Brevet FR2241068A1 — publié le 19750314

La présente invention est relative aux dispositifs sensibles à une pression différentielle du genre de ceux qui sont utilisés pour mesurer ou indiquer des pressions en des emplacements différents, telle que, par exemple, la chute de pression à travers une plaque à orifice disposée dans une conduite de fluide ou entre des chambres distinctes à des pressions différentes, ou dans de nombreuses autres ~ On a déjà proposé de construire des débitmètres qui utilisent deux soufflets opposés montés sur une plaque centrale et en communication ouverte à travers un passage de cette plaque centrale, qui est réglé par des soupapes fixées aux soufflets. Les pressions à mesurer sont respectivement appliquées sur les côtés extérieurs des deux soufflets et les soufflets se déplacent en réponse à ces pressions. Dans ces débitmètres qui sont réalisés et sont utilisés jusqu'à présent, il est habituel de prévoir des ressorts de détermination de la plage de fonctionnement rëliés directement à l'un des soufflets, soit à l'intérieur, soit à l'extérieur des soufflets, de manière à assurer l'expansion ou la contraction désirée des soufflets, sous l'effet de la différence des pressions. La tige de la soupape qui relie les extrémités mobiles des soufflets sert à commander un arbre de transmission du mouvement à un élément approprié qui indique ou enregistre les conditions différentielles régnant en un point extérieur ou éloigné. Ceci nécessite le démontage du débitmètre pour effectuer les modifications de sa plage de fonctionnement, car il est nécessaire pour cela d'ouvrir le débitmètre et de retirer son contenu et souvent de démonter les soufflets eux-mmes ou du moins l'un d'entre eux. L'invention a pour but de remédier aux inconvénients présentés par les débitmètres ou autres appareils analogues, tels qu'ils sont construits jusqu'à présent et de simplifier et de perfectionner ces appareils. Un autre but de la présente invention est de fournir des moyens élastiques de réglage de la plage de fonctionnement d'un appareil de mesure qui soient susceptibles d'tre changés en vue de faire varier cette plage de fonctionnement sans qu'il soit nécessaire de démonter l'appareil ou une partie importante de ce dernier ou d'en modifier les parties actives. Un autre but de l'invention est de fournir des moyens de réglage de la plage de fonctionnement de l'appareil qui sont combinés de manière active à l'arbre de transmission et qui peuvent tre réglés ou remplacés en vue de faire varier cette plage de fonctionnement sans démontage important de l'appareil. Ces buts peuvent tre atteints conformément à un mode de réalisation de l'invention en utilisant une paire de soufflets qui sont montés à l'une de leurs extrémités sur une plaque centrale disposée dans un carter et ont leurs extrémités opposées qui devraient tre les extrémités libres, réunies entre elles de manière rigide afin de se déplacer en mme temps, et non l'une par rapport à l'autre. La position initiale des soufflets l'un par rapport à l'autre est réglée. L'arbre de transmission qui est relié de manière active à une tige de soupape effectue un mouvement de rotation en réponse au déplacement alternatif de cette tige de la soupape, engendré par les variations de pression dans des conduites ou des chambres correspondantes. Un ressort de détermination de la plage de fonctionnement est relié de manière active à l'arbre de transmission et est susceptible d'tre ôté comme un tout, étant donné qu'il est enfermé dans un capuchon de manière S permettre son réglage ou son remplacement en vue de la modification de cette plage de fonctionnement de l'appareil sans démontage du carter ou d'une partie importante de ce dernier. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparai- tront mieux à la lecture de la description ci-après, faite en se référant aux dessins annexés représentant un mode de réalisation donné à titre d'exemple non limitatif sur ces dessins : La Fig. 1 est une coupe longitudinale d'un débitmètre conforme à la présente ; La Fig. 2 est une vue en coupe suivant la ligne 2-2 de la Fig. l ; La Fig. 3 est une vue en coupe schématique d'une partie de l'un des soufflets montrant l'effet sur lui d'une température élevée ; et la Fig. 4 est une vue semblable à la Fig. 3 montrant l'effet d'une basse températureHsur les soufflets. Bien que l'invention soit adaptée à de nombreuses applications en tant que dispositif sensible à une pression différentielle destiné à mesurer, à régler ou à indiquer