Brevet FR2508638A2 — publié le 19821231

FR 2508638 A2 19821231 FR 8112457 A 19810625 Dispositif pour capter et exploiter une pression notamment de fluide On a décrit au brevet principal un dispositif pour capter une pression et comprenant une capsule remplie d'un liquide incon#ress5b ] e associoeà un organe élastiquement comprimable. Selon un mode de réalisation, l'organe élastiquement comprimable est constitué par une membrane élastique qui doit se défrer d'une valeur relativement importante puisque la conception meme de ce dispositif prévoit que le liquide incompressible se déplace sur une hauteur supérieure en regard de cette membrane qu'a l'entrée de la capsule, là ou est placée une autre membrane soumise directement à la pression à mesurer. Dans la pratique, il peut entre difficile de trouver une matière qui remplisse à la fois la fonction de contre-pression, la fonction d'etan- chéité et la fonction de grand déplacement. On se heurte, en effet, à des exigences inconciliables d'élasticité et de résistance etc. Le présent additif a pour but d'apporter une solution à ce problème et de donner certaines précisions de fonctionnement. L'invention sera bien comprise par la description détaillée ci-apres faite en référence au dessin annexe. Bien entendu, la description et le dessin ne sont donnés qu'a titre d'exemple indicatif et non limitatif. Les figures 1 et 2 sont deux vues schématiques en coupe d'un dispositif conforme à l'invention dans deux positions correspondant respectivement à la captation d'une pression nulle et d'une pression positive. La figure 3 est une vue schématique en coupe d'un autre mode de réalisation de l'invention. La figure 4 est une vue schématique en coupe d'un autre mode de réalisation de l'invention. La figure 5 est une vue schématique en coupe d'un dispositif conforme à la présente invention et aux dispositions de la revendication 16 du brevet principal c' est-à-dire comprenant une plaquette piezo-électrique associée à l'organe élastiquement déformable. En se reportant aux figures 1 et 2, on voit un dispositif conforme à l'invention réalisé selon le mode de réalisation prévoyant qu'un corps 25 présente un embout 26 sur lequel la membrane 4 est maintenue aux moyens de liens 27 qui ceinturent l'ensemble. Cependant, bien entendu, les dispositions de la présente iion qui vont être décrites s'appliquent aussi bien au mode de rcaii#a- tion selon lequel on utilise une capsule 1 associez à un support 10-11 comme décrit au brevet principal. Selon la présente invention, la capsule (ou la cavité prévue à l'in térieur de la pièce 25) contient une membrane déformable transversale 50 fixée par sa périphérie et qui détermine deux chambres isolées 51 et 52 dont l'une 51, comportant l'ouverture la plus grande 2 est remplie d'un liquide incompressible et l'autre, 52, comportant l'ouverture la plus petite 3 est remplie d'un liquide incompressible et, le cas échéant, d'un gaz tel que l'air 7. Avec ces dispositions, on voit, en se reportant particulièrement à la figure 2, que la déformation de la membrane 4 provoque la déformation de la membrane transversale 50 et c'est donc celle-ci qui assure la fonction de contre-pression. En revanche, le déplacement du liquide incompressible dans la chambre 52 a pour effet le soulèvement de la membrane 29 et ce soulèvement peut être exploité par les différents moyens dej exposés dans le brevet principal. Il résulte de la présente invention que la membrane 29 peut être réalisée dans un matériau tel qu'il assure aussi précisément que possible la fonction d'étanchéité et la fonction de soulèvement, indépendamment de la fonction de contre-pression. En d'autres termes, conformément à l'invention, on dissocie la fonction de contre-pression (ou "étalonage") et la fonction étanchéité-déplacement. La première fonction est assurée par la membrane 50 qui peut être métallique, en matière synthétique etc... tandis que la deuxième fonction est assurée par la membrane 29. On note que l'on peut alors choisir la matière de la membrane 50 in dépendamment du rapport: diamètre souplesse Ainsi on peut avoir une membrane 50 en métal de grand diamètre pour avoir une flèche correcte lors de la déformation due à la mesure de pression et une membrane 29 petite et très souple. Pour constituer la membrane 