Brevet FR2464466A1 — publié le 19810306

L'invention concerne un dynamomètre hydraulique permet- tant la mesure d'efforts très importants avec une excellente précision. de type classique Un dynamomètre hydraulique/comprend un piston soumis à la force à mesurer et qui exerce smo un liquide une pres- sion que l'on mesure dans un manomètre. Un tel dispositif n'est cependant pas très précis pour deux raisons. Dtune part, la quantité de liquide soumis à la pression est toujours relativement importante, de sorte que la compression du liquide, même si elle est faible, cons- titue un facteur d'imprécision. D'autre part, il faut pré- voir un joint entre le piston et la paroi du cylindre dans lequel il coulisse et le frottement de ce joint sur la pa- roi absorbe une petite partie de l'effort appliqué et affec- te la précision. Un autre type de dynamomètre est constitué par le dispo- sitif appelé vérin plat et décrit par exemple dans le brevet français 849 468. Ce dispositif comprend une enveloppe ou capsule en t8le formée de deux parois parallèles très pro- ches l'une de l'autre, réunies à leur périphérie par un bour- relet de section sensiblement cylindrique, l'enveloppe ayant ainsi en section une forme d'haltère. L'enveloppe est rem- plie de liquide et des pièces transmettant les efforts sont placées contre chacune des parois. La mesure de la pression à l'intérieur de l'enveloppe est indicative de l'effort ap- pliqué aux parois. Un tel dispositif, s'il évite les inconvénients signalés plus haut, présente en revanche l'inconvénient suivant. Comme les parois se déplacent l'une par rapport à l'autre suivant l'effort appliqué, et qu'une déformation a lieu au raccordement entre les parois et le bourrelet périphérique, la section sur laquelle l'effort est appliqué n'est pas rigoureusement constante et donc la variation de la pression en fonction de la force appliquée n'est pas exactement liné- aire. En outre, la tôle constituant l'enveloppe doit être de forte épaisseur, ce qui implique un certain effort de déformation. Ceci est également un facteur d'imprécision. L'invention vise un dynamomètre hydraulique ne présentant aucun des inconvénients exposés ci-dessus et doté d'une excellente précision quoique de structure très simple. Le principe de l'invention consiste à améliorer le dynamomètre du type vérin plat en remplaçant l'enveloppe à section en haltère par une capsule plate de faible volume dont la périphérie est totalement encastrée. Plus particulièrement, l'invention a pour objet un dynamomètre hydraulique du type comprenant une capsule remplie de liquide et comprenant deux parois dont l'une au moins est sensiblement plane, un piston pour la transmission de l'effort à mesurer, en contact avec cette paroi, et une contre-pièce en contact avec la paroi opposée, et des moyens pour mesurer la pression dans la capsule, caractérisé par le fait que les parois se raccordent à leur péri- phérie par une partie qui est encastrée entre la contre-pièce et une pièce fixée à la contre-pièce. Grâce à l'encastrement de la périphérie de la capsule, on peut fixer les parois de cette capsule respectivement à la contre-pièce et au piston par exemple par collage avec une résine époxyde. La paroi de la capsule opposée au piston, ainsi appliquée étroitement contre la contre-pièce, n'a pas à résister par elle-même à la pres- sion et les parois de la capsule peuvent être de faible épaisseur, contrairement au dispositif du type vérin plat. En outre, le volume de liquide contenu dans la capsule peut être réduit par rapport au cas du vérin plat, ce qui restreint l'in- fluence de la compressibilité du liquide. Ainsi, grâce à l'encastrement de la périphérie de la capsule, l'application de l'effort ne se traduit par aucun déplacement si- gnificatif du piston ni aucune déformation sensible de la capsule. La surface d'application est donc constante. Des dynamomètres de ce type peuvent être montés à demeure dans les pieds de structures telles que des silos, pour