Brevet FR2463404A1 — publié le 19810220

La présente invention concerne un dispositif pour l'étalonnage de jauges à vide. Ce dispositif comporte une chambre d'essai, pourvue d'un raccord d'évacuation et d'une monture pour recevoir une jauge à vide à étalonner, ainsi que d'une canalisation d'amenée associée à une jauge à vide de référence, pour l'introduction d'un gaz d'étalonnage. La chambre d'essai communique respectivement avec le raccord d'évacuation et avec la jauge à vide de référence, par l'in- termédiaire de moyens d'étranglement. Pour réaliser l'étalonnage des jauges à vide, on connaît la méthode dite par détente, dans laquelle on consi- dère un volume donné d'un gaz d'étalonnage dont on mesure la pression au moyen de la jauge à vide de référence, avant d'introduire ce gaz dans une chambre de détente de volume plus importante Le rapport des deux volumes, appliqué à la pression initiale du gaz d'étalonnage, permet de calculer la pression finale du gaz après sa détente, c'est-à-dire la pression à laquelle est exposée la jauge à vide à étalonner. Or, cette méthode de mesure est affectée de plusieurs cau- ses d'erreurs, par suite de l'imprécision de la mesure du rapport des volumes en question, mais aussi par suite de l'adsorption du gaz d'étalonnage sur les parois de la cham- bre d'essai, qui modifie les pressionspar suite enfin de l'éventuelle désorption d'autres gaz des parois de la cham- bre d'essai. D'autres causes d'erreur tiennent au fait que le gaz d'étalonnage ne se comporte pas exactement comme un gaz parfait. Pour atténuer les conséquences de certaines de ces causes d'erreurs, et pour pouvoir utiliser des jauges à vide de référence très précises, mais dont la plage de mesure normale couvre des pressions plus élevées que la pla- ge de mesure d'une jauge à vide à calibrer, on a introduit la méthode de mesure par détente "dynamique", consistant à mesurer la chute de pression qui se produit au passage du gaz d'étalonnage à travers un orifice à étranglement. L'in- troduction du gaz d'étalonnage dans la chambre d'essai du dispositif de mesure, à travers l'orifice d'étranglement, est compensée dynamiquement par l'aspiration du gaz hors de-la chambre au moyen d'une pompe raccordée à celle-ci, le débit du gaz d'étalonnage étant le même à l'entrée et à la sortie de la chambre d'essai. Mais la plupart des pompes n'ont pas un pouvoir d'aspiration facile à déterminer avec une précision suffi- sante, ni suffisamment constant, et pour éliminer les erreurs correspondantes, on prévoit en général un autre orifice d'étranglement entre la chambre d'essai et la pompe. Appelons p1 la pression du gaz d'étalonnage dans la canalisation d'arrivée (voir Fig. 2), P2 la pression du même gaz dans la chambre d'essai, et respectivement LF et LB les valeurs de la conductance des deux orifices d'étran- glement prévus dans le circuit. Le débit Q du gaz d'étalon- nage introduit à travers l'orifice de conductance LF dans la chambre d'essai, est le même qu'à l'aspiration de la pompe à vide, à travers l'orifice d'extraction de conduc- tance LB. On a donc: Q LF (P1 - P2) = LB (P2 - 0) (1) si la pression finale de la pompe à vide est assez faible, donc sensiblement nulle, pour pouvoir être négligée vis-à- vis de P2. Cette relation permet d'écrire: LF (P1-P2) = LB.P2, soit LFP1 = P2 (LF + L) d'o LF(2 P2 = Pl --------- (2) LF + LB Si on choisit LF et LB de manière que L LF P2 LF P2 = Pl ---- soit: ---- = ---- (3) LB P1 LB Autrement dit, la pression du gaz d'étalonnage dans la cham- bre d'essai se trouve réduite dans la proportion LF, par LB rapport à la pression dans la canalisation d'amenée. Le rapport ---- correspond à une constante, en admettant un LB écoulement moléculaire à travers les deux orifices d'étran- glement. Il est commode de choisir un rapport de réduction de pression qui soit une puissance de dix, pour avoir par exemple une- conductance LF à l'entrée 1.000 fois plus fai- ble que la conductance de sortie LB, ce qui correspond au même rapport entre les pressions p2 et p1. Ainsi, pour une pompe à vide présentant une pres- sion finale suffisamment faible, le rapport de réduction de pression P2 ne dépend plus du pouvoir d'aspiration de la Pl pompe, mais seulement du rapport des conductances des deux orifices d'étranglement présents à l'entrée et à la sortie de la chambre à vide o aspire la pompe. D'une manière avantageuse, les orifices d'étran- glement peuvent être constitués par les pièces poreuses en matière frittée, en particulier pour l'orifice d'étrangle- ment disposé entre la jauge à vide de référence et la cham- bre d'essai. A ce sujet, on doit tenir compte de la formule qui définit la valeur de la conductance L d'un orifice d'é- tranglement L = L- M dans laquelle.T est la température absolue et M le poids moléculaire du gaz considéré. On voit ainsi que la conduc- tance dépend de la température. Le but de l'invention est de réaliser un dispo- sitif pour l'étalonnage des jauges à vide permettant de ré- duire à un minimum les erreurs liées à la température, et de les rendre pratiquement négligeables. - Selon l'invention, le dispositif du genre indi- qué plus haut est caractérisé en ce que les deux orifices d'étranglement ou autres moyens d'étranglement sont réali- sés dans une pièce commune d'équilibrage thermique, cette pièce étant faite en une matière de bonne conductibilité thermique. D'autres particularités et avantages de l'inven- tion ressortiront encore de la description de quelques modes de réalisation, présentés ci-après à titre d'exemples non limitatifs, en référence aux dessins annexés, dans