Brevet FR2423785A1 — publié le 19791116

La présente invention est relative a un procédé pour mesurer l'allongement d'un matériau notamment un élastomère naturel ou synthétique pour déterminer ses coefficients de dilatation et/ou de gonflement linéaire, -dans un fluide, tel qu'une huile. Les coefficients de dilatation et de gonflement linéaire de nombreux matériaux et en particulier des élastomères tels que les caoutchoucs synthétiques dans différents fluides, et en particulier l'air et les huiles sont particulièrement importants a connaître pour de nombreux domaines et en particulier pour 1 'étude et la conception de joints et bagues d'étanchéité. Compte tenu des domaines d'utilisation des pièces à réaliser dans les matériaux considérés il est nécessaire de pouvoir connaître ces coefficients dans un large domaine de températures en général compris entre 50 et +250 C. On connait déjà de nombreux dispositifs permettant d'effectuer des mesures de coefficients de dilatation, et en particulier on peut utiliser dans le domaine des élastomères des appareils qui trouvent habituellement leur application en métallurgie. Toutefois ces appareils sont très- onéreux et difficiles à mettre en oeuvre pour des élastomères compte tenu de la faible résistance à la compression de ceux-c. On sait déjà par ailleurs mesurer le coefficient de gonflement linéaire d'élastomères dans un fluide en immergeant des éprouvettes dans le fluide et en faisant varier la température aux valeurs souhaitées. Par les procédés connus (NF T 46013-, ASTM D 471) on mesure cependant un gonflement linéaire résiduel et non pas le gonflement absolu réel. La Société déposante a également proposé dans son brevet français NO 72.25723 un procédé et un dispositif qui par mesure du diamètre intérieur à chaud de bague d'étanchéité permettent une approche de la valeur du coefficient de gonflement des élastomères, notamment des caoutchoucs dans les huiles. Pour mettre en oeuvre ce procédé on doit cependant réaliser au préalable une bague d'étanchéité ce qui n'est pas ou peu commode. La présente invention se propose de réaliser un procédé et un dispositif de mesure d'allongement pour déterminer les coefficients de dilatation et/ou de gonflement linéaire dans un fluide d'un matériau notamment un élastomère évitant les inconvénients des dispositifs et des procédés antérieurement connus et permettant de façon simple et économique en particulier d'effectuer des lectures directes des allongements d'une éprouvette du matériau soumis à l'essai, immergée dans un fluide et ainsi de déterminer directement les coefficients de dilatation et de gonflement linéaire du matériau soumis à l'essai dans le fluide considéré. Le procédé selon l'invention se caractérise essentiellement par le fait que l'on réalise par moulage ou par découpage d'une plaque du matériau, notamment de 1-' élastomère, à soumettre à l'essai une éprouvette allongée présentant sensiblement une forme de I, que l'on suspend par son extrémité supérieure ladite éprouvette verticalement dans un récipient contenant un fluide son autre extrémité etant mobile en étant guidée verticalement et l'éprouvette étant entièrement immergée dans le fluide, que l'on solidarise l'éprouvette au voisinage de ladite autre extrémité d'une tige métallique reliée à un capteur de déplacement, que l'on fait varier la température du fluide et que l'on affiche les résultats de la mesure d'allongement effectuée par le capteur de déplacement. On comprend que lorsque l'on désire mesurer le coefficient de dilatation du matériau le fluide remplissant le récipient est l'air. Lorsque l'on remplit le récipient par exemple d'une huile dans laquelle l'éprouvette se trouve entièrement immergée on peut alors effectuer des mesures de coefficients de dilatation et de gonflement en faisant varier dans une plage donnée la température du fluide d'essai notamment de l'huile. Il est également possible en maintenant stable la température du fluide d'essai de mesurer l'evolution dans le temps du gonflement du matériau, notamment de l'élastomère étudié. Le dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention comprend essentiellement un récipient de forme allongee dans lequel peut être disposé un ensemble de support d'éprouvette et de mesure comportant un capteur de déplacement