Brevet FR2498324A1 — publié le 19820723

Dispositif manométrique. La présente invention concerne un dispositif manomé- trique comprenant une paroi déplaçable, comme par exemple un soufflet en tube ondulé ou une membrane, qui subit d'un côté la pression à mesurer et est soumise du côté opposé à une force compensatrice, un détecteur capable de déterminer la position de la paroi, un équipement régulateur qui, com- mandé par ce dernier, adapte la force compensatrice à la pression à mesurer, et un générateur de signaux destiné à produire un signal électrique correspondant à la pression à mesurer. On connaît un dispositif manométrique de ce genre (brevet américain n0 3 908 460) dans lequel la force com- pensatrice est produite par un électro-aimant à courant d'excitation réglable. Dans ce cas la paroi mobile est re- liée à la bobine ou au noyau magnétique. La position de la paroi déplaçable est surveillée à l'aide d'un détecteur photo-électrique et, en fonction d'écarts par rapport à la position normale, le courant d'excitation est amené à varier par l'intermédiaire d'un générateur d'impulsions et d'un intégrateur. Pour indiquer la pression mesurée un compteur alimenté par le générateur d'impulsions agit sur un disposi- tif indicateur. Des électro-aimants de ce genre sont coûteux et leur montage demande beaucoup de place s'il s'agit de me- surer des pressions relativement importantes. le circuit ré- gulateur exige également des dépenses considérables. La présente invention a pour objet de créer un dispositif manométrique du genre décrit plus haut qui ne né- cessite pas l'utilisation d'un électro-aimant. Ce but est atteint snivant l'invention par le fait que pour produire la force compensatrice exercée sur la pa- roi du côté opposé à la pression à mesurer il est prévu un espace rempli de vapeur, qu'en outre l'équipement régulateur est un dispositif chauffant destiné à faire varier la ten- sion de la vapeur et que le générateur de signaux présente du côté de son entrée un dispositif thermométrique pour dé- terminer une température correspondant à la température de la vapeur. Dans un tel dispositif la tension de vapeur peut très facilement être amenée à varier à l'aide du dispositif chauffant. La température régnant à un moment quelconque re- flète clairement la pression compensatrice et, par suite, également la pression à mesurer. La température peut égale- ment être mesurée de façon simple par voie électrique. l'é- quipement à pression compensatrice peut être rendu peu en- combrant. Le circuit régulateur électrique peut être d'une conception simple. Le mode de fonctionnement est très stable puisque par suite de la masse à chauffer ou à refroidir il existe des constantes de temps suffisamment importantes. L'espace rempli de vapeur contient de préférence à la fois un liquide et de la vapeur. Ceci permet d'associer à un intervalle de température limité un domaine de pression relativement important. De façon particulièrement avantageuse il est prévu que le détecteur commande un dispositif de commutation bi- stable qui provoque la mise en marche du dispositif chauf- fant lorsque la pression à mesurer est supérieure à la ten- sion de la vapeur, et provoque l'arrêt du dispositif chauf- fant lorsque la tension de la vapeur est supérieure à la pression à mesurer. On obtient ainsi un montage électrique très simple puisqu'aucun réglage de l'intensité du courant de chauffe n'est nécessaire, étant donné qu'il suffit de mettre celui-ci en circuit et hors circuit. Sur le plan de la construction il est recommandable de prévoir une capsule en forme d'écuelle en matière con- ductrice de la chaleur qui, portant du côté extérieur le dispositif chauffant, limite conjointement avec la paroi dé- plaçable l'espace rempli de vapeur et porte du côté opposé de la paroi un couvercle avec un branchement pour le fluide dont la pression est à mesurer. Il en résulte une construc- tion compacte dans laquelle le capteur de la pression à me- surer et le capteur de la pression compensatrice se trouvent réunis avec un gain de place. Le détecteur peut être par exemple un détecteur de proximité à fonctionnement magnétique qui comporte un ai- mant permanent monté sur la paroi à l'intérieur de la cap- sule et un palpeur agissant en fonction du flux magnétique et situé à l'extérieur de la paroi frontale de la capsule. A cet égard la paroi frontale de la capsule doit être réali- sée, au niveau du détecteur de proximité à fonctionnement magnétique, en une matière à faible conductivité magnétique. Il est ainsi possible de recueillir des signaux de commuta- tion à partir de la position de la paroi mobile se trouvant dans un espace clos. Un dispositif thermométrique particulièrement simple comporte une résistance, variable. en fonction de la tempé- rature, montée dans l'espace rempli de vapeur ou en contact de conduction thermique avec celui-ci. Une telle résistance est un composant bon marché capable de délivrer un signal de température électrique avec une précision suffisante. Le dispositif chauffant peut notamment comporter une résistance à coefficient de température positif. Ceci a pour avantage que le dispositif chauffant ne risque pas d'être surchauffé s'il reste abusivement mis en circuit de façon prolongée. En outre, le dispositif chauffant peut en