Brevet FR2370271A1 — publié le 19780602

La présente invention est relative aux dispositifs pour fournir un signal de pression hydraulique et concerne plus particulièrement un dispositif de mesure de la différence entre deux pressions hydrauliques. I1 est souvent nécessaire dans un dispositif hydraulique sous pression de détecter les pressions en deux ou plus de deux points d'un circuit hydraulique et de mesurer la différence entre ces pressions. Cette différence de pression peut être affichée sur des instruments à titre d'information, peut être automatiquement enregistrée, ou peut être utilisée directement pour commander une fonction. I1 est connu de mesurer chaque pression séparément à l'aide d'une jauge de pression ou autre dispositif et de soustraire l'une des pressions de l'autre. Ce procédé souffre d'inconvénients tels que son incommodité ainsi que du fait qu'il introduit un risque supplémentaire d'erreur et, étant un procéde indirect, il n'est pas pratique pour l'enregistrement et la commande. I1 est également connu d'utiliser une jauge de pression différentielle qui affiche la différence de pression. De telles jauges ne conviennent normalement qu'à des différences de basse pression1 à des niveaux de pression basse et sont facilement endom magés. La présente invention a pour but de surmonter les inconvénients cités ci-dessus. Selon la présente invention, le dispositif pour produire un signal de pression proportionnel à la différence entre deux pressions d'entrée comprend un logement comportant un piston coulissant à l'intérieur et dont les surfaces opposées sont susceptibles d'être soumises aux pressions d'entrée respectives pour produire une force à laquelle s'oppose la pression de sortie résultante agissant sur une autre surface du piston, le mouvement du piston dans les sens opposés permettant de relier la pression de sortie à -une source de pression supérieure ou respectivement à une source de pression inférieure, amenant ainsi la pression de sortie à présenter une relation connue par rapport à la différence entre les pressions d'entrée. Dans une construction préférée, la pression inférieure est zéro, c'est-à-dire que la connexion est à l'évacuation. La source de pression supérieure est de préférence la plus haute des pressions d'entrée, bien qu'elle puisse également être la plus basse des pressions d'entrée mais dans ce cas les différences de pressions doivent être égales à, ou inférieures à, la plus basse des deux pressions d'entrée telles qu'elles sont modifiées par le rapport de surfaces. Les surfaces du piston sont de préférence telles que la pression de sortie soit la différence entre les pressions d'entrée. Dans une forme de réalisation, le piston peut comprendre trois parties coaxiales concentriques, la partie centrale étant de diamètre plus grand et coulissant dans un trou de diamètre plus celui grand, de façon correspondante, que/des parties d'extrémité, les côtés opposés de la partie centrale étant soumis aux pressions d'entrée respectives. Dans cet agencement, la face d'une partie d'extrémité peut former l'autre surface soumise à la pression résultante. De façon avantageuse, le piston possède un passage interne adapté au mouvement dans un sens pour relier une pression d'entrée à un espace fermé communiquant avec ladite face. De façon avantageuse le passage s'ouvre dans la face. Le passage est également, de préférence,adapté au mouvement du piston dans l'autre sens pour relier l'espace fermé à la source de pression inférieure. De façon avantageuse le passage communique avec une gorge périphérique dans l'autre partie d'extrémité du piston. Les deux pressions d'entrée peuvent être respectivement soumises à la pression en amont et en aval d'un orifice variable disposé de telle façon que la pression de sortie présente une relation connue par rapport au débit à travers l'orifice variable. En dimensionnant convenablement les parties constituantes de l'orifice, cette relation peut être rendue linéaire. La présente invention fournit donc un moyen commode grâce auquel la différence de pression entre deux pressions d'entrée peut être affichée, enregistrée ou utilisée en vue d'une commande du fait qu'elle peut être facilement utilisée avec des moyens conventionnels,pouvant être mécaniques ou électriques, de mesure de pressions, du fait qu'il est simplement nécessaire de mesurer la pression de sortie. L'invention peut être mise en oeuvre de différentes manières et un mode de réalisation spécifique va maintenant être décrit à l'aide d'un exemple non limitatif, en se référant au dessin annexé dans lequel La figure I est une coupe transversale du dispositif selon l'invention, la figure 2 est une coupe transversale détaillée à travers le piston représenté dans la figure 1, et la figure 3 représente une construction comportant le dispositif des figures 1 et 2. Comme on le voit dans la figure 1, le dispositif comprend un logement