lesquels: - la Figure.1 est une vue schématique en plan par- dessus, avec arrachement, d'un dispositif d'étalonnage pour jauges à vide conforme à l'invention; - la Figure 2 est une coupe verticale schémati- que du dispositif d'étalonnage de la Figure 1, suivant l'axe de la chambre cylindrique de ce dispositif; - la Figure 3 est une coupe partielle du fond de la chambre cylindrique du dispositif de la Figure 2, mon- trant une variante de réalisation d'un orifice d'étrangle- ment au fond de cette chambre. Dans les modes de réalisation des Figures 1 et 2, le dispositif d'étalonnage pour jauges à vide comporte une chambre cylindrique d'essai (1), dans laquelle deux jauges à vide (10) à étalonner sont disposées par exemple de telle manière que toute molécule du gaz d'étalonnage pé- nétrant dans la chambre cylindrique d'essai (1) subisse au moins un choc contre une paroi, avant de pouvoir pénétrer dans la zone active de la jauge à vide. A cet effet, deux plaques de déflection (13), profilées chacune en demi- cercle, sont montées dans la chambre cylindrique d'essai (1) pour faire écran devant chaque jauge (10) par rapport à une tubulure d'arrivée (11) débouchant en regard de l'une des faces transversales de la chambre cylindrique (1). Conformément à l'invention, la chambre cylindri- que d'essai (1) comporte une plaque de fond métallique (2), par exemple en cuivre ou en-aluminium, ou en un alliage ayant une bonne conductivité thermique. La plaque de fond (2) est percée de deux sortes d'orifices d'étranglement (8) et (3), pour le passage d'un fluide gazeux, qui correspon- dent aux orifices présentant respectivement les valeurs de conductance LF et LB figurant ci-dessus dans les formules (1) à (3). Le gaz d'étalonnage est admis dans la chambre d'essai (1), à travers l'orifice (8), par une vanne (7) il est aspiré hors de la chambre(1)à travers le groupe d'ori- fices d'étranglement (3) au moyen d'une pompe à vide (5), raccordée par un embout d'aspiration (4) au fond de la cham- bre. Une jauge à vide de référence 6 sert à mesurer la pres- sion p1 du gaz d'étalonnage en amont de l'orifice d'introduc- tion B. La plaque de fond (2) de la chambre, commune à l'orifice d'introduction (8) et au groupe d'orifices d'éva- cuation (3), présente une bonne conductivité thermique et elle assure ainsi une égalisation suffisante de température entre l'orifice d'introduction (8) et les orifices d'évacua- tion (3), de sorte que les mesures de vide ne se trouvent plus affectées par l'influence de la température sur la con- ductance des orifices considérés. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation que l'on vient de décrire à titre d'exemple, et on peut y apporter diverses variantes sans sortir du domaine de l'invention. On a représenté sur la Figure 3 un mode de réa- lisation avantageux de la plaque de fond (2) permettant d'améliorer l'égalisation des températures des orifices d'introduction et d'évacuation de la chambre d'essai (1), en maintenant ces températures,de manière constante, égales à la température de la plaque de fond (2). A cet effet, celle-ci présente un évidement dans lequel est montée une plaquette (15) en matière poreuse frittée, maintenue en pla- ce par un couvercle (16) fixé par des vis à la plaque de fond (2). Le couvercle (16) et la plaque de fond (2) sont pourvus de tubulures (17) et (18) pour le passage du gaz d'étalonnage. La tubulure (18) de la plaque de fond est raccordée à la tubulure (11) (Figure 2) et située dans le prolongement de celle-ci. Dans ce mode de réalisation, la plaquette (15) en matière frittée constituant les moyens d'étranglement est en effet entourée à peu près entièrement par des parois régulièrement maintenues à la mgme température, ce qui as- sure un réglage relativement plus rapide et régulier-de la température de cette plaquette. Ce mode de réalisation est particulièrement avantageux pour l'orifice d'introduction à étranglement de conductance LF, tandis que pour l'orifice d'aspiration de conductance LB, il suffit de prévoir quelques trous simplement percés dans la plaque de fond (2), ainsi qu'on l'a représenté, lorsqu'on cherche à obtenir une faible valeur pour le rapport LF figurant dans la relation (3) ci- LB- dessus. REVENDI CATIONS 1. Dispositif pour l'étalonnage de jauges à vide, comportant une chambre d'essai pourvue d'un raccord d'évacua- tion, d'une monture pour recevoir une jauge à vide à étalon- ner, et d'une canalisation d'amenée associée à une jauge à vide de référence pour l'introduction d'un gaz d'étalonnage, la chambre d'essai communiquant respectivement avec le rac- cord d'évacuation et avec la jauge à vide de référence par l'intermédiaire de moyens d'étranglement respectifs, disposi- tif caractérisé en ce que lesdits moyens d'étranglement (3, 8) sont réalisés dans une pièce d'équilibrage thermique commune (2), faite en une matière de bonne conductibilité thermique. 2. Dispositif conforme à la revendication 1, ce- ract6risé en ce que la pièce d'équilibrage thermique consti- tue une plaque de fond (2) de la chambre d'essai (1). 3. Dispositif conforme à la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'au moins les moyens d'étranglement (8) disposés entre la jauge à vide de-référence (6) et la cham- bre d'essai comportent une pièce poreuse (15) en matière frittée. 4. Dispositif conforme à la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que les moyens d'étranglement (8) réa- lisés dans la pièce d'équilibrage thermique (2) sont recou- verts par un couvercle (16), dans lequel débouche la canali- sation d'amenée (17) du gaz d'étalonnage.