Brevet FR2439987A1 — publié le 19800523

La présente invention concerne des perfectionnements apportés aux appareils pour la mesure de pression. L'invention s'applique de façon générale aux appareils permettant la mesure d'une pression équilibrant une hauteur de fluide mesurée dans un tube du type manométrique. Bien que l'invention soit applicable à toute mesure de pression elle sera étudiée plus spécialement dans le cadre de son application aux baromètres ou tubes manométriques permettant la mesure de la pression atmosphérique notamment à partir d'une hauteur de mercure. On connait par le brevet français 1 586 694 un dispositif pour la mesure particulièrement sensible et précise de la pression atmosphérique instantanée ; et selon le dispositif tel que décrit audit brevet on utilise un tube de mercure communiquant à sa partie inférieure avec une réserve de mercure à l'air libre et débouchant à sa partie supérieure dans une chambre sous vide au moins partiel ; la chambre est pourvue d'une électrode de contact et elle est déplaçable verticalement de façon à permettre le contact précis de l'électrode avec le niveau du mercure (en fonction des mouvements de montée et descente du mercure en réponse aux différentes pressions atmosphériques) ; ce dispositif évite les imprécisions liées à la lecture optique des déplacements du mercure par rapport à une graduation fixe ; la lecture se fait en fonction des mouvements de montée et descente de la chambre pour amener l'électrode rigoureusement au niveau du mercure en fermant ainsi un contact électrique ; un dispositif asservi à un système électromécanique commandant automatiquement les mouvements de montée et de descente de la chambre permet de suivre de façon instantanée, constante et très précise lesvariationsde hauteur du mercure et donc la mesure de la pression atmosphérique. Selon un développement du dispositif décrit au brevet 1 586 6-94 et faisant l'objet de la demande de brevet d'invention N076 23331 du 30 juillet 1976 au nom du Demandeur, la chambre sous vide partiel comporte, au-dessus du niveau du mercure, une quantité dosée et sous faible pression convenablement choisie d'un gaz tel que l'hy- drogène ce qui permet de compenser les effets parasites dus à la dilatation thermique du mercure comme décrit dans la demande de brevet à laquelle il est fait ici référence. La présente invention concerne des développements particulière- ment intéressants au dispositif faisant l'objet du brevet NO 1 586 694 complété par le brevet Nb 76 23331. En effet, dans le dispositif prévu au brevet NO 1 586 694, le déplacement vertical de la chambre est obtenu par déplacement linéaire vertical de l'ensemble tube et chambre, la base du tube plongeant dans la cuve qui n'est pas déplacée verticalement; ce dispositif présente cet inconvénient que l'abaissement du tube et son immersion dans la cuve de mercure introduisent une distorsion; en effet, l'immersion d'une certaine section de tube correspond à la plongée d'un corps dans la réserve de mercure et tend par conséquent à modifier le niveau du mercure dans la réserve. Il faut donc tenir compte de la modification du niveau du mercure dans la cuve, en fonction de la section extérieure du tube barométrique au point où il entre dans la cuve et la section libre du mercure dans la cuve. En outre, les baromètres du type décrit au brevet 1 586 694 sont difficilement transportables; il est nécessaire pour les commodités du transport de coucher au moins partiellement le tube de mercure de sorte que le mercure est amené à remplir la chambre supérieure; mais on doit éviter dans cette opération une manoeuvre trop rapide qui risquerait de provoquer un "coup de bélier" correspondant à l'arrivée rapide du mercure contre une paroi de verre risquant de provoquer la rupture de cette dernière; il convient également d'éviter lors du transport la perte de mercure tout en prévoyant sa dilatation au cas où la température ambiante viendrait à varier suffisamment; on doit évidemment éviter également la pénétration de bulles d'air dans le tube, bulles qui viendraient se réfugier dans la chambre supérieure et qui modifieraient par conséquent la pression partielle régnant dans cette dernière. La présente invention permet d'éviter ces inconvénients et vise à réaliser un baromètre, du type spécifié mais cependant d'une structure simplifiée et en outre facilement transportable. A cet effet, l'invention concerne un dispositif pour la mesure de pression, notamment de pression atmosphérique, du type à colonne de fluide, notamment colonne de mercure, constitué d'un tube contenant le mercure et débouchant à sa partie supérieure à la base d'une chambre sous vide au moins partiel, le tube communiquant à sa base avec une réserve de mercure dont la surface est à l'air libre, dispositif dans lequel la chambre supérieure et le tube sont susceptibles de déplacement permettant leur variation de hauteur par