les différences de pression, on a représenté à titre de mode de réalisation de l'invention un débitmètre différentiel pour mesurer ou indiquer la chute de pression à travers une plaque à orifice disposée dans une conduite de fluide. Une conduite d'huile ou de gaz est pourvue en un point approprié d'une plaque à orifice et la conduite est prévue pour tre raccordée sur les côtés opposés de la plaque à orifice au débitmëtre, respectivement aux chambres haute pression et basse pression de ce dernier. Dans la réalisation du débitmètre des carters haute pression et basse pression 1 et 2 sont axialement alignés entre eux et disposés sur les côtés opposés d'une plaque centrale 3 qui est interca lée entre leurs extrémités internes. Ces carters délimitent des cham- bres haute pression et basse pression 4 et 5 qui sont réunies entre elles par un passage 6 traversant le centre de la plaque centrale 3. Des boulons 7 s'étendent entre les carters 1 et 2 et les réunissent de manière rigide. Il est prévu en 8 des joints d'étanchéité appropriés disposés entre les côtés opposés de la plaque centrale 3 et les extrémités voisines des carters 1 et 2. De tels joints d'étanchéité peuvent consister en des joints toniques en caoutchouc. Les chambres haute pression et basse pression 4 et 5 sont adaptées pour tre raccordées à des sources de pression respective, par exemple à la conduite sur les côtés opposés de la plaque à orifice qui y est disposée. Les carters 1 et 2 sont représentés avec des raccords de tuyauterie sur leurs côtés opposés ; un jeu de ces raccords peut tre utilisé, ainsi qu'il est indiqué par les références respectives 9 et 10, tandis que le second jeu, s'il n'est pas nécessai- re peut tre hermétiquement fermé par des bouchons 11. Dans les chambres haute pression et basse pression respectives 4 et 5 sont montés des soufflets 12 et 13 sensibles aux haute et basse pressions ; les extrémités internes de ces soufflets scnt fixées sur des bagues de support 14 à leur tour fixées de manière amovible sur les côtés opposés de la plaque centrale 3. Ces bagues 14 peuvent tre vissées dans douilles ménagées sur les côtés de la plaque centrale et destinées au montage des soufflets dans les chambres. Les extrmités extérieures de chacun des soufflets sont hermétiquement fermées par une plaque d'extrémité 15. Les soufflets haute pression et basse pression 12 et 13 entourent respectivement des éléments obturateurs 16 et 17, possédant chacun un chapeau 18 et 19 dont une partie est ajustable ou vissable dans un logement ménagé dans l'extrémité externe de l'obturateur 1N, 17. Les chapeaux 18 et 19 sont fixés sur les plaaues d'extrémité des soufflets 15, en y étant soudés. Les chapeaux et les obturateurs sont maintenus en position ajustée les uns par rapport aux autres par un jeu de vis 20 vissées dans un côté de chacun des obturateurs et venant en contact de verrouillage avec la partie du chapeau qui a pénétré dans celui-ci. Des trous de vidange radiaux 21 traversent les obturateurs afin d'évacuer tout fluide qui pourrait se trouver retenu entre ceuxci et les chapeaux. Les obturateurs 16 et 17 constituent des soupapes de réglage de l'écoulement à travers le passage 6 entre les soufflets haute pression et basse pression 12 et 13. Il est prévu comme sièges de soupape appropriés des joints toriques en caoutchouc 22 disposés sur les faces latérales de la plaque centrale 3 et destinés entrer en contact avec les extrémités internes des obturateurs 16 et 17 qui viennent alternativement prendre appui sur ces joints lorsque les soufflets correspondants s'allongent et se contractent. De cette manière, l'écoulement alternatif entre les soufflets est réglé et l'une ou l'autre des soupapes peut prendre appui afin d'empcher une détérioration des soufflets dûs à une pression excessive dans la conduite, sur l'un ou l'autre côté de la plaque à orifice. Les obturateurs 16 et 17 sont rigidement réunis entre eux, mais peuvent tre ajustés l'un par rapport à l'autre. Leur ensemble forme une liaison rigide entre les extrémités libres des soufflets, mais se déplace en mouvement alternatif en réponse à des différences de pression. Cette liaison rigide est assurée par une tige de soupape réalisée sous la forme d'un manchon 23 solidaire de l'obturateur 16, manchon dans lequel est enfilée une tige 24 solidaire de l'obturateur 17. Le manchon et la tige sont rigidement réunis entre eux au moyen d'une vis 25 traversant le manchon 23 sur un côté de la tige. La vis 25 peut tre réglée grâce A une ouverture