monté sur une embase reposant sur l'ouverture du récipient, et un corps allongé prolongeant l'embase vers l'intérieur du récipient et étant traversé par une tige métallique reliée par son extrémité supérieure au capteur de déplacement, ledit corps comportant au voisinage de sa partie supérieure un élément notamment en forme de griffe, de retenue de la partie supérieure d'une éprouvette en forme de I et des glissières inférieures pour recevoir et permettre le coulissement de la partie inférieure de l'éprouvette, la tige métallique reliée au capteur de déplacement étant solidaire de l'éprouvette au voisinage de la partie inferieure de celle-ci par une pièce en forme de fourchette s'engageant de part et d'autre de 11 éprouvette. L'équipage mobile ainsi réalisé présente un poids faible permettant en particulier d'effectuer des mesures sur le caoutchouc, sans déformation. Le capteur de déplacement est bien entendu relié à un agencement de traitement du signal de sortie du capteur et d'affichage de la valeur d'allongement liée à ce signal. Le signal de sortie du capteur représentant le déplacement linéaire vertical de la pièce en forme de fourchette et de la tige est ainsi amplifié puis affiché, par exemple à l'aide d'un voltmètre numérique qui peut être réglé et étalonné de façon à afficher un allongement directement en t. Le dispositif selon l'invention comporte également avantageusement un thermocouple disposé dans le récipient contenant le fluide d'essai, le thermocouple pouvant être relié à un agencement d'affichage permettant d'afficher la température du fluide d'essai dans le récipient. Afin de faire varier la température du fluide d'essai dans le récipient ou maintenir une température stable de ce fluide il est avantageux dans le cadre de la présente invention d'immerger le récipient comportant 1'ensemble de support d'éprouvette et de mesure dans une enceinte chauffante régulée en température par exemple contenant un bain d'huile, le dispositif selon l'invention étant placé dans l'enceinte de telle façon que le récipient soit sensiblement totalement immergé, seul le capteur de déplacement émergeant de l'enceinte. L'éprouvette pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, présente sensiblement la forme d'un I et est avantageusement réalisée par moulage ou par simple découpage d'une plaque de faible épaisseur, par exemple de l'ordre de 2 millimètres, d'un matériau tel qu'un élastomère et en particulier un caoutchouc naturel ou synthetique. L'éprouvette comporte un corps allongé de longueur relativement importante par exemple de l'or -dre de 100 millimètres pour une largeur faible, par exemple de l'ordre de 5 millimètres, ses extrémités étant réalisées sous forme de plaquettes quadrangulaires, par exemple carrées, de l'ordre de 20 millimètres de coté. Dans le but de mieux faire comprendre l'invention on va maintenant en décrire à titre d'exemple en aucune manière limi- tatif un mode de réalisation en se référant au dessin annexé dans lequel la figure 1 représente une éprouvette utilisable pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, la figure 2 représente une vue en élévation latérale en coupe d'un dispositif selon l'invention, la figure 3 représente une vue en élévation frontale du dispositif selon l'invention, la figure 4 est une vue en coupe selon IV-IV de la figure 2, la figure 5 représente le dispositif selon l'invention mis en place dans une enceinte chauffante. On voit sur la figure 1 une éprouvette utilisable pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention'. Cette éprouvette désignée globalement par I est découpée dans une plaque du matériau dont on souhaite déterminer les propriétés, par exemple un élastomère tel qu'un caoutchouc naturel ou synthétique. On utilise par exemple une plaque de départ plane d'une épaisseur de 2-millimètres. L'éprouvette réalisée présente sensiblement la forme d'un I allongé comportant à ses extrémités deux plaquettes carrées, de préférence identiques la et lb ayant chacune par exemple 20 millimètres de côté. Ces plaquettes sont réunies par une partie de corps allongée lc ayant par exemple une longueur de 100 mil limètres pour une largeur de 5 millimètres. Le dispositif selon l'invention que l'on va maintenant décrire en faisant référence aux figures 2 à 