Brevet FR2235301A1 — publié le 19750124

La présente invention concerne les comparateurs de pressions de fluide. On connaît des comparateurs de pression dans lesquels des jets libres de fluide contrôlent une balance à membranes Ce type de comparateur a l'inconvénient d'entraîner une consommation élevée de fluide. Il en est de même pour les systèmes connus dans lesquels deux jets libres entrent directement en réaction. On connaît aussi des systèmes dans lesquels les deux pressions à comparer agissent chacune sur un côté d'une membrane flexible. Mais dans leurs réalisations connues, ces systèmes ne permettent pas une précision suffisante pour qu'on puisse les utiliser en comparateurs. Le but de la présente invention est notamment de permettre de réaliser un comparateur de pressions a' membrane précis qui nten- traîne qu'une faible consommation de fluide et soit de plus robuste et peu coûteux. Selon l'invention, le comparateur de pressions de fluide, qui comprend deux plaques rigides séparées par une membrane flexible, cette membrane séparant de façon étanche une première chambre formée dans la première plaque et reliée à une première entrée de fluide, et une deuxième chambre formée dans la deuxième plaque et reliée à une seconde entrée de fluide, et la membrane étant agencée pour établir et couper sélectivement la communication entre cette deuxième chambre et un orifice de sortie ménagé dans la deuxième plaque, est caractérise en ce qurau niveau de la membrane la deuxième chambre a une section légèrement inférieure à celle de la première chambre et ltorifice de sortie a une section très petite par rapport à celle de la deuxième chambre, et en ce que l'orifice de sortie débouche en face de la membrane en dehors du périmètre de la deuxième chambre au niveau de la membrane. Selon une réalisation préférée, la distance minimale entre l'orifice de sortie et le bord de la deuxième chambre au niveau de la membrane est du mSme ordre de grandeur que la plus grande dimension de 11 orifice de sortie à ce niveau. Dtautres particularités et avantages de l'invention ressor tiront encore de la description détaillée qui va suivre. Aux dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, on a représenté une réalisation préférée de l'invention. La figure 1 est une vue en coupe, suivant I-I de la figure 2, d'un comparateur conforme à l'invention, l'appareil étant en position neutre. La figure 2 est une vue, suivant II-II de la figure 1, de la deuxième plaque du comparateur de la figure lo La figure 3 est une vue analogue à la figure I, le comparateur étant dans la position correspondant au cas oU la deuxième pression à comparer est supérieure à la première. La figure 4 est un schéma d'un dispositif de comparaison comprenant deux comparateurs conformes à la figure lo Le comparateur de pressions de fluide représenté aux figures 1 à 3 comprend deux plaques rigides 1, 2 séparées par une membrane flexible 3. La membrane 3 est serrée entre les plaques par des moyens classiques non représentés. La plaque 1 présente une cavité 4 qui est limitée sur une de ses faces par la membrane 3 pour constituer une première chambre dans laquelle débouche une première entrée de fluide 5. De même, l'autre plaque 2 présente une cavité 6, également limitée sur une de ses faces par la membrane 3 et donc séparée de façon étanche de la chambre 4. Cette cavité ainsi limitée constitue une seconde chambre dans laquelle débouche une seconde entrée de fluide 7. Comme on le voit sur les dessins, cette seconde chambre a, au niveau de la membrane 3, une section du même ordre que celle de la chambre 4 à ce même niveau, mais légèrement inférieure. Les deux pressions à comparer sont appliquées respectivement aux entrées 5 et 7. Dans la deuxième plaque 2 est en outre ménagé un orifice de sortie qui comprend un passage 8 de très faible section, en comparaison de la section de la chambre 6 au niveau de la membrane. Ce passage 8 débouche d'un côté en face de la membrane 3 et de l'autre c8té dans un canal 9 de section nettement plus grande qui constitue la sortie du comparateur. Dans le canal 9 débouche d'au tre part un autre canal 11 qui présente