latérale, ménagée dans la plaque centrale et normalement obturée par un bouchon 26 qui peut tre ôté à cet effet. Les soufflets peuvent tre remplis par cette mme ouverture lorsqu'on retire le bouchon 26 et sont hermétiquement fermés lorsque ce bouchon est. en place. La vis25 est portée par une bague 27 montée coulissante sur le manchon 23 et maintenu en position fixe de manière réglable par rap- port à ce manchon grâce à la vis 25. Un étrier 28 enjambe la tige de soupape, ainsi que cela est représenté la Fig. 2, et comporte des bras qui pendent sur les côtés opposés de cette tige etportent des appuis suiveurs 29 à leurs extrémités libres, ces appuis suiveurs 29 venant en contact avec une face latérale de la bague 27. Ainsi, l'é- trier ce parallè. lement à l'axe de la tige de la soupape en réponse au déplacement de cette dernière dans un sens donné. L'étrier 28 est porté par un axe 30 vissé ou monté d'une autre manière amovible sur un arbre 31 qui est l'arbre qui transmet le mouvement à l'extérieur de l'appareil. L'axe 30 est vissé suivant un diamètre passant par le centre de l'arbre 31 et peut tre réuni rigidement à celui-ci au moyen d'un écrou de verrouillage 32. L'arbre 31 traverse la plaque centrale 3, ainsi qu'on le voit clairement sur la Fig. 2 et est monté à ses extrémités opposées dans des paliers anti-friction appropriés, représentés en 33. Une extr- mité de l'arbre 31 est reliée à des moyens appropriés d'indication ou d'enregistrement des mouvements relatifs, dans ce but un arbre de transmission 34 rigidement fixé à l'arbre 31 et solidaire en rotation de celui-ci a été représenté sur le dessin. Dans le mode de réalisation représenté, l'arbre 34 a un diamètre plus petit que celui de l'arbre 31 et est emboité dans l'extr- mité adjacente de ce dernier, ainsi qu'il est indiqué en 35. L'orifi cgâe passage de l'arbre 34 peut tre pourvu de moyens d'étanchéité appropriés, tels qu'un joint torique en caoutchouc 36. Les arbres 31 et 34 sont rigidement réunis entre eux, de telle sorte que la rotation de l'arbre 31 engendre la rotation uniforme de l'arbre 34. A l'extrémité opposée de l'arbre 31 et faisant de préférence partie intégrante de ce dernieruprolongement ou partie d'extrémité 37 est adaptée pour recevoir un ressort de réglage de la plage de fonctionnement qui l'entoure et lui est rigidement relié. Ce ressort, désigné par 38, a la forme d'un ressort hélicoïdal fixé à l'une de ses extrémités sur un collet 39, maintenu sur le prolongement 37 de l'arbre par une vis de blocage 40. L'extrémité opposée du ressort 38 est fixée sur un disque 41 qui entoure le prolongement 37 de l'arbre. Ce disque 41 est monté de manière amovible sur la plaque centrale 3 au moyen de plusieurs vis à tte 42. Un capuchon 43 recouvre le ressort 38 et le prolongement 37 de l'arbre, il est vissé dans un côté de la plaque centrale 3 et est en contact étanche avec cette plaque grâce à une garniture d'étanché- ité appropriée 44. Les soufflets 12 et 13 et le passage 6 existant entre eux sont remplis par un fluide incompressible qui passe alternativement de l'un à l'autre en réponse à la différence entre les pressions dans les chambres 4 et 5. L'allongement ou la contraction excessive des soufflets est contrôlée par l'un ou l'autre des obturateurs 16 ou 17 qui forment des soupapes de fermeture du passage 6 dans des conditions ex trmes. Sous l'effet de variations de température, les soufflets s'allongent ou se contractent axialement c'ans leurs plis, ainsi que le montrent les Fig. 3 et 4, l'état correspondant aux températures éle vées étant représenté dans la Fig. 3 et l'état correspondant aux basses températures étant représenté dans la Fig. 4. Ce moyen de com pensation des variations de température est obtenu grâce à la forme bien équilibrée du débitmétre, car les deux soufflets à haute pression et à basse pression présentent la mme constante eu charge élastique ou pour toutes les plages de fonctionnement. Le fait de réunir les deux soufflets à leurs extrémités-libres et de leur assurer des charges élastiques égales pour toutes les plages de fonctionnement permettent aux plis de répondre aux variations de température, ainsi qu'il est représenté dans les Fig. 3 et 4. Aucun des côtés de l'appareil de mesure ne présente l'inconvénient d'tre déséquilibré, par l'addition d'un ou de plusieurs ressortsde détermination de la plage de fonctionnement, fixé sur lui, soit intérieu- rement, soit extérieurement. On a trouvé que ce moyen de compensation des températures étaient efficaces dans une