désigné globalement par 1, dans lequel se trouve un piston 2 monté coulissant à l'intérieur et retenu par un adaptateur 3 et un manchon 4, et fermé par des garnitures d'étanchéité 5 et 6. Le logement possède quatre connexions d'orifices, qui sont respectivement les suivants L'orifice 7 qui est relié à une source de pression d'entrée, l'orifice 8 qui est également relié à une seconde source de pression d'entrée, mais inférieure à celle de la source pourl'orifice 7, l'orifice lO qui est la sortie,qui, comme on le verra à la lecture de la description ci-dessous, fournit une pression égale à la différence entre 7 et 8, et egalement un orifice 11 qui représente l'orifice d'évacuation ou de fuite. Le piston, comme on le voit le mieux dans la figure 2, possède trois parties coaxiales concentriques 12 et i3, qui sont de même diamètre, et 14 qui, dans cet exemple, est d'un diamètre tel que sa section transversale est de deux fois celle des parties 12 ou 13. Le piston 2 est muni d'une gorge périphérique 16 à son extrémité gauche qui communique par des perforations 17 avec un trou axial 18 débouchant à l'extrémité droite du piston. L'orifice 7 communique avec un espace 20 par l'intermé- diaire d'un passage 21, l'orifice 8 communique avec un espace 22 par l'intermédiaire d'un passage 23, l'orifice 10 avec un espace fermé 25 et l'orifice 11 avec un espace 24. Ainsi les pressions dont la différence est détectée et mesurée sont appliquées aux extrémités opposées de la portion la plus grande du piston 2. La différencie entre les pressions agissant sur la surface, qui est la différence entre les diamètres plus grand et plus petit du piston, produit une force tendant à déplacer le piston vers l'orifice 10. Si la surface de petit diamètre du piston, c' est-à-dire les portions 12 et 13 est de "A" unités, sile diamètre de la partie 14 est choisi pour être de "2A" unités et si la différence des surfaces est de "A" unités (qui équivaut à la surface de petit diamètre) la situation se trouve être la suivante La force tendant à déplacer le piston résultant de la pression à l'orifice 7 et à l'orifice 8, que l'on désignera comme les pressions P1 et P2, est alors F (force) = P1A - P2A = A (P1 P2) = A x différence de pression. Le piston 2 ayant été déplacé vers l'orifice 10 ouvre la gorge 16 à l'espace 20 mettant ainsi l'espace 25 en contact avec l'orifice 7 par l'intermédiaire du trou axial 18 dans le piston et les passages associés. La pression dans l'orifice 10 ainsi s'accroitra. Appelons P3 la pression à l'orifice 10. Cette pression P3 agissant sur la petite surface '2A" du piston 2 produit une force P3A tendant à s'opposer à la force produite par la différence de pression (P1-P2) et donc tendant à déplacer le piston vers l'orifice 11. Les forces agissant sur le piston sont - P1A tendant à déplacer le piston vers l'orifice 10, - P2A tendant à déplacer le piston vers l'orifice 11, - P3A tendant à déplacer le piston vers l'orifice 11. Par conséquent à l'équilibre (P1-P2) 'A = P3A Si P3A est supérieur à A (P1-P2) le piston se déplacera vers l'orifice 11, exposant ainsi la gorge 16 à l'espace 24 qui communique avec l'orifice d'évacuation 1 et permet au fluide de l'espace 25 de s'écouler pour s'évacuer réduisant ainsi P3 et réduisant la force P3A au niveau de A(P1-P2) Si P3A est inférieur à A(P1-P2) le piston, comme expliqué plus haut, se déplacera vers l'orifice 10, exposant ainsi la gorge 16 à l'espace 20, mettant ainsi l'orifice 10 en communication avec la pression P1 qui doit être dans ce mode de réalisation la plus haute des pressions P1,P2 et P3 accroissant ainsi la pression P3 et accroissant la force P3A vers celle de A(P1-P2). Ainsi la pression P3 dans l'orifice 10 tend à se stabiliser (du fait de l'écoulement) aux environs du niveau qui donne P3A=A(P1-P2) par conséquent P3=P1-P2 = la différence de pression. Lors du fonctionnement, l'orifice 10 peut -être relié soit à une jauge de pression qui ainsi affiche la différence de pression ou à tout dispositif de mesure ou d'enregistrement de pression, soit fournir un centrale à un autre dispositif ou système. La construction peut différer de celle représentée en particulier dans les moyens par lesquels le piston 2 est retenu dans le logement l. De plus, les rapports des surfaces des diamètres de piston peuvent varier de a:b:c = 1:1:2, comme il est dit ci-dessus de manière à produire une pression à l'orifice 10 qui soit une fonction de P1-P2 autre que P3=P1-P2. En outre, l'orifice 8 peut, au lieu de cela, communiquer par un passage dans le piston avec l'orifice 10 mais dans ce cas la différence de pression doit être égale à, ou inférieure à la plus basse des deux pressions d'entrée telles que modifiées par le rapport de surfaces. De plus, le dispositif peut hêtre utilisé en liaison avec ou construit dans d'autres dispositifs pour effectuer des fonctions dont font partie la mesure et la détection de différences de