pareil cas constituer en même temps le dispositif thermométrique car la température de la résistance chauffante influe sur sa valeur de résistance. Il est très avantageux que le dispositif chauffant présente un fil chauffant enroulé autour de la périphérie de la capsule. La capsule sert par conséquent de carcasse de bobine de sorte que le fil chauffant se trouve bien as- sujetti. De plus, la capsule doit être entourée de matière thermiquement isolante. Ainsi le besoin en énergie se trouve réduit de sorte que l'ensemble peut fonctionner avec des couran- relativement faibles, le dispositif chauffant peut être réalisé d'une manière allégée en conséquence et le mon- tage électrique peut être formé de petits éléments constitu- tifs. L'isolation thermique doit toutefois autoriser un cer- tain refroidissement tel qu'il est nécessaire pour un fonc- tionnement intermittent. Il est particulièrement recommandable de prévoir un montage électronique qui met la puissance de chauffe en cir- cuit et hors circuit en fonction du signal du détecteur et mesure l'a résistance du dispositif chauffant après la mise hors circuit. Il suffit donc de prévoir deux fils seulement entre le montage électronique et l'espace rempli de vapeur. Le montage électronique peut alors être réuni, en tant que circuit intégré, avec les autres parties du dispo- sitif manométrique. On obtient ainsi donc un ensemble com- pact. Un exemple de réalisation préféré de l'invention est illustré en coupe transversale au dessin annexé. Suivant la figure uniqueun couvercle 2 en matière mauvaise conductrice de la chaleur, comportant un branche- ment 3 pour la pression à mesurer Pm est monté sur une plaque circulaire 1 et de l'autre côté est prévue une cap- sule 4 en matière bonne conductrice de la chaleur tandis qu'au milieu est mis en place un soufflet en tube ondulé 5. On obtient ainsi un premier espace 6 o règne la pression à mesurer et un second espace 7 qui, rempli au fond avec un liquide 8 èt pour le reste avec de la vapeur 9, présente une pression compensatrice Pk* Un dispositif chauffant 10 est constitué par un fil de résistance à coefficient de température positif 11 en- roulé extérieurementsur la capsule 4 et nui sert en mAme temps de dispositif thermométrique 12. La mise en circuit et hors circuit du dispositif chauffant 10 s'effectue sous la dépendance d'un détecteur 13 qui détermine la position d'une paroi mobile 14 du soufflet en tube ondulé 5. Le dé- tecteur comprend un aimant permanent 15 monté sur la paroi mobile 14 et un dispositif de commutation électronique 16 agissant en fonction du flux magnétique. Entre ces deux éléments 15 et 16 la capsule 4 présente une fenêtre magnéti- que sous la forme d'une membrane en acier inoxydable 17. le dispositif de commutation 16 peut être compensé en tempéra- ture. Tant le dispositif chauffant 10 que le dispositif de commutation 16 sont reliés à un montage électronique 18 qui, comprenant un générateur de signaux, comporte sur une pla- quette 19 différents composants électroniques 20 et peut être réalisé par exemple sous la forme d'un montage à cou- che épaisse. Le montage 18 comporte en outre des fils de raccordement 21 qui sont reliés à une source de tension, ainsi que des lignes de signalisation 22 qui conduisent à un appareil indicateur 23. Les éléments constitutifs 1 à 20 sont entourés de ma- tière thermiquement isolante 24 qui est choisie de façon que le refroidissement se trouve ralenti mais non pas empêché. Le dispositif décrit fonctionne comme suit. Lorsque la pression compensatrice Pk est inférieure à la pression à mesurer Pm, la paroi mobile 14 et donc également l'aimant permanent 15 se déplacent en direction de la membrane en acier 17 de sorte que le dispositif de commutation 16 met en marche le dispositif chauffant 10. Le courant circulant dans celui-ci produit de la chaleur. La température à l'intérieur de la capsule 4 s'élève et par conséquent la pression com- pensatrice Pk augmente également jusqu'à ce que sa valeur soit légèrement supérieure à la pression à mesurer P.. Puis la paroi 14 s'éloigne avec l'aimant 15 de la membrane en acier 17 de sorte que le dispositif chauffant 10 s'arrête à nouveau. Par suite du refroidissement la pression compensa- trice Pk diminue jusqu'à ce que le dispositif chauffant soit mis en circuit une nouvelle fois. La paroi mobile 14 effectue donc alternativement un mouvement vers le haut et vers le bas. l'amplitude du mou- vement dépend de la sensibilité du dispositif de commutation 16 sensible au flux magnétique et est en général faible. Etant donné que des différences de pression minimales suf- fisent déjà à provoquer le mouvement, la capsule 4 et l'en- semble liquide-vapeur 8, 9 remplissant l'espace 7 présentent une température qui reflète très exactement la pression com- pensatrice Pk et donc également la pression à mesurer Pr. Il en est notamment ainsi lorsque la température est toujours mesurée dans un état de fonctionnement déterminé, de préfé- rence peu de temps après l'arrêt du dispositif chauffant 10. A l'aide du montage électronique il est possible, après l'arrêt du dispositif chauffant 10, de mesurer la ré- sistance du fil chauffant à coefficient de température posi- tif 11. A cet égard un délai préféré se situe entre 0,5 et 5 secondes et est en