Brevet FR2433174A1 — publié le 19800307

ta présente invention a pour objet un dispositif de transformation d'une force en une grandeur physique. Les dispositifs de transformation d'une force en une grandeur physique constituée par une déformation, conçus antérieurement à la présente invention, sont habituellement constitués par une poutre sollicitée en flexion par la force à transformer. Ces -dispositifs ont notamment l'inconvénient de ne pas permettre d'isoler de façon satisfaisante la zone où est appliquée la force de la zone où s'établit la déformation. La présente invention précisément pour objet un dispositif de transformation d'une force en une grandeur physique palliant l'inconvénient précité des dispositifs de l'art antérieur. Ce dispositif se caractérise en ce qutil comporte une pièce comprenant une poutre et un élément tubulaire de longueur inférieure à celle de ladite poutre, la poutre et ltelement tubulaire étant raccordés de façon étanche par l'une de leurs extrémités de façon telle que ledit élément tubulaire soit disposé autour de ladite poutre et l'extrémité libre de ladite poutre étant soumise à l'application de la force. On précise que la foree-peut être appliquée sur la poutre selon une direction quelconque par rapport son axe, la composante de la force perpendiculaire à llaxe de la poutre étant transformée en une grandeur physique. Le dispositif de l'invention tel que caractérisé ci-dessus tire avantageusement profit de la transmission de l'effort de flexion de la poutre à un élément tubulaire, au moins une portion de la paroi externe de cet élément tubulaire présentant une déformation caractéristique de la force appliquée à la poutre. En effet, il permet de ce fait de transformer une force en une déformation en isolant mécaniquement, fluidiquement et électriquement par une structure continue de type monolithique la zone ou s' applique la force de la zone où s'établit la déformation. Selon une disposition avantageuse de l'invention, le dispositif objet de cette derniere se caractérise en ce qu'il comporte en outre des moyens aptes à élaborer un signal électrique caractéristique de la déformation d'au moins une portion de la paroi externe dudit élément tubulaire. Selon l'invention, ledit élément tubulaire a de préférence une section circulaire. On note que le dispositif de I'invention comportant ou non des moyens électriques aptes à élaborer un signal électrique caractéristique de la déformation d'une portion de la paroi externe dudit élément tubulaire, a l'avantage d'être particulièrement adapté à - la mesure aisée et sure de forces dans un milieu corrosif en isolant du milieu, par l'intermédiaire de l'élément tubulaire, les moyens électriques éventuellement utilisés, tout en laissant ces derniers parfaitement accessibles. - la mesure satisfaite de forces dans un milieu de pression élevée, de préférence à partir des déformations de signe opposé de deux portions de la surface de l'élément tubulaire situées de part et d'autre de la poutre. De façon générale selon l'invention, quelque soit l'utilisation envisagée du dispositif de transformation d'une force en une grandeur physique, la section de la poutre et l'intervalle annulaire entre cette dernière et l'élément tubulaire sont dimensionnés de façon à obtenir une flèche de la poutre d'une amplitude donnée et susceptible d'être transmise de façon satisfaisante à l'élément tubulaire sans venue en butée de la poutre contre la paroi interne de ce dernier. D'autre part, lorsque le dispositif de l'invention est destiné à la transformation d'une force dans un milieu de pression élevée, le rapport entre la longueur et la section de l'élément tubulaire est choisi de façon à réduire au maximum la sensibilité du dispositif à la pression du milieu. Par ailleurs, pour certaines applications il peut être avantageux de limiter la flèche de la poutre à une valeur de l'ordre -de 2/10 mm afin que la déformation soit proportionnelle à la force. A cet effet, l'épaisseur de l'élément tubulaire est choisi de façon à ce qu'il présente une résistance suffisante à la flexion de la poutre. Par ailleurs, on précise que le matériau constitutif du dispositif de l'invention peut consister en un métal ou un alliage d'élasticité suffisante, en matière plastique ou en tout autre matériau présentant des caractéristiques mécaniques appropriées. Un dispositif en métal peut être fabriqué par usinage chimique ou par électroérosion ou résulter de la soudure sous argon ou sous vide par bombardement électronique d'une poutre et d'un élément tubulaire. Un dispositif en. matière plastique peut être fabriqué par moulage ou collage. On peut noter que le dispositif de transformation d'une force de l'invention permet la mesure d'une part, de forces s 'exerçant directement sur l'extrémité de la poutre telles que le poids d'un corps ou la poussée d'Archimède transmise par un corps partiellement immergé dans un liquide et d'autre part, de forces résultant de la transformation d'une pression par l'intermédiaire de moyens, tels qu'un soufflet ou une membrane, soumis par l'une de leur face à la pression et raccordés par leur autre face à la poutre. De ce fait, le dispositif de transformation d'une force en une grandeur physique tel que défini ci-dessus est particulièrement adapté à la mesure du niveau ou de la masse d'un liquide dans un réservoir. Ce dispositif se caractérise en ce qu'il comporte le dispositif de transformation d'une force en une grandeur physique défini précédemment rendu solidaire d'une part, par l'extrémité libre de ladite poutre, d'un corps de section harmonique de celle du réservoir et partiellement immergé dans le liquide du réservoir et d'autre part, par l'extrémité libre dudit élément tubulaire de la paroi dudit réservoir au droit d'un orifice ménagé dans cette dernière. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit d'exemples de réalisation et de mise en oeuvre du dispositif de l'invention donnés à titre illustratif mais nullement limitatif. Cette description sera faite au regard de la figure unique schématique annexée sur laquelle on a représenté, en coupe longitudinale, un dispositif de mesure de la poussée d'Archimède-s'exerçant sur un corps partiellement immergé dans le liquide d'un réservoir en vue de la détermination du niveau ou de la masse du liquide de ce dernier. Sur la figure, la référence R désigne un réservoir de liquide, lequel peut être corrosif, dont le niveau N est à déterminer. Le dispositif de transformation d'une force en une grandeur physique, conforme à la réalisation de la figure annexée se compose essentiellement d'une part, d'une pièce P qui, destinée à transformer une force F en une déformation, est constituée d-'une poutre 4 soumise par son extrémité à l'application de la force F et dlun élément tubulaire 6 et d'autre part, de moyens électriques M pour élaborer un signal électrique représentatif de la déformation de la portion de surface S de la pièce P, ces moyens M étant par exemple constitués par des jauges extensiométrioues de précision. Plus précisément, ladite poutre 4 et ledit élément tubulaire 6 sont raccordés de façon étanche par l'une de leurs extrémités, la poutre 4 s'étendant au-delà du bord 7 de l'élément tubulaire 6. Leditélément tubulaire 6 présente de préférence, une section circulaire ayant pour axe de symétrie l'axe de la poutre 4. Dans l'exemple de mise en oeuvre du dispositif de l'invention représenté sur la figure, destiné à-la détermination du niveau N ou due la masse d'un liquide contenu dans un réservoir R, le bord 7 de l'élément tubulaire 6 est raccordé de façon étanche par tous moyens connus en soi, soudure 8 par exemple, à la paroi du réservoir R au droit d'un orifice prévu dans ce dernier tandis que l'extrémité de la poutre 4 est renduesolidaire, par l'une de ses extrémités, d'un corps C de section constante partiellement immergé dans le liquide du réservoir R. Ainsi, on peut noter que les moyens électriques M sont parfaitement isolés du milieu de mesure interne au réservoir R et d'une grande accessibilité. Le mode d'action du dispositif de la figure est le suivant. Le corps C transmet à la poutre une force F proportionnelle à la poussée d'Archimède qu'il subit et sollicite ainsi cette dernière en flexion. I1 en résulte une compression de la surface S de la paroi de l'élément tubulaire 6 qui est transformée en un signal électrique par les moyens M, ce signal traité de façon appropriée permettant la mesure du niveau N de liquide dans le réservoir R ou de la masse dudit liquide. tes paramètres préférentiels de réalisation du dispositif décrit au vu de la figure sont les suivants R Rapport L (-longueur élément tubulaire) D Rapport D (section élément tubulaire) compris entre 0,5 et 2. - Epais.seur e de l'élément tubulaire comprise entre 0,1 et 15 mm. - Diamètre d de la poutre compris entre 0,5 D et 0,95 D. REVENDICATIONS 1. Dispositif de transformation d'une force en une grandeur physique, caractérisé en ce qu'il comporte une pièce comprenant une poutre et un élément tubulaire de longueur-inférieure à celle de ladite poutre, la poutre et l'élément tubulaire étant raccordés de façon étanche par l'une de leurs extrémités de façon telle que ledit élément tubulaire soit disposé autour de ladite poutre et Iextrémité libre de ladite poutre étant soumise à l'application de la force. 2. Dispositif selon La revendication 1, caractérisé en ce que la grandeur physique est constituée par la déformation d'au moins une portion de la paroi externe dudit élément tubulaire. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens aptes à élaborer un signal électrique caractéristique de la déformation d'au moins une portion de la paroi externe dudit élément tubulaire. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit élement tubulaire présente une section circulaire. 5. Dispositif de mesure du niveau ou de la masse d'un liquide contenu dans un réservoir caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de transformation d'une force en une grandeur physique selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 rendu solidaire d'une part, par l'extrémité libre de ladite poutre, d'un corps de section harmonique de celle du réservoir et partiellement immergé dans le liquide du réservoir- et d'autre part, par l'extrémité libre dudit élément tubulaire de la paroi dudit réservoir au droit d'un orifice méangé dans cette dernière.