rapport au niveau du mercure à l'air libre dans la réserve inférieure,la chambre comportant des moyens pour assurer le repérage du niveau du mercure dans ladite chambre, les déplacements de la chambre permettant de maintenir le niveau du mercure à un niveau constant de référence, et la mesure des déplacements de la chambre traduisant la hauteur instantanée du mercure, et le dispositif est caractérisé en ce que la réserve inférieure et la chambre supérieure sont reliées entre elles hermétiquement par un tube à volume intérieur constant, l'ensemble constitué par la chambre supérieure, le tube et la réserve de mercure étant associé à des moyens permettant le déplacement de la hauteur de la chambre par rapport au niveau du mercure dans la réserve inférieure, lequel est maintenu à niveau constant, l'ensemble étant ainsi rendu aisément transportable. De préférence, une extrémité du tube est soudée à la base de la chambre supérieure et il est mis en communication par son autre extrémité avec la base de la réserve de mercure. De préférence encore la réserve de mercure est constituée par une capacité tubulaire en verre en forme générale de U, une branche du U étant à l'air libre et contenant la réserve de mercure exposée à la pression atmosphérique, l'autre branche du U étant soudée au tube. Selon une autre caractéristique les deux branches de la réserve sont reliées entre elles par un canal comportant une vanne d'obturation permettant d'isoler le volume de mercure situé dans le tube. Selon encore une autre caractéristique la réserve inférieure est imnobilisée en position fixe et le tube est prévu avec pne forme générale incurvée permettant, par déformation élastique, une variation de la courbure et un déplacent de la chambre supérieure par rapport à la réserve du mercure et partant une variation dans le positionnement en hauteur de cette chambre par rapport à ladite réserve. Par exemple , dans ce cas le tube flexible comporte une incurvation refermée sur elle-même en formant ainsi au moins une spire, les deux extrémités du tube étant sensiblement en position verticale et dirigées l'une vers le haut pour rejoindre la chambre supérieure et l'autre vers le bas pour rejoindre la réserve de mercure, cette forme permettant le déplacement vertical de la chambre supérieure par rapport à la réserve maintenue en position fixe. Selon une variante de réalisation de l'invention, le tube est prévu avec une structure rigide et l'ensemble formé par la chambre, le tube et la réserve forment une structure indéformable; et cet ensemble est associé à un support autorisant le déplacement linéaire horizontal de la réserve inférieure, le niveau du mercure restant selon un plan constant dans cette réserve ce qui permet par pivotement angulaire du support le changement de hauteur de la chambre supérieure par rapport au plan du mercure dans la réserve inférieure. Par exemple, la capacité constituant la réserve inférieure de mercure est associée à des moyens de roulement constitués de galets latéraux montés sur des rails horizontaux autorisant le déplacement horizontal de la réserve suite au pivotement de l'ensemble support et la modification du positionnement en hauteur (par rapport à la réserve inférieure) de la chambre supérieure. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront encore de la description qui suit et qui est donnée en rapport avec une forme de réalisation particulière présentée à titre d'exemple non limitatif et en se référant aux dessins annexés. La figure 1 représente une vue schématique d'un dispositif conforme à la première variante de réalisation de l'invention. La figure 2 représente une forme de réalisation de cette première variante. les figures 3 et 4 présentent également d'autres formes de réalisation de la première variante. La figure 5 représente une seconde variante de réalisation de 1' invention. Selon la figure 1 on voit que le dispositif se compose globalement d'une chambre supérieure 1 communiquant par un tube flexible par exemple en acier inoxydable 2 avec une réserve inférieure 3. La chambre 1 est constituée conformément au brevet 1 586 694 d'une ampoule en verre 7 associée à une électrode de contact 4 permettant de constater l'arrivée du mercure au niveau de l'électrode par fermeture d'un circuit électrique (non représenté) et conforme à ce qui est décrit au brevet 1 586 694. L'ampoule7 est susceptible de mouvement vertical et elle est guidée à cet effet par le système de manoeuvre constitué par le lien 5 et la poulie 6 ; l'ensemble est associé à un dispositif de manoeuvre électromécanique et de comptage tel que décrit au brevet 1 586 694 ou encore à un dispositif manuel tel que décrit dans la demande de brevet français N076 23331. La réserve de mercure 3 est en position fixe et la réserve d'une part et la chambre 1 sont en communication hermétique par le tube d'acier inoxydable 2. Ce dernier peut être prévu avec un diamètre