mesurer le poids de la matière stockée. L'invention sera bien comprise à la lecture de la description ci-après, pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés. Dans les dessins - la figure 1 est une vue en coupe d'undynamomètre hydraulique selon l'invention, dans une première forme de réalisation. ?464466 - la figure 2 montre à plus grande échelle un détail de la figure 1. - la figure 3 est une vue analogue à la figure 1, mais pour une variante de réalisation. Le dynamomètre hydraulique représenté à la figure l com- prend une capsule i en forme générale de disque remplie complètement d'un liquide de faible compressibilité tel que l'huile. La capsule 1 est constituée d'une paroi inférieure plane 2 et d'une paroi supérieure 3 conique, soudées à leur périphérie comme on le voit mieux sur la figure 2. La partie périphérique de la capsule 1 est encastrée entre une contre-pièce 4 et une bague 5 fixée à la contre- pièce par des vis telles que 6. Dans cette zone, la contre- pièce est usinée de manière qu'un espace subsiste entre elle et la paroi 3 de la capsule, et cet espace est rempli par une résine synthétique durcissable 7 qui fait aussi office de colle. La paroi inférieure 2 de la capsule est collée sur la fa- ce 8 d'un piston 9 par l'intermédiaire également d'un film de la même résine. Ceci permet, lorsqu'on débarrasse la capsule de l'air qu'elle contient avant de la remplir d'huile, d'éviter que la paroi inférieure 2 vienne en contact avec la paroi supé- rieure 3 sous l'effet de la dépression. La partie cylindrique 10 du piston qui se termine par la face 8, a un diamètre très peu inférieur au diamètre inté-- rieur de la bague 5, l'écart étant juste égal au jeu de fonc- tionnement nécessaire. Ceci permet de réduire au maximum la partie l.bre de la paroi inférieure 2, c'est-à-dire la qui n est partie en contact ni avec la bague 5, ni avec le piston 9. A cette partie 10 se raccorde une collerette 11 de même diamètre que le diamètre extérieur de la contre-pièce 4 et de la bague 5. Un joint statique lla est interposé entre la collerette 11 et la bague 5. En vue de permettre la mesure de la pression à l'inté- rieur de la capsule, la paroi supérieure 3 comporte un trou central et la zone 12 entourant ce trou est soudée à une douille 13 montée dans un alésage de la contre-pièce et munie d'une gorge dans laquelle est logé un joint d'étanchéité 13a. L'alésage s'élargit ensuite pour former une chambre 14 fermée par un bouchon fileté 15. Un conduit 16 fait communiquer la chambre 14 avec un organe de mesure de pression tel qu'un ma- nomètre ou un capteur 17. On notera que la capsule est constituée avantageusement d'une matière facile à souder et résistant à la corrosion telle que le bronze ou un acier inoxydable. Les parois de la capsule peuvent être de faible épaisseur, par exemple de 0,2 mm, étant donné qu'elles sont parfaitement en appui con- tre la couche de résine 7 et qu'elles n'ont donc pas à sup- porter la pression. Bien entendu, la forme représentée pour la capsule n'est donnée qu'à titre d'exemple. Mais on a toujours avantage à donner une forme aplatie à la capsule, car on limite ainsi le volume de liquide qui y est contenu et donc la compression du liquide. Cela contribue à améliorer la précision de la-me- sure. Le dispositif décrit fonctionne pratiquement sans dépla- cement du piston, celui-ci étant au plus de quelques microns même lorsque l'effort appliqué est très élevé, celui-ci pou- vant dépasser 100.0 bars __._On peut donc considérer la sec- tion d'application de l'effort comme rigoureusement constan- te et égale à la section de la partie 10 du piston. L'invention n'est pas limitée à la forme de réalisation décrite. On peut envisager par exemple un dispositif en for- me de couronne au lieu du dispositif cylindrique décrit. Dans ce cas, la capsule serait annulaire et le raccordement de ses parois se ferait à sa périphérie intérieure et à sa périphérie extérieure. Les autres composants seraient égale- ment modifiés