pression. Par exemple, le dispositif peut être utilisé en liaison avec un orifice variable pour produire un signal de sortie de pression qui présente une relation connue par rapport au débit à travers l'orifice et une telle disposition est représentée par exemple dans la figure 3. Dans cette figure, le dispositif représenté dans les figures 1 et 2 est utilisé en liaison avec un orifice variable pour produire un assemblage de transducteur de débit. Dans ce mode de réalisation, le dispositif est monté dans le bloc 26, le passage 16' est connecté à une chambre 27 en amont de l'orifice et le passage 17 à une chambre 28 en aval de l'orifice. L'orifice comprend une ouverture 29 à l'extrémité d'un manchon coulissant 30 rappelé par un ressort 31. L'orifice variable est constitué par l'espace entre l'ouverture 28 et un élément tronconique 32 qui s'étend depuis un montage 33 en amont de l'orifice par lequel s'écoule le fluide à travers les passages 34. En fonctionnement, le fluide ouvre l'orifice contre le rappel du ressort 31, ce qui produit des pressions différentes dans les chambres 27 et 28, qui par les passages 16' et 17 pro duisent les pressions d'entrée P1 et P2 agissant sur le piston 2 de la manière décrite ci-dessus et produisant une pression de sortie P3. On utilise dans cet exemple un orifice variable du fait que, convenablement dimensionné, il produit une chute de pression qui donne une sortie P3 en relation linéaire avec le débit à travers l'orifice variable. Cette pression peut être transmise directement par exemple à une jauge de pression conventionnelle étalonnée linéairement ou à un autre dispositif de mesure due pression approprié, par exemple un dispositif à affichage numérique, ou à tout autre dispositif comme il est dit plus haut. En variante, on peut utiliser un orifice fixe mais dans ce cas la chute de pression est non linéaire et l'échelle de toute jauge utilisée devra être étalonnée de façon correspondante. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour produire un signal de pression proportionnel à la différence entre deux pressions d'entrée, caractérisé par le fait qu'il comprend un logement possédant un piston coulissant à l'intérieur dont les surfaces opposées sont conques pour être soumises à des pressions d'entrée respectives pour produire une force à laquelle s'oppose la pression de sortie résultante agissant sur une autre surface du piston, le mouvement du piston dans les sens opposés permettant de relier la pression de sortie à une source de pression supérieure et respectivement à une source de pression inférieure, amenant ainsi la pression de sortie à présenter une relation connue par rapport à la différence entre les pressions d'entrée. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la pression inférieure est zéro. 3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que la source de pression supérieure est la plus élevée des pressions d'entrée. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que la source de pression supérieure est la plus basse des pressions d'entrée, la différence de pression étant égale à ou inférieure à la plus basse des deux pressions d'entrée telles que modifiées par le rapport de surfaces. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les surfaces du piston sont telles que la pression de sortie est la différence entre les deux pressions d'entrée. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le piston comprend trois portions coaxiales concentriques, la portion centrale étant de diamètre plus grand et coulissant dans un trou de diamètre plus celui grand de façon correspondante que/des portions d'extrémités, les c8tés opposés de la portion centrale étant soumis aux pressions d'entrée respectives. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé par le fait que la face d'une portion d'extrémité forme l'autre surface soumise à la pression résultante. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé par le fait que le piston possède un passage interne adapté au mouvement dans un sens pour relier une pression d'entrée à un espace fermé communiquant avec ladite face. 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé par le fait que le passage s'ouvre dans la face. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 8 et 9, caractérisé par le fait que le passage est également adapté au déplacement du piston dans l'autre sens pour relier l'espace fermé à la source de pression inférieure. 11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé par le fait que le passage communique avec une gorge périphérique dans l'autre portion d'extrémité du piston. 12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les- deux pressions d'entrée sont respectivement soumises à la pression en amont et en aval d'un orifice variable disposé de telle sorte que la pression de sortie présente une relation linéaire par rapport à la différence entre les pressions d'entrée.