelle. Les avantages de l'appareil objet de la présente invention sont : une grande simplicité puisqu'il ne comporte aucune liaison mécanique, la faculté de cheisirientre plusieurs sensibilités de mesure et accessoirement la possibilité, sans complication supplèmentaire, d'utiliser l'appareil pour déterminer le poids d'objets légers. L'appareil suivant l'invention comprend un récipient placé dans l'atncs- phère gazeuse et contenant, jusqu'à un niveau déterminé, un liquide autre que l'eau et le mercure, ayant dans les conditions d'emploi envisagées une faible volatilité et un pont de congélation en dessous de la gamme d'utilisation. Dans ce liquide est immergé un flotteur surmonté d'une tige; le flotteur est lesté de façon que la tige soit verticale, et la masse du lest est déterminée pourgque, odens les conditions d'emploi envisagées, le flotteur soit immérgé et que seule émerge une partie de la tige. Suivant l'invention, ce flotteur comporte une cavité remplie d'air ou d'un autre gaz, et ayant une paroi ou une partie de paroi souple et étanche qui sépare la cavité du liquide où le flotteur est immerge, de sorte que la pression du gaz dans la cavité soit égale à la pression du liquide sur l'autre face de la paroi souple. Le reste du flotteur peut indifféremment être plein ou creux, sous la condition que les parois de cette seconde cavité éventuelle soient rigides, étanches, sans communmication avec la première cavité qui a une paroi souple. Si la cavité à paroi souple occupait presque tout le volume du flotteur, la poussée d'Archimède sur ce flotteur augmenterait quand la température s'élève puisque le coefficient de dilatation &alpha; du gaz est supérieure à celui de tout liquide. Si au contraire la cavité à paroi souple n'occupait qu'une infime partie du flotteur, la poussée d'Archimède diminuerait quand la température s'élève, parce que le coefficient de dilatation ss du liquide est supérièur à celui &gamma; de tout matériau solide constituent les parois du flotteur. Suivant l'invention, on donne à laacavité expansible un volume tel qu'il assure la compensation des deux effets contrevariants ci-dessus, ce qui per met à la poussée d'Archimède sur le flotteur de rester invariante lorsque la température change, pourvu que la pression de l'atmosphère gazeuse demeure constante.Cette condition s'exprime avec une bonne approximation par la re lation suivante, dans laquelle &alpha; , ss et &gamma; sont les coefficients définis plus haut, tfest le volume de la cavité expansible dans des conditions de température et et de pression au voisinage du milieu de la gamme de mesures envisagées, et V est le volume du reste du flotteur, aux parois rigides Si l'appareil est dimensionné conformément à la foule ci-dessus, la hauteur émergente de la tige sera indépendante de la température, mais variera avec la pression de l'atmosphère gazeuse, en sens inverse de cette pression, et cette hauteur émergente peut donc être exploitée comme mesure de cette pression. Plus grosse sera la tige, moins les mesures seront sensibles, mais la gamme de pressions mesurables sera élargie d'autant. Suivant l'invention ce résultat pourra être obtenu en rendant solidaire du flotteur une tige mince, correspondant à la sensibilité maximale recherchée, et en utilisant, pour les sensibilités noindres,des tiges amovibles percées d'un canal s'adaptant au dia mètre de la tige minimale, ces tiges rapportées s'emboitant comme des four reaux sur la tige@minimale. Avec une tige rapportée de diamètre assez grand,et si l'appareil est uti lisé & l'air libre, les variations de la pression barométrique auront un effet négligeable sur la hauteur émergente ; lais 1' appareil pourra alors recevoir une autre utilisation et mesurer avec une bonne précision les variations de nasse de l'équipage flottant : suivant l'invention on peut donc munir cette tige de aryens pour recevoir des objets dont on veut déterminer la masse. Avec une tige de volume total W on peut ainsi peser tout objet dont la masse est inférieure à w. & , S étant la nasse spécifique du liquide. L'invention sera mieux comprise par la description d'un exemple non li mitatif de réalisation,illustré par la planche ci-jointe dans laquelle -La Figure 1 est une coupe verticale d'un manomètre destiné à des mesures barométriques, -La Figure 2 représente en élévation à la même échelle une tige fourreau à rap porter sur la tige de la Figure 1 ei permettant à la fois de mesurer des pressions dans une gamme élargie,et de peser des objets légers. Sur la Figure 1 on voit en coupe un récipient cylindrique 1 contenant un liquide organique (huile de vaseline par exemple)dans