intérieur tres faible de l'ordre de 1 à 2 mm ; ses deux extrémités sont soudées respectivement à la base de l'ampoule 7 constituant la chambre 1 et d'autre part à l'extrémité supérieure de la branche 8 appartenant à la réserve 3.Les parois du tube 2 ont une épaisseur de l'ordre de quelques dizièmes de millimètres. Dans cette forme de réalisation, la réserve est constituée en effet d'une capacité tubulaire en U à deux branches ; la branche 8 est en communication avec le tube 2 d'une part et elle communique par le canal 9 avec la branche opposée 6 qui est ouverte à l'air libre. Le canal 9 comporte une vanne d'obturation 11. Le tube 2 forme une boucle repliée sur elle-même et constituant ainsi une spire permettant par déformation élastique le déplacement linéaire de la chambre 1 par rapport à la réserve inférieure ; cependant, le volume intérieur du tube reste constant de sorte que les déplacements de la chambre supérieure 1 n'introduisent aucune variation (une fois l'affleurement du contact réalisé dans la chambre barométrique) du niveau libre dans la réserve inférieure 3. Un dispositif électromécanique permet d'obtenir constamment un positionnement rigoureux de l'électrode 4 au niveau du mercure dans l'ampoule 7 en sorte qu'à toute variation de pression atmosphérique, déterminant une modification dans la hauteur du mercure, répond un déplacement (sous l'action du dispositif d'asservissement électromécanique) de l'ampoule 7 pour ramener un contact de simple affleurement entre l'électrode 4 (en tungstène) et la surface du mercure dans l'ampoule 7. Outre l'avantage que représente l'utilisation d'un tube d'acier constituant avec la chambre supérieure et la réserve inférieure une capacité fermée à volume constant, on réalise ainsi un dispositif particulièrement apte au transport. A cet effet, on mettra avantageusement en oeuvre dans le cadre de la présente invention les caractéristiques faisant l'objet du brevet d'invention N076 23331 au nom du Demandeur et auxtermes desquels la chambre supérieure 1 contient une quantité prédosée d'un gaz destiné essentiellement à compenser les effets de la dilatation du mercure sous un changement de température. En effet, dans les opérations de transport on commencera par incliner légèrement l'ensemble de sorte que le mercure viendra en partie remplir la chambre supérieure 1 ; on a signalé le caractère délicat de ce mouvement qui risquerait de provoquer "un coup de bélier" en amenant rapidement une vague de mercure brutalement au contact d'une paroi de verre ce qui risquait de provoquer la rupture de cette dernière ; dans le cadre de la présente invention la quantité d'hydrogène emprisonnée dans la chambre supérieure 1 constituera ainsi un tampon amortisseur susceptible de limiter considérablement ce choc. Lorsque l'appareil sera couché à l'angle convenable,le mercure étant remonté dans la chambre 1, la vanne d'obturation 11 pourra être fermée en fixant ainsi définitivement le positionnement du mercure et l'appareil peut être aisément transporté ; le mercure refoulé vers la chambre 1 aura fait baisser le niveau dans la branche 10 de la réserve inférieure ; pour les commodités du transport cette branche 10 peut avantageusement être obturée par une peau d'agneau 12 qui empêche tout échappement du mercure et toute perte vers l'extérieur ,étant perméable- à l'air et non au mercure. Lors de la mise en place sur le nouveau point d'utilisation l'appareil peut être redressé et il est prêt à fonctionner après la réouverture du robinet d'obturation 11. Les figures 2 , 3 et 4 montrent diverses formes de réalisation analogues à la variante de la figure 1 et dans laquelle la réserve inférieure est toujours en position fixe tandis que la chambre supérieure est susceptible de déplacement sensiblement vertical, la liaison étant effectuée par un tube flexible notamment en acier inoxydable incurvé et permettant par déformation élastique les variations de positionnement de la chambre supérieure par rapport à la réserve inférieure, le volume intérieur du tube restant constant. Notamment le tube peut être en Dilver. La figure 5 représente une variante dans laquelle la chambre supérieure 1, le tube 2 et la réserve inférieure 3 forment un ensemble rigide non déformable. Les variations de hauteur de la chambre l-par rapport au niveau du mercure dans la réserve 3 sont permises grace à une translation linéaire horizontale de cette dernière. A cet effet, la réserve 3 est associée à un dispositif de déplacement horizontal constitué de galets 13 en rotation sur le rail horizontal 14.L'axe du galet 13 doit être tangent à la surface libre du mercure dans la réserve. Dans ce mouvement le niveau de la surface libre dans la réserve inférieure 3 reste constante ; cependant, le déplacement horizontal de la réserve est lié au déplacement de la chambre supérieure 1. L'extrémité de la pointe de tungstène est élevée ou abaissée verticalement, la