50, on peut, par exemple, utiliser une feuille de clinquant de six centièmes d'épaisseur pour un diamètre de six millimètres ce qui procure exactement la flèche voulue pour déplacer dans la chambre 52 le volume de liquide incompressible suffisant. node On note que sur les figures 1 et 2 on a choisi comme/de réalisation de la mesure de pression la combinaison d'une cellule photo-électrique 13 et d'un projecteur 14 entre lesquels se déplace un écran transversal 29a obtenu en une seule pièce lors de la fabrication de la membrane 29. Le fonctionnement de ce dispositif est en tous points identique à celui qui a été décrit dans le brevet principal et qu'il n'est donc pas utile de répéter ici. En se reportant maintenant à la figure 3, on voit un autre mode de réalisation selon lequel la membrane 29 est plate c'est-à-dire qu'elle ne comporte pas l'écran 29a. Elle reçoit en son centre un pion 53 rappelé par une lame de ressort 54 maintenuecontre une partie fixe 55 ensemoie au moyen d'un/vis-écrou 56 et sur laquelle est fixé un écran 57. Lorsque la membrane 29 est soulevée par le déplacement du liquide incompressible situé dans la chambre supérieure 52, l'écran 57 vient s'interposer entre le pinceau lumineux du projecteur 14 et la cellule photo-electrique 13 comme cela a été décrit précédemment et lorsque le liquide incompressible rentre de nouveau dans la chambre 52, la mem- brane 29 reprend sa place primitive de par son élasticité propre tandis que l'écran 57 et le pion 53 sont ramenés par retour élastique de la lame 54. Selon une caractéristique de l'invention, la chambre 52 comportant l'ouverture la plus petite 3 a une paroi courbe 52a ayant une forme équivalente à celle que peut prendre la membrane transversale 50 lorsqu'elle' subit une déformation maximum, afin que cette membrane 50 prenne alors appui sur la paroi courbe 52a qui lui sert de butée. Selon une variante, la paroi courbe 52a de la chambre 52 a la forme d'une calotte sphérique. Ces dispositions sont particulièrement visibles sur la figure 2 où l'on a représenté la membrane 50 déformée par l'effet d'une pression appliquée contre la membrane 4. On voit ainsi que la membrane 50 se trouve assez près de la paroi 52a et présente un rayon de courbure un peu inférieur. Cela signifie que la pression exercée sur la membrane 4 est inférieure à un maximum pré-établi et calculé en fonction de la capacité de déformation de la membrane 50. Si, au contraire, la membrane 4 était soumise (accidentellement ou pas) à une pression excessive par rapport à l'élasticité de la membrane 50, celle-ci serait brusquement déformée mais serait appliquée contre la paroi 52a et serait donc retenue au lieu d'être brisée ou dissociée de l'épaulement de la pièce 25 contre lequel elle est noinalement assujettie. Ces dispositions constituent donc une sécurité qui protège le dispositif contre une utilisation anormale ou un accident, ce qui pourrait se produire si en laissant échapper le dispositif, celui-ci tombe sur le sol et rencontre ce dernier par la membrane 4. On voit que l'invention permet aussi de choisir Je diamètre de la membrane 50 en n'étant soumis qu'à un seul paramètre qui est la valeur de la flèche à obtenir. Sur la figure 4 on a représenté un dispositif conforme à l'invention dont les proportions sont volontairement exagérées mais qui montrent l'indépendance complète qu'il y a entre le diamètre de la membrane 4, le diamètre de la membrane 50 et le diamètre de la membrane 29. Le dispositif est, par ailleurs, obtenu par assemblage de deux demi-coquilles 60 et 61 présentant chacune un col respectivement 62 et 63 de diamètres différents. La coquille supérieure 61 a une forme en calotte sphérique pour servir de butée à la membrane 50 ainsi que cela a été expliqué plus haut. Avec un tel dispositif, on peut obtenir une amplification considerable du déplacement linéaire entre son origine; au niveau de la membrane 4 et son point d'application, au niveau de la membrane 29. Un tel mode de réalisation comprenant une membrane 50 de diamètre très grand par rapport au diamètre des autres membranes, est intéressant lorsque l'on doit choisir pour constituer cette membrane 50 un matériau relativement peu élastique et ne pouvant supporter qu'une flèche très faible ce qui implique, pour compenser cette