une section rétrécie 12 et aboutit à l'extérieur0 Ce canal 11 peut soit déboucher à l'atmosphère si les fluides à comparer sont de 11 air, soit être raccorde à une enceinte maintenue à une pression de référence. La section de la partie rétrécie 12 est du A ordre que celle du On voit sur les figures 1 et 2 que le passage 8 aboutit en face de la membrane 3 en dehors du périmètre de la chambre 6 au niveau de cette membrane. La distance minimale a. (fig. 2) entre ce passage 8 et le périmètre de la chambre 6 est faible et du même ordre de grandeur que la plus grande dimension du périmètre du passage 8. Lorsque la pression P appliquée à la seconde entrée 7 est inférieure ou égale à la pression appliquée à la première entrée 5, la membrane. 3 est maintenue dans sa position neutre représentée à la fige 1 et dans laquelle le passage 8 est obturé par cette membrane et isolé de la chambre 6. La pression à la sortie 9 est alors égale à la pression de référence appliquée au canal 11, par exemple la pression atmosphérique. Cet état se maintient tant que la pression P est inférieure ou égale à une valeur PO qui est pratiquement égale à la valeur de la pression P1 appliquée à la première entrée 5. Ainsi, dans le cas oU la chambre 6 est cylindrique circulaire de diamètre D, comme représenté aux dessins, et en désignant par e lfépaisseur de la membrane 3, l'expérience montre qiiôn a sensiblement : Po/P1 = (D+e)'/D- On notera que dans cet état, aucune consommation de fluide ne se produit. Lorsque la pression P dépasse la valeur P d'une certaine o quantité dP, la membrane 3 est déformée comme le montre la figure 3 et le passage 8 est mis en communication avec la chambre 6. La sortie 9 est alors portée à une pression voisine de P, car le débit de fluide à travers la section rétrécie 12 est négligeable devant le débit à travers le canal 9. La valeur minimale de dP/P (seuil de variation relative de pression qui représente une mesure de la précision du comparateur), pour que s'établisse la communication, est d'autant plus petite que la section de la chambre 6 au niveau de la membrane est plus grande, que la section du passage 8 est plus petite, que la distance a entre le passage 8 et la chambre 6 est plus faible et que l'épaisseur e de la membrane est plus réduite. L'invention prévoit que le rapport de la section du passage 8 à celle de la chambre 6 au niveau de la membrane est pris au plus égal à la valeur désire pour la précision dP/P. Plus précisément, si la pression P est comprise dans la gamme de 0,2 à 1 bar, le rapport des sections définies ci-dessus est pris au plus égal à 0,0055 pour une valeur désirée de dP/P égale à 1 %. Ainsi par exemple, on prend D = 20 millimètres avec un diamètre du passage 8 de 1,5 millimètre et une distance a de 0,5 mil limètre. Avec une épaisseur e de membrane de 0,3 millimètre , le seuil de sensibilité du comparateur est de 0,005 bar, soit 1 % de la pression médiane de 0,5 bar. Dans ces conditions, le comparateur a pour dimensions extérieures 40 x 28 x 16 millimètres. Lorsque la pression P retombe a;ti-dessous de la valeur Po, la membrane 3 revient à la position neutre de la figure l. Le passage 8 est à nouveau- isolé de la chambre 6 et la sortie 9 est ramenée à la pression de référence à travers le canal 11. On a représenté à la figure 4 le schéma d'un dispositif de comparaison qui comprend deux comparateurs semblables à celui qui vient d'entre décrit Ces deux comparateurs sont représentés symboliquement en 21a et 21b. Une première connexion 22 relie une première entrée 23 du dispositif à la première entrée 3a du comparateur 21a et à la seconde entrée 7b du comparateur 21b. Une seconde connexion 24 relie une seconde entrée 25 du dispositif à la seconde entrée 7a du comparateur 21a et à la première entrée 5b du comparateur 21b. Les sorties 9a et 9b des deux comparateurs sont chacune reliées à une sortie 26, 27 du dispositif. Si on appelle "pression de consigne" C la pression appliquée à l'entrée 23 et "pression de mesure" M la pression' appliquée à l'autre entrée 25, on comprend facilement, d'après ce qui a été dit plus haut, que si C est supérieur à M, la sortie 26 est portée à la pression de référence, par exemple la pression atmosphérique appliquée en lia et llb, tandis que la sortie 27 est à la pression C. Au contraire, lorsque M est supérieure à C, la sortie 26 est à la pression M alors que la sortie 27 est à la pression de référence. Dans le cas où les pressions C et M sont egales, les deux sorties 26 et 27 sont à la pression de référence et aucune des deux sources de fluide reliées aux entrées 23 et 25 ne débite de fluide. Si les appareils reliés aux sorties 26 et 27 exigent un débit, celui-ci est fourni par la source de référence, par exemple l'at-mosphère, reliée à lla et 11b. Ainsi ce dispositif monté par exemple dans un système de commande ou une chaîne d'asservissement n'entraîne aucun débit de fluide lorsque le régime est stationnaire, la pression de mesure, représentant l'état actuel du système asservi, restant égale à la valeur de consigne. Grâce à ses dispositions particulières de l'orifice de sortie par rapport aux chambres d'actionnement de la membrane, le comparateur selon l'invention permet en outre d'atteindre une très bonne précision, sa construction restant simple et peu coûteuse. Bien entendu l'invention n1 est pas limitée la réalisation qui vient d'entre décrite et on peut apporter à cette dernière de nombreuses variantes d'exécution sans sortir du domaine de l'invention. R~E V E ND I C A T IONS 1. Comparateur de pressions de fluide, comprenant deux plaques rigides séparées par une membrane flexible, cette membrane séparant de façon étanche une première chambre formée dans la première plaque et reliée à une première entrée de fluide, et une deuxième chambre formée dans la deuxième plaque et reliée à une seconde entrée de fluide, et la membrane étant agencée pour établir et couper sélectivement la communication entre cette deuxième chambre et un orifice de sortie ménagé dans la deuxième plaque, caractérisé en ce qu'au niveau de la membrane la deuxième chambre a une section légèrement inférieure à celle de la première chambre et l'orifice de sortie a une section très petite par rapport à celle de la deuxième chambre, et en ce que l'orifice de sortie débouche en face de la membrane en dehors du périmètre extérieur de la deuxième chambre au voisinage de la partie de la membrane serrée entre les plaques rigides, et au niveau de la membrane, de sorte que la membrane, dans une de ses positions, vienne obturer directement ledit orifice. 2. Comparateur conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que le rapport entre la section de l'orifice de sortie et celle de la deuxième chambre au niveau de la membrane est au plus égal au seuil désiré de variation relative de pression dans la seconde chambre pour que la membrane mette en communication l'orifice de sortie avec la deuxième chambre. 3. Comparateur conforme à la revendication 2, caractérisé en ce que, pour un seuil désiré de variation relative de pression dans la seconde chambre égal à 1 ruz et polir une gamme de pression de 0,2 à 1 bar, le rapport entre la section de l'orifice de sortie et celle de la deuxième chambre au niveau de la membrane est au plus égal 'a 0,0055. 4. Comparateur conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que la distance minimale entre l'orifice de sortie eut le bord extérieur de B deuxième chambre au niveau de la membrane est du même ordre de grandeur que la plus grande dimension de l'orifice de sortie à ce niveau. 5. Dispositif de comparaison entre deux pressions de fluide, caractérisé en ce qu'il comprend deux comparateurs conformes à l'une queleonque des revendications 1 à 4, et des connexions agencées pour appliquer l'une des pressions à comparer à la première entrée du premier comparateur et à la seconde entrée du deuxième comparateur et 11 autre pression à comparer à la deuxième entrée du premier comparateur et à la première entrée du second comparateur, et pour prélever des signaux de sortie a' chacune des sorties des deux comparateurs, ces sorties délivrant l'une la plus forte des deux pressions comparées et l'autre une pression de référence, et les roles respectifs des deux sorties étant permutés quand la comparaison change de sens.