réserve se déplaçant d'elle-même horizontalement par la liberté que lui donne le galet 13; on réalise ainsi un ensemble à volume constant et dans lequel la hauteur du mercure est toujours mesurée par rapport à un plan fixe qui est le plan du mercure dans la réserve 3, la hauteur du mercure étant mesurée par le déplacement de l'ampoule 1 en ramenant l'électrode en position d'affleurement par rapport au niveau du mercure dans la chambre supérieure. REVENDICATIONS 1 - Dispositif pour la mesure de pression, notamment de pression atmosphérique, du type à colonne de fluide, notamment colonne de mercure, constitué d'un tube contenant le mercure et débouchant à sa partie supérieure à la base d'une chambre sous vide au moins partiel, le tube communiquant à sa base avec une réserve de mercure dont la surface est à l'air libre, dispositif dans lequel la chambre supérieure et le tube sont susceptibles de déplacement permettant leur variation de hauteur par rapport au niveau du mercure à l'air libre dans la réserve inférieure, la chambre comportant des moyens pour assurer le repérage du niveau du mercure dans ladite chambre, les déplacements de la chambre permettant de maintenir le niveau du mercure à un niveau constant de référence, et la mesure des déplacements de la chambre traduisant la hauteur instantanée du mercure, et le dispositif est caractérisé en ce que la réserve inférieure et la chambre supérieure sont reliées entre elles hermétiquement par un tube à volume intérieur constant, l'ensemble constitué par la chambre supérieure, le tube et la réserve de mercure étant associé à des moyens permettant le déplacement de la hauteur de la chambre par rapport au niveau du mercure dans la réserve inférieure, lequel est maintenu à niveau constant, l'ensemble étant ainsi rendu aisément transportable. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens permettant le déplacement en hauteur de la chambre par rapport au niveau du mercure dans la réserve, sont constitués par un tube flexible à volume intérieur constant et reliant hermétiquement ladite chambre à la réserve inférieure. 3 - Dispositif selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le tube est en acier inoxydable soudable au verre et inattaquable par le mercure tel que le Dilver et est soudé d'une part à la base de la chambre supérieure et il est mis en communication par son autre extrémité avec la base de la réserve de mercure. 4 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la réserve de mercure est constituée par une capacité tubulaire en verre en forme générale de U, une branche du U étant à l'air libre et contenant la réserve de mercure exposée à la pression atmosphérique, l'autre branche du U étant soudée au tube. 5 -Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le tube et la réserve inférieure sont reliés entre eux par une vanne d'obturation permettant d'isoler le volume de niercure situé dans le tube, et facilitant ainsi le transport de l'appareil. 6 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la réserve inférieure est immobilisée en position fixe et le tube est prévu avec une forme générale incurvée permettant, par déformation élastique, une variation de la courbure et un déplacement de la chambre supérieure par rapport à la réserve du mercure et partant une variation dans le positionnement en hauteur de cette chambre par rapport à ladite réserve. 7 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5,caractérisé en ce que le tube flexible comporte une incurvation refermée sur elle-même en formant ainsi au moins une spire, les deux extrémités du tube étant sensiblement en position verticale et dirigées l'une vers le haut pour rejoindre la chambre supérieure et l'autre vers le bas pour rejoindre la réserve de mercure, cette forme permettant le déplacement vertical de la chambre supérieure par rapport à la réserve maintenue en position fixe. 8 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le tube est prévu avec une structure rigide et l'ensemble formé par la chambre, le tube et la réserve forment une structure indéformable; et cet ensemble est associé à un support autorisant le déplacement linéaire horizontal de la réserve inférieure, le niveau du mercure restant selon un plan constant dans cette réserve ce qui permet par pivotement angulaire du support le changement de hauteur de la chambre supérieure par rapport au plan du mercure dans la réserve inférieure. 9 - Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que la capacité constituant la réserve inférieure de mercure est associtée à des moyens de roulement constitués de galets latéraux mon tés sur des rails horizontaux et permettant le déplacement horizontal de la réserve en permettant par pivotement angulaire de l'ensemble la modification du positionnement en hauteur de la chambre par rapport à la réserve inférieure, tandis que le niveau du mercure dans ladite réserve reste constant.