plage allant de moins 40 C à + 80 C. On peut fa varier facilement la plage de fonctionnement du débitmètre en retirant le capuchon 43 et en dévissant la vis40 et les vis 42. On peut alors retirer, en les faisant glisser sur le prolongement 37 de l'arbre, la bague 39 et le disque 41 en mme temps que le ressort 38 de détermination de la plage de fonctionnement et les remplacer par un autre ensemble de dimensions appropriées. Après le vissage des vis correspondantes et la remise en place du capuchon 43, l'appareil est de nouveau prt à fonctionner. Il n'est pas nécessaire de démonter ou de retirer l'un des carters, ou d'effectuer d'autres changements importants dans le débitmètre pour modifier la plage de fonctionnement. REVENDICATIONS 1.-Dispositif sensible à une pression différentielle, comprenant deux carters disposés sur les côtés opposés d'une plaque centrale, des chambres de pression ménagées dans ces carters et communiquant entre elles par un orifice de cette plaque centrale, et des soufflets disposés dans les chambres respectives. et renfermant un fluide, caractérisé en ce que les soufflets comportent des extrémités mobiles, réunient ertre elles à travers l'orifice, par des soupapes qui comportent des organes télescopiques emboités l'un dans l'autre, et en ce que le dispositif comporte des moyens de verrouillage de ses organes, une bague emmanchée sur les dits organes et portant les moyens de verrouillage, et des moyens de sortie comportant des moyens montés rotatifs et traversant transversalement la plaque centrale, et des moyens de transmission du mouvement de la soupape à l'extérieur du carter, lesdits moyens rotatifs étant réunis à ces moyens de transmission qui comprennent un suiveur en appui contre un côté de la bague et entraîné par le mouvement des organes télescopiques. 2.-Dispositif suivant la revendication 1., caractérisé en ce qu'il comprend des moyens élastiques réunis aux moyens de transmission du mouvement et agissant sur eux en vue de faire déplacer les extrémités mobiles des soufflets dans un sens donné. 3.-Dispositif suivant l'une des revendications 1. et 2., caractérisé en ce qu'il comporte des tiges de soupapes réunissant entre elles les extrémités mobiles des deux soufflets, des moyens de transmission du mouvement des soupapes à l'extérieur des carters, reliés à ces soupapes et comportant un arbre monté transversalement dans le carter et mobile en rotation, et des moyens qui traversent la plaque et réunissent de manière active cet arbre aux soupapes en vue de faire tourner l'arbre lorsque les soupapes effectuent un mouvement axial, un arbre de transmission relié aux tiges de soupape et au premier arbre mentionné de façon à tourner avec ce dernier, et un ressort de détermination de la plage de fonctionnement fixé à l'extrémité opposée du premier arbre mentionné en vue de régler le mouvement rotatif des arbres. 4.-Dispositif suivant la revendication 3., caractérisé en ce que les moyens de transmission de mouvement comprennent un arbre monté dans le carter et comportant un prolongement, un ressort de détermination de la plage de fonctionnement monté sur ce prolongement et ayant une extrémité fixée sur l'arbre et l'autre sur le carter en vue de régler le mouvement rotatif de l'arbre. 5.-Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 4, carac térisé en ce qu'il comporte des moyens de transmission du mouvement réunis à un arbre monté rotatif transversalement dans le carter et traversant la plaque centrale, qui comporte un prolongement en saillie à l'extérieur du carter, un disque emmanché sur ce prolongement de l'arbre, des moyens réunissant de manière amovible le disque au carter en vue d'en tre séparé et retiré, et un ressort hélicoïdal monté sur ledit prolongement et ayant une extrémité fixée à l'arbre et l'autre extrémité au disque, les dits disque et ressort pouvant tre retirés de l'arbre en vue de remplacer le ressort. 6.-Dispositif suivant la revendication 5, caractérisé en ce que le ressort et le disque peuvent tre retirés par glissement, du prolongement de l'arbre, en vue d'tre remplacé, et en ce qu'un capuchon est monté de manière amovible sur le carter autour du prolongement de l'arbre. 7.-Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé en ce que chacun des soufflets comporte des parties périphériques ondulées, dans lesquelles les parois des ondulations sont perpendiculaires à l'axe des soufflets et sont mobiles latéralement dans le sens axial des soufflets sous l'effet des variations de températu- re.