particulier de 1 seconde. Après un tel temps d'attente la matière constitutive du fil présente la même température que celle de la capsule 4 et de la vapeur 9 remplissant l'espace 7. Etant donné que la résistance est fonction de la température, la résistance correspond à la tension de la vapeur. Le résultat de mesure peut ensuite être converti de manière connue en un autre signat electrique, par exemple en un signal de tension entre 0 et 10 V ou en un signal de courant de 0 à 20 mA pour obtenir une indication dans l'ap- pareil 23. Le dispositif thermométrique 12 peut également être monté séparément du dispositif chauffant; il peut par exem- ple également être constitué par une résistance à coeffici- ent de température négatif ou par un thermocouple. Au lieu de l'appareil indicateur 23, un dispositif régulateur peut également être influencé en fonction de la pression à mesu- rer Pm. Ceci présente par exemple un intérêt lorsqu'il s'a- git de commander une installation en fonction d'une pression, comme c'est le cas par exemple pour une installation frigo- rifique. Le courant de chauffe peut également circuler en continu et être réglé en intensité. Au lieu du soufflet en tube ondulé peut également être utilisée une membrane. REVENDICATIONS 1 - Dispositif manométrique comprenant une paroi dé- plaçable, comme par exemple un soufflet en tube ondulé ou une membrane, qui subit d'un côté la pression à mesurer et est soumise du côté opposé à une force compensatrice, un dé- tecteur capable de déterminer la position de la paroi, un équipement régulateur qui, commandé par ce dernier, adapte la force compensatrice à la pression à mesurer, et un géné- rateur de signaux destiné à produire un signal électrique correspondant à la pression à mesurer, caractérisé en ce que pour produire la force compensatrice (Pk) exercée sur la paroi (14) du côté opposé à la pression à mesurer (Pm) il est prévu un espace (7) rempli de vapeur, en ce que l'équi- pement régulateur est un dispositif chauffant (10) destiné à faire varier la tension de la vapeur et en ce que le généra- teur de signaux présente du côté de son entrée un dispositif thermométrique (12) pour déterminer une température corres- pondant à la température de la vapeur. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'espace (7) rempli de vapeur contient à la fois du liquide (8) et de la vapeur (9). 3 - Dispositif selon la revendication 1 ou 2, carac- térisé en ce que le détecteur (13) commande un dispositif de commutation listable (16) qui provoque la mise en marche du dispositif chauffant (10) lorsque la pression à mesurer (Pm est supérieure à la tension (Pk) de la vapeur, et provoque l'arrêt du dispositif chauffant lorsque la tension (Pk) de la vapeur est supérieure à la pression à mesurer (Pm 4 - Dispositif selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte une capsule en forme d'écuelle (4) en matière conductrice de la chaleur qui, portant du côté extérieur le dispositif chauffant (10), limite conjointement avec la paroi déplaçable (14) l'espace (7) rempli de vapeur et porte du côté opposé de la paroi un couvercle (2) avec un branchement (3) pour le fluide dont la pression est à mesurer. - Dispositif selon la revendication 3 ou 4, carac- térisé en ce que le détecteur est un détecteur de proximité (13) à fonctionnement magnétique qui comporte un aimant permanent (15) monté sur la paroi (14) à l'intérieur de la capsule (4) et un palpeur (16) agissant en fonction du flux magnétique et situé à l'extérieur de la paroi frontale de - la capsule. 6 - Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la paroi frontale (17) de la capsule est réalisée, au niveau du détecteur de proximité (13) à fonctionnement magnétique, en une matière à faible conductivité magnéti- que. 7 - Dispositif selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 6, caractérisé en ce que le dispositif thermomé- trique (12) comporte une résistance, variable en fonction de la température, montée dans l'espace (7) rempli de va- peur ou en contact de conduction thermique avec celui-ci. 8 - Dispositif selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 7, caractérisé en ce que le dispositif chauffant (10) comporte une résistance à coefficient de température positif. 9- Dispositif selon la revendication 7 ou 8, carac- térisé en ce que le dispositif chauffant (10) constitue en même temps le dispositif thermométrique (12). - Dispositif selon l'une quelconque des revendica- tions 4 à 9, caractérisé en ce qud le dispositif chauffant (10) présente un fil chauffant (11) qui est enroulé autour de la périphérie de la capsule (4). 11 - Dispositif selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 10, caractérisé en ce que la capsule (4) est en- tourée de matière thermiquement isolante (24). 12 - Dispositif selon 1'une quelcoLnue des revenidica- tion;;-f a 14, c.r..ct-risé en ce qu'il comprend un imontage électronique (18) qui met la puissance de chauffe en cir- cuit et hors circuit en fonction du signal du détecteur et mesure la résistance du dispositif chauffant (10) après la mise hors circuit. 13 - Dispositif selon la revendication 12, caractéri- sé en ce que le montage électronique (18) est réuni, en tant que circuit intégré, avec les autres éléments consti- tutifs du dispositif manométrique.