Brevet FR2522145A1 — publié le 19830826

La présente invention concerne un appareil du type capteur de pression à halance de forces, permettant par son étage de mesure de détecter de très basses pressions et par son étage d'amplification d'avoir à la sortie de l'appareil un signal pneumatique pouvant entre directement utilisé sur des appareils conventionnels tels que manomètres, comparateurs, régulateurs, composants logiques, L'originalité de l'invention est de pouvoir mesurer, avec une bonne précision, des basses pressions et/ou dépressions de fluides de toute nature : fluide neutre gazeux et liquide mais aussi fluide agressif gazeux et liquide, fluide visqueux, piteux, collant, Dans les systèmes connus de ce gellr-, le signal de mesure est tranamis à un amplificateur en passant par l'inter médiaire d'un séparateur pour fluide, lequel se compose d'une membrane et d'une chambre remplie d'huile (gEnérale- ment de la glycérine ou de l'huile silicone). Les inconvénients majeurs de ces systèmes sont un manque évident de sensibilité, de répétitivité ainsi qu'une hys térésis importante, qui font que ces appareils ne sont plus acceptables dès l'instant que sont demandées précision et fiabilité Le capteur de pression selon l'invention a surtout pour objectif d'éliminer ces inconvénients en faisant appel à une technique différente Suivant 11invention, le capteur de pression à balance de forces se présente schématiquement sous la forme de deux étages t l'étage de mesure et l'étage d'amplification.Ces deux étages sont séparés l'un de l'autre par une interface constituée par une membrane et la transmission du ddplace- ment de la membrane se fait d'une manière mécanique par l'in- termédiaire d'un piston. Suivant l'invention, la membrane est réalisée en une matière résistant aux fluides corrosifs, par exemple en acier inoxydable, tantale, hastelloy ou téflon, et son dimensionnement et sa conception permettent d'obtenir une excellent sensibilité, critère primordial de l'invention De plus, son comportement réversible permet de mesurer aussi bien des dépressions que des pressions, conformément à l'inventIon selon un mode d'exéclltion de de l'invention, la membrane est pincée entre deux rides serres l'une sur l'autre, pour assurer i'étancéité, au moyen de vis situées sur la périphérie. La bride supèrieure, suivant les applications, peut être en alliage léger, en acier inoxydable, ou revêtue téflon.Et suivant une caractéristique de l'inventiotl elle comprend, usinés sur sa face interne, un lamage et une rainure. La surface du lamage est sensiblement égale à la surface effective de la membrane. Sa profondeur est telle que la membrane puisse travailler dans de bonnes conditions et que le volume entre la bride supèrieure et la membrane soit réduit au maximum dans le but d'améliorer le temps de réponse de appareil et pour assurer une tenue au vide absolu sans dommage pour la membrane, La rainure qui peut être en forme de spirale, d'étoile ou autre, a une profondeur de quelques dizièmes de millimètres et elle permet d'éviter tout risque de collage de la membrane et d'assurer un passage instantanée du vide à la pression avec une bonne répétitivité. Son action stapplique sur toute la superficie de la membrane. La bride supérieure permet d'autre part, gracie à son dimensionnement, de bénéficier d'un bon échange thermique avec l'extérieur, ce qui est une caractéristique intéesisan- te pour des applications avