Brevet FR2377622A1 — publié le 19780811

La présente invention concerne d'une façon générale des transducteurs de précision, et elle concerne plus particulièremet un mode de réalisation particulier de ces transducteurs, permet- tant leur utilisation dans des applications dans des milieux hautement corrosifs. On désigne par transducteur de précision des transducteurs utilisant une jauge de contrainte ou autre dispositif sensible tel qu'une reactance variable (capacitive ou inductive) ou un dispositif à équilibrage de forces dans le but de fournir un signal électrique proportionnel à la pression appliquée. Aux fins d'illustration de l'invention on décrira un transducteur à jauge de contrainte. Cependant l'invention n'est pas limitée à ce type de transducteur. I1 est bien connu qu'une résistance électrique varie lorsqu' elle est soumise à une contrainte, et c'est cette caractéristique qui est à la base du fonctionnement des jauges de contrainte. Pour mesurer la pression des fluides corrosifs par la technique des jauges de contrainte, il a été de pratique courante jusqu'S présent d'utiliser une membrane souple à l'extérieur du transducteur, fermant hermétiquement le boiter La matière corrosive exerce une force sur une face de la membrane et un fluide inerte (par exemple une huile de silicone) est en contact avec l'autre face de la membrane pour transmettre la pression aux organes actifs du transducteur. Pour résister à l'effet défavorable de la matière corrosive, les parties du boitier et la membrane sont habituellement réalisées en matières spéciales coûteuses résistantes à la corrosion. L'invention a pour but de remédier aux inconvénients précédents, et à cet effet elle a pour objet un transducteur à jauge de contrainte comprenant un bottier, un chapeau amovible pour le bottier et une membrane fixée sur le bottier entre le ç apeau et le boitier, délimitant une première chambre à l'intérieur dus chapeau et une seconde chambre à l'intérieur du boîtier. Le fluide corrosif dont là pression doit être mesurée par le transducteur est amené dans la première chambre de façon à exercer une pression sur la membrane, et la seconde chambre est remplie d'un fluide inerte afin de transmettre les variations de pression de la membrane aux organes actifs du transducteur. Le chapeau et la membrane sont réalisés en une matière résistant à la corrosion tandis que le bottier proprement dit peut être réalisé en un métal moins coûteux pouvant être relativement sujet à la corrosion. Lorsque le chapeau est en place sur le bottier, il maintient le bord de la membrane serré entre lui et le bottier. En outre, la membrane est soudée sur Pe bottier et un joint annulaire est disposé le long des bords internes de la chambre délimitée par le chapeau afin d'empêcher le fluide corrosif de s'échapper le long de la jonction entre le chapeau et la membrane. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront au cours de la description qui va suivre faite en se référant au dessin annexé donné uniquement à titre d'exemple et dans lequel la Fig. 1 est une vue en élévation latérale et en coupe d'un transducteur à jauge de contrainte suivant l'invention la Fig. 2 est une vue partielle à plus grande échelle du bord du transducteur représenté à la Fig. 1, montrant l'agence- ment d'étanchéité. En se référant au dessin, la partie d'un transducteur à jauge de contrainte à laquelle l'invention est particulièrement applicable est désignée dans son ensemble par la référence 10. Le transducteur comprend un boîtier 11 délimitant une chambre 12 contenant les éléments transducteurs , et un chapeau ou couvercle 13 fixé sur le boîtier, une membrane 14 étant interposée entre le boîtier et le chapeau. Un fluide corrosif sous une pression quelconque inconnue devant être mesurée par le transducteur est introduit dans une chambre 15 délimitée par le chapeau, exerçcant ainsi une pression sur la membrane. La chambre 12 est remplie d'un fluide inerte de transmission de la pression ( par exemple une huile de silicone) par l'intermédiaire d'orifices d'entrée 16 et 17, pour transmettre les pressions engendrées par les mouvements de la membrane aux éléments transducteurs actifs 18. La surface supérieure 19 destinée à recevoir le chapeau est usinée de façon à former une surface plane lisse à ltex- ception d'une gorge continue 20 qui s'étend au voisinage et juste à l'extérieur du bord le plus interne de cette surface. Comme on le voit à la Fig. 2, la membrane présente des dimensions et une forme appropriées pour que ses bords recouvrent la surface 19 à peu près totalement, et elle comporte une partie convexe continue 21 qui est reçue et ajustée dans la gorge 20. Le chapeau 13 comporte une surface continue usinée 22 qui, lorsque le chapeau est monté sur le boîtier 11, est reçue et ajustée sur la membrane 14 qui est fixée sur la surface 19 du boîtier. Immédiatement vers l'intérieur par rapport à la surface 22, le chapeau comporte un épaulement continu 23 espacé de la surface 19 du boîtier, dans un but qui va être décrit. De préf & rence le chapeau est réalisé en une matIère ayant une résistance élevé à la corrosion telle que par exemple du Monel ou de l'Hastelloy. La membrane 14 de séparation est réalisée en un métal mince souple ayant une excellente