faiblesse, de disposer d'un grand diamètre pour que la calotte sphérique créée par la déformation de la membrane 50 soit d'un volume suffisant pour donner un déplacement linéaire significatif au niveau de la membrane 29. En se repo##rtant maintenant à la figure 5, on voit un mode de réalisation de l'invention selon lequel on utilisee une plaquette piézo,électrique de manière telle que l'on puisse capter une pression, par exemple au poignet, et en effec tuer une mesure précise, quelle que soit les différences de niveau entre le poignet et le coeur. On a représenté le cas où la capsule 1 ne contient pas de membrane intermédiaire 50 mais, bien entendu, elle pourrait aussi en contenir une, conformément aux indications données plus haut. Plus précisément, on voit sur la figure 5 que l'ouverture 3 de plus petit diamètre communique avec une cavité 65 preuve dans un en#semble 66 de type connu et constituant une piezoresistance. L'ensemble 66 est placé dans un boitier 67 qui comprend deux entrées 68 et 69 prolongées par des embouts 70 et 71. La capsule 1 est raccordée à l'embout 70 et l'on a prévu suffisamment de liquide incompressible pour que soit rempli tout l'espace délimité par l'intérieur de la capsule 1, de l'embout 70, de l'entrée 68 et de la cavité 65. Sur l'embout 71 est placé un tube flexible 72 dont l'ex tremité 73 est obturée par une membrane 74. Un liquide incomressible est placé dans tout l'espace délimité par le tube 72 l'embout 71 et l'intérieur du boitier 67. De la sorte, la piézorésistance 66 reçoit sur l'une de ses faces la pression captée par la membrane 4 et sur l'autre de ses faces, une pression éventuelle régnant dans le boitier 67 selon la position de l'extrémité 73 du tube 72. Lorsque l'on utilise le dispositif, on place la membrane 4 sur l'endroit voulu (généralement le poignet) et l'on place l'extrémité 73 à la même hauteur que le coeur. Dans le cas de la figure 5, la membrane 4 est à la même hauteur que le coeur. Le capteur associé à la piezorésistance 66 (non représente donne alors une mesure qui correspond à la réalité, le tube 72 n'intervenant que de manière virtuelle. Dans le cas de la figure 6, la membrane 4 est a un niveau inférieur à celui du coeur, d'une hauteur h. Le capteur ,ndi- que la pression sur la membrane 4 moins la pression de la colonne liquidienne contenue dans le tube 72 et qui est fonction de la hauteur h. La piézorésistance 66, en effet, donne la valeur de la somme algébrique de ces deux pressions puisqu'elles sont appliquées sur les deux faces opposées de ladite piézorési#- tence 66. Dans le cas de la figure 7, le capteur indique la pression sur la membrane 4 plus la pression de la colonne liquidienne car, ici, la membrane 4 est située plus hait que le coeur (hauteur h). On remarque sur le boitier 67 une ouverture obturée par une membrane élastique 75. Cela a pour but de permettre les déplacements de la piezorésistance 66 sans rencontrer la résistance qu'opposerait la masse de tout le liquide contenu dans le boitier 67 et le tube 72, ce liquide ne devant que compenser la pression hydrostatique naturelle. La membrane 75 a donc pour effet de modérer le "travail" du pouls en diminuant la masse de liquide en mouvement. Par ailleurs, il existe des élastomères, dont les carac teristiques physiques sont plus constantes dans le temps si elles sont utilisées en pression plutôt qu'en extension. On peut donc, pour avoir une contre-pression constante, utiliser des membranes faites en ces matériaux et travaillant non pas en extension, comme décrit, mais en pression. On sait que les matériaux modernes ont des performances excellentes permettant d'assurer pendant plusieurs années le fonctionnement de ces membranes placées dans ces conditions de fonctionnement favorables. Cela est notamment le cas sur les figures 8 et 9. Sur la figure 8, on a représenté un dispositif analogue à celui des figures 1 et 2 du brevet principal, c'est-àdire, du type selon lequel la détection du mouvement résultant de la déformation de la membrane 4 s'opère au niveau de la capsule 1 et non au-dessus d'elle. Il n'est donc pas utile de décrire à nouveau le système optique 13-14-15-16. En revanche, il faut remarquer une disposition non encore décrite en détail selon laquelle la capsule 1 ne comprend qu'une seule ouverture 2. A l'opposé de celle-ci, la capsule est fermée et contre le fond la est placée une membrane élastique 80 qui reçoit un embout 81 de même surface et portant un écran 82. Les déplacements de l'écran 82, dus à l'enfoncement de la membrane 80, sont analysés à travers le liquide incompressible 51, transmetteur de pression, qui doit être transparent. Sur la figure 9, on a représenté une variante qui combine les dispositions précédentes, pour ce qui est de la membrane travaillant à la compression, et celles des figures 1 et 2 pour ce qui est du mode de détection. La capsule 1 n'a pas d'orifices 15 et 16 et le liquide 51 peut être opaque. Une membrane élastique 83 est comprimée par un petit piston plat 84 de même surface, sur lequel est monté un axe 85 qui porte un écran 86. La membrane 84 est, en fait, un petit joint torique comprimé par la pression exercée sur le piston 84 par le liquide incompressible 51. Les déplacements de l'écran 86 sont analysés avec une cellule photoélectrique 13 éclairée par une lampe 14. L'ensemble de détection optique étant au-dessus de la capsule 1, celle-ci est traversée d'un trou par lequel passe l'axe 85 portant l'écran 86. L'invention n'est pas limitée aux seuls modes de réalisation décrits et représentés mais en embrasse, au contraire, toutes les variantes. REVENDICATIONS 1 - Dispositif selon la revendication 1 du brevet principal, caractérisé en ce que la capsule (1) contient une membra ne déformable transversale (50), fixée par sa périphérie et qui détermine deux chambres isolées (51 et 52) dont l'une (51) comportant l'ouverture (2) est remplie d'un liquide incompressible et l'autre (52) comportant l'or gane élastiquement déformable est remplie d'un liquide incompressible et, le cas échéant, d'un gaz tel que l'air (7). 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la chambre (52) comportant l'organe élastiquement déformable a une paroi courbe (52a) ayant une forme équivalente à celle que peut prendre la membrane trans versale (50) lorsqu'elle subit une déformation maximum afin que cette membrane (50) prenne alors appui sur la paroi courbe (52a) qui lui sert de butée. 3 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la paroi courbe (52a) de la chambre (52) a la forme d'une calotte sphérique. 4 - Dispositif selon la revendication 4 du brevet principal, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (66-72) pour lui appliquer une contre-pression résultant d'une mesure recueillie en un point différent de celui auquel le dispositif est appliqué par sa membrane souple (4), la mesure finalement obtenue résultant de la somme algébri que de la pression et de la contre-pression. 5 - Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend un boitier t67) à deux entrées (68 et 69) dont l'une (68) reçoit intérieurement un détecteur pié zoélectrique (66) et extérieurement le liquide incom pressible (51) de la capsule (1) tandis que l'autre (69) reçoit un tube (72) dont l'extrémité libre (73) est fer mée par une membrane (74), un liquide incompressible remplissant le tube et le boitier pour être au contact du détecteur piézoélectrique (66) mais par sa face oppo sée à celle qui reçoit le liquide incompressible (51) de la capsule (1) afin d'obtenir une mesure différen tielle des pressions. 6 - Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le boîtier (67) est traversé d'une ouverture obtu rée par une membrane souple (75). 7 - Dispositif selon les revendications 3 et 4 du brevet principal, caractérisé en ce que le fond la de la cap sule 1, constituant le sommet du col (6) reçoit une membrane compressible (80) contre laquelle est placé un embout (81) portant un écran (82) susceptible d'être situe en regard d'orifices transversaux (15 et 16) pour un ensemble détecteur optique (13-14), la membrane (80) et l'embout (81) étant de même section, laquelle est égale, au jeu près, à celle de l'intérieur du col(6). 8 - Dispositif selon les revendications 3 et 4 du brevet principal, caractérisé en ce que le fond la de la cap sule (1) constituant le sommet du col (6) est percé d'un trou par lequel s'étend un axe (85) d'un piston (84) portant un écran (86) extérieur à la capsule (1), une membrane compressible percée en son centre étant interposée entre le fond (la) de la capsule (1) et le piston (84).