en conséquence. Le dynamomètre décrit est destiné en particulier à être monté à poste fixe à la base d'un équipement tel qu'un silo pour mesurer le poids de la matière contenue dans le silo. Si par exemple le silo comporte trois pieds, on intégrera un dynamomètre à chaque pied et le poids sera déterminé par la somme des trois valeurs de mesure. La version représentée à la figure 3 est destinée en re- vanche à être introduite dans un ouvrage existant et peut être démontée. La mesure peut avoir pour but par exemple de déterminer l'évolution dans le temps de la tension de câbles de précontrainte. Dans cette variante, au lieu du piston 9 de la réalisa- tion décrite plus haut, il est prévu un piston 20 monté à l'intérieur d'un cylindre 21. Un joint à lèvre 22 est monté dans une gorge du piston et frotte sur la paroi du cylindre. Une chambre 23 est formée dans le cylindre en arrière du piston 20 et communique avec une source de pression, non représentée, par un orifice 24 ménagé dans le cylindre. Le cylindre 21 est rappelé en contact avec la bague 5 par des ressorts tels que 25 montés entre le fond d'évidements pratiqués dans la contrepièce et la tête de tiges 26 vissées au cylindre et traversant librement la bague 5 et la contre- pièce 4. Pour le reste, le dispositif est identique à celui repré- senté à la figure 1. Dans la position représentée sur la figure 3, la dimen- sion axiale du dispositif est minimale puisque le cylindre 21 est en contact avec la bague 5. Aucune pression n'est appli- quée. L'introduction du dispositif dans l'emplacement prévu à cet effet dans l'ouvrage se fait dans cette position. Ensuite,on applique la pression pour mettre en charge le dispositif, c'est-à-dire pour lui permettre de transmettre les efforts. L'application de la pression a pour effet, le piston 20 étant fixe, d'écarter le cylindre 21 de la bague contre l'action des ressorts 25. De ce fait, les faces ra- diales de la contre-pièce et du cylindre entrent pleinement en contact avec l'ouvrage et la mesure de l'effort peut être effectuée. Il faut noter que le frottement dû au joint 22 n'inter- vient pas dans la mesure car il se produit au cours de la phase de mise en charge. Pour démonter le dispositif, on relâche la pression, le cylindre 21 revient en contact avec la bague 5 et le dis- positif peut être retiré. REVENDICATIONS 1 - Dynamomètre hydraulique du type comprenant une cap- sule remplie de liquide et comprenant deux parois dont l'une au moins est sensiblement plane, un piston pour la transmis- sion de l'effort à mesurerg en contact avec cette paroi, et une contrepièce en contact avec la paroi opposée, et des moyens pour mesurer la pression dans la capsule, caracté- risé par le fait que les parois se raccordent à leur péri- phérie par une partie qui est encastrée entre la contre- pièce et une pièce fixée à la contre-pièce. 2 - Dynamomètre selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'une couche de résine durcissable remplit l'espace entre la contre-pièce et la paroi correspondante de la cap- sule. 3 - Dynamomètre selon la revendication 2, caractérisé par le fait qu'un film de la même résine est appliqué entre le piston et la paroi de la capsule. 4 - Dynamomètre selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que la capsule se compose d'une pa- roi plane en contact avec le piston et d'une paroi conique au centre de laquelle débouche un conduit formé dans la contre-pièce et relié à un organe de mesure de la pression. - Dynamomètre selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que le piston se prolonge du côté opposé à la capsule par une collerette de grand diamètre,et qu'un joint est interposé entre la dite pièce fixée à la contre-pièce et la dite collerette. 6 - Dynamomètre selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que le piston est logé dans un cy- lindre rappelé élastiquement en contact avec la dite pièce, le cylindre définissant avec le piston une chambre reliée à une source de pression.