lequel est immergé un flotteur cylindrique 2 dont le corps est constitué par un tube en natière mou- lée ouvert aux deux extrémités, lais séparé en deux par une cloison 3 positionnée de façon convenable,pour satisfaire à la relation mathématique donnée plus haut. La partie supérieure du flotteur est obturée par un couvercle étanche collé 4, portant une tige Mince 8 et délimitant une cavité 5 aux parois rigides remplie d'air. La partie inférieure est obturée par une membrane mince et souple 6 en caoutchouc, et constitue une cavité étanche et expansible 7 remplie originel lestent d'aireà la pression atmosphérique normale. Dans cette cavité est logé un anneau métallique 8 qui constitue le lest. Le réservoir de liquide I est obturé en haut par un couvercle en caoutchouc 9 , percé d'un orifice central pour le passage de la tige 8. Celle-ci porte à son extrémité un bouchon conique en matière plastiqua moulée 10 qui, lorsque on enfonce la tige à fond, vient obturer l'orifice du couvercle 9 pour rendre l'appareil étanche lors des manipulations de magasinage ou de transport. Sur le couvercle 9 est adapté un tube 11 amovible en matière transparente portant une graduation en millibars En donnant, par exemple, à la eavité 7 un volume de 2 cm3 et à la tige une section de 2 mn2 et une longueur de 65 na, cet te tige aura une partie émergente variant de O à 65 mm quand la pression barométrique variera de 60 millibars, la lecture de cette pression s'effectuant en repérant sur la graduation du tube transparent 11 la position du sommet du bou chon 10. Â l'appareil ainsi constitué est adjoint un accessoire représenté à la même échelle sur la Figure 2,et constitue par une tige 12 percée d'un canal axial 13, ce canal ayant un diamètre tel que la tige 8 y entre à frottement doux La tige 12 est surmontée d'un petit plateau 14. En enlevant le tube 11 et le bouchon 10 (dont la masse est sensiblement égale à celle de la tige rapportée 12), et en enfonçant à fond la tige 8 dans le canal,13. on a ainsi un manomètre de sensiblilité moindre, lisible sur une échelle graduée parquée directenent sur la tige 12. Cette tige permet aussi de peser des objets légers placés sur le plateau 14 :en donnant par exemple à la tige rapportée 12 un diamètre de 5 mm. et en supposant au liquide une masse spécifique égale à 0,9,on peut peser des objets jusqu'à 1 gramme avec une précision de l'ordre de 2 ou 3 centigrammes, la lecture du poids se faisant en repérant la position du plateau 14 sur une échelle graduée 15 portée par le couvercle 9. L'invention étant ainsi exposée, et ses avantages justifiés, le demandeur s'en réserve l'exclusivité pendant la durée de validité du brevet,sans autre limitation que celles des revendications ci-après. REVENDICATIONS 1/ Appareil destiné à mesurer la pression d'un gaz, constitué par un récipient contenant un liquide soumis à la pression du gaz, liquide dans lequel est immergé un flotteur surmonté d'une tige, et caractérisé par des particularités suivantes, prises ensemble - Le flotteur est lesté de telle façon que la tige se maintienne verticale, - Ce flotteur a une masse telle que, dans les conditions d'emploi envisa- gées, il soit immergé et que seule émerge une partie de la tige. - Le flotteur comporte une cavité étanche remplie d'un gaz, la paroi de cette cavité étant constituée, au moins en partie, par une membrane souple dont la face externe est imiergée, tout le reste du flotteur étant indéformeble - Le volume offert au gaz dans cette cavité a une valeur telle que la dilatation de ce gaz sous le seul effet de la température maintienne constante la poussée d'Archimède sur l'ensemble da flotteur compte tenu du coefficient de dilatation thermique du liquide et du coefficient de dilatation thermique du matériau solide constituant le reste du flotteur. - L'appareil comporte des moyens de mesure de la hauteur émergent de la tige, qui exprime avec une graduation appropriée la pression de.l'atmosphère gazeuse entourant l'appareil 2/ Appareil suivant la revendication 1 complété par un ou plusieurs four- reaux de diamètres supérieurs à celui de la tige, percés d'un canal axial. ayant le diamètre de cette tige, adaptables sur la dite tige pour réaliser plusieurs variantes de section de la partie émergente 3/ Appareil suivant la revendication 2 et utilisable comme aryen de pesage en donnant au fourreau unetsection auffisante poureque son émergence soit peu sensible aux variations de la pression barométrique, ce fourreau étant équipé de moyens pour supporter des objets pesants, la masse de ces objets étant mesurée, au moyen d'une graduation appropriée, par la hauteur energente du fourreau