résistance à la corrosion, par exemple du Monel ou de l'Hastelloy. En plus des ondulations habituelles, la membrane comprend également une portion continue convexe 21 formée dans son bord extérieur de façon à être reçue et ajustée dans la gorge 20 du bottier. Après que la membrane ait été ainsi positionnée sur la surface 19 du boîtier, l'étanchéité entre la membrane et le boîtier est assurée de façon hermétique au moyen d'un cordon continu 24 de soudure situé vers l'intérieur par rapport à la gorge 20 formant harriere (par exemple par soudage par résistance ou autre moyen approprié). Au cours du montage une bague annulaire 25 est positionnée sur la surface supérieure de la membrane et présente des dimensions externes telles qu'elle est reçue de façon ajustée dans l'espace délimité entre l'épaulement 23 et la membrane. Le chapeau est alors étroitement serré sur la membrane et le boîtier par des moyens appropriés (non représentés) de telle sorte que la bague annulaire soit comprimée entre le chapeau et le bottier et assure une étanchéité totale de la chambre 15. On remplit alors complètement la chambre 12 avec-un fluide inerte de transmission de pression (par exemple avec une huile de silicone) ce liquide étant introduit par l'intermédiaire de l'un des raccords 16 Ou 17, de façon à ce que les mouvements de la membrane produisent une onde de pression dans le milieu interne, qui est transmise aux éléments transducteurs actifs. Lorsque la chambre 12 est remplie et que '1' air emprisonné dans cette chambre a été éliminé, des moyens appropriés sont introduits dans les orifices d'admission 16,17 afin de fermer de façon étanche le volume intérieur. En service, le fluide corrosif dont la pression doit être mesurée est introduit dans la chambre 15, en remplissant celle-ci et plaçant ainsi la membrane 14 sous pression. I1 est important de noter que le fluide corrosif ne vient en contact qu'avec le chapeau 13 et la membrane 14, tous deux étant réalisés en une matitre présentant une excellente résistance à la corrosion. Le confinement étanche du fluide dans la chambre 15 est assuré par la bague annulaire 25, permettant ainsi de réaliser le boîtier 11 et les autres éléments transducteurs en une matière moins conteuse. Un autre résultat avantageux procuré par l'invention consiste en ce que le chapeau 13 peut être retiré sans modifier l'étalonnage du transducteur. Ceci est dû au fait que la gorge 20 formant barrière isole la partie centrale ou active de la membrane des forces de serrage et d'étanchéIté. Plus précisément les zones de contact avec le chapeau et des moyens quelconques de fixation de celui-ci sont toutes situées à l'extérieur par rapport à la soudure 24 et à la gorge 20 de sorte que-le montage et le démontage n'affectent pas l'étalonnage. En outre, grâce au soudage de la membrane sur le boîtier du transducteur, le chapeau peut être démonté sans perte du fluide inerte de transmission de la pression. REVENDICATIONS 1 - Transducteur comportant un boîtier creux à l'inté- rieur duquel est reçu un premier fluide de transmission de pression, une membrane fixée sur le boîtier et ayant une face en contact de transmission de pression avec ledit premier liquide, un chapeau fixé sur ledit boîtier par-dessus ladite membrane et contenant un second liquide exerçant une pression sur l'autre face de la membrane, caractérisé en ce qu'il comprend une ligne continue fermée de soudure fixant la membrane sur le boîtier de façon hermutique, et une bague annulaire logée et comprimée entre le chapeau et la membrane, et disposée vers l'extérieur par rapport à la ligne de soudure. 2 - Transducteur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les parties du boîtier en contact avec la membrane comprend nent une gorge continue îenree , la membrane oxFortant une partie convexe continue ayant des dimensions apprcpriees pour être reçue et ajustée dans ladite gorge du boîtier. 3 - Transducteur à jauge de contrainte du type comportant un boîtier contenant une chambre renfermant un premier fluide de transmission de pression qui est en contact avec les éléments transducteurs actifs, ledit boîtier comportant des parties disposées suivant un trajet fermé délimitant une ouverture communiquant avec ladite chambre, une membrane reçue par-dessus ladite ouverture du boîtier et ayant un bord extérieur continu en contact avec les parties du boitier délimitant l'ouverture, et un chapeau reçu sur ledit boîtier pàr-dessus la membrane et délimitant une chambre remplie d'un second fluide assurant la transmission de la pression à ladite membrane, caractérisé en ce que les parties du boîtier délimitant l'ouverture comprennent une gorge continue dans laquelle est reçue et ajustée une partie continue convexe du bord extérieur de la membrane, les parties du boîtier délimitant l'ouverture et la membrane étant fermées hermétiquement ensemble au moyen d'un cordon de soudure'continu qui est situé vers l'intérieur par rapport à la gorge du boîtier, le chapeau fixant le bord de la membrane par serrage, à l'extérieur de ladite gorge, sur les parties du boîtier délimitant l'ouverture, et un joint d'étanchéité souple annulaire étant reçu sous pression entre le chapeau et la membrane, à l'ex térieur par rapport à ladite partie convexe.