4 comprend un récipient allongé 2 ouvert à son extrémité supérieure de- façon à pouvoir être rempli sur une partie importante de sa hauteur d'un fluide tel que de l'huile 3. Pour certaines mesures notamment dans le cas de mesure de dilatation le fluide remplissant le récipient 2 peut être tout simplement de l'air. On met en place sur ce récipient 2, après l'avoir rempli éventuellement du fluide d'essai 3, un ensemble de support d'éprouvette et de mesure comportant un capteur de déplacement 4 monté sur un capot 5 reposant sur une embase 6 susceptible d'être posée sur l'extrémité supérieure du récipient 2. A la partie inférieure du capteur de déplacement 4 est suspendue une tige métallique 7, de préférence en acier, traversant l'embase 6 et le corps 8 de l'ensemble de support d'éprouvette et de mesure dispos-é dans le récipient et fixé à sa partie supérieure à l'embase 6. Le corps présente un élément en forme de griffe 9 agencé pour recevoir la plaquette d'extrémité supérieure la d'une éprouvette telle que représentée sur la figure 1. Le corps 8 comporte également au voisinage de sa partie inférieure des glissières 10 permettant de recevoir la plaquette d'extrémité inférieure lb de l'éprouvette et permettant le coulissement vertical de celle-ci sous l'effet de la température du fluide 3 contenu dans le récipient 2. Le dispositif selon l'invention comporte également une pièce en forme de fourchette Il s'engageant autour du corps le de l'éprouvette suspendue verticalement dans le dispositif en étant fixée par sa plaquette d'extrémité supérieure la dans la pièce en forme de griffe 9, cette pièce en forme de fourchette 11 etant rendue solidaire de la tige métallique 7. Le dispositif comporte également des éléments de guidage 12 pour la tige métallique 7. Le capteur de déplacement 4 est relié par l'intermédiaire d'une connection 4a à un agencement de traitement du signal de sortie du capteur représentant la mesure d'allongement et d'affichage de ce signal Cet agencement peut comprendre des moyens d'amplification et d'affichage sous forme numérique à l'aide d'un voltmètre ou d'affichage sous forme graphique. Le dispositif peut également comprendre un thermocouple (non représenté) disposé dans le récipient et relié à un dispositif d'affichage de la température du fluide 3 contenue dans le récipient. On a représente sur la figure 5 le dispositif selon l'invention mis en place dans une enceinte fermée désignée globalement par 13 comportant une cuve interne 14 qui peut être remplie d'un fluide de chauffe, par exemple de l'huile 15. Le dispositif selon l'invention est disposé dans l'enceinte 13 de façon à ce que le récipient se trouve sensiblement dans sa totalité mis en place dans cette enceinte, seul le capteur de déplacement se trouvant en dehors. Ainsi la partie du récipient 2 contenant le fluide d'essai 3 peut se trouver entièrement en dessous du niveau du fluide de chauffe 15 dans- la cuve 14, l'éprouvette 1 dans le récipient 2 retrouvant par ailleurs entièrement immergée dans le fluide d'essai 3. L'enceinte 13 comporte des moyens de régulation de la tem pérature du fluide de chauffe huile content ainsi qu'avantageusement des moyens permettant de programmer à volonté cette température. Pour effectuer des mesures d'allongement avec le dispositif selon l'invention il suffit de -suspendre verticalement une éprouvette 1 comme illustré dans- les figures 2 et 3 puis, en faisant varier la température du fluide 3 contenu dans le récipient 2, par exemple lorsque celui-ci est plongé dans le fluide de chauffe d'une enceinte 13 on mesure grâce au capteur de déplacement 4 les mouvements de la pièce en forme de fourchette 11 et de la tige métallique 7 provoqués par la dilatation et le gonflement du matériau notamment de l'élastomère constitutif de l'éprou- vette 1. On comprend que grâce à la présente invention il est possible d'effectuer divers- types de mesure. Ainsi si le fluide 3 remplissant le récipient 2 est de l'air on peut mesurer le coefficient de dilatation du matériau constitutif de l'éprouvette. I1 est également possible de faire évoluer la température du fluide 3 dans une plage déterminée, par exemple comprise entre 20oC et +2000C et ainsi de tracer la courbe représentative de l'allongement en fonction de la température. Il est également possible en maintenant stable la température du fluide 3 de mesurer l'évolution dans le temps du gonflement du matériau constitutif de l'éprouvette. En conséquence a titre d'applications possibles on peut citer non exclusivement les mesures de coefficient de dilatation linéaire des caoutchoucs et matériaux analogues, les recherchés sur le gonflement des élastomères dans les huiles, et l'on peut également effectuer des comparaisons de l'agressivité de différentes huiles sur un élastomère déterminé. Bien que l'invention ait été décrite en liaison avec une forme particulière de réalisation il est bien évident qu'elle n'y est nullement limitée et qu'on peut lui apporter de nombreuses modifications sans pour autant sortir ni de son cadre ni de son esprit. REVENDICATIONS 1. Procédé de mesure d'allongement d'un matériau, notamment un élastomère, pour déterminer ses coefficients de dilatation et/ou de gonflement linéaire dans un fluide tel qu'une huile, caractérisé par le fait que l'on réalise par moulage ou par découpage d'une plaque du matériau à soumettre à l'essai une éprouvette allongée présentant sensiblement une forme de I, que l'on suspend verticalement par son extrémité supérieure ladite éprouvette dans un récipient contenant un fluide, son autre extrémité étant mobile en étant guidée verticalement, l'éprou- vette étant entièrement immergée dans le fluide, que l'on solidarise l'éprouvette au voisinage de ladite autre extrémité d'une tige métallique reliée à un capteur de déplacement, que l'on fait varier la température du fluide et que l'on affiche les résultats de la mesure d'allongement effectuée par le capteur de déplacement. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit fluide est de l'air. 3. Procédé selon la revendication 1 caractérisé par le fait que ledit fluide est une huile. 4. Dispos-itif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications I à 3, caractérisé par le fait qu'il comprend un récipient de forme allongée dans lequel peut être disposé un ensemble de support d'éprouvette et de mesure comportant un capteur de déplacement monté sur une embase reposant sur l'ouverture du récipient, et un corps allongé prolongeant l'embase vers l'intérieur du récipient et étant traversé par une tige métallique reliée par son extrémité supérieure au capteur de déplacement, ledit corps- comportant au voisinage de sa partie supérieure un élément notamment en forme de griffe de retenue de la partie supérieure d'une éprouvette en forme de I et des glissières inférieures pour recevoir et permettre le coulissement de la partie inférieure de ladite éprouvette, la tige métallique reliée au capteur de deplacement étant solidaire de l'éprouvette au voisinage de la partie inférieure de celle-ci par une pièce en forme de fourchette s'engageant de part et d'autre de l'éprouvette. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait que le capteur de deplacement est relié à un agencement de traitement du signal de sortie du capteur et d'affichage de la valeur d'allongement lié à ce signal. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 et 5 caractérisé par le fait qu'il comprend un thermocouple disposé dans ledit récipient et relié à un agencement d'affichage. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 et 6 caractérisé par le fait qu'il est associé à des moyens pour faire varier la température du fluide dans Ie'récipient ou maintenir une température stable de ce fluide. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé par le fait que ledit moyen comporte une enceinte chauffante régulée en température, notamment contenant un bain d'huile et susceptible de recevoir le dispositif selon l'invention de telle sorte que son récipient soit sensiblement totalement immerge, seul le capteur de déplacement émergeant de l'enceinte. 9. Eprouvette pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 a 3, caractérisée par le fait qu'elle présente sensiblement la forme d'un I et est réalisée par moulage ou par découpage d'une plaque de faible épaisseur d'un matériau, notamment d'un élastomère. 10. Eprouvette selon la revendication 9, caractérisée par le fait qu'elle présente un corps allongé de longueur importante pour une largeur faible présentant à ses extrémités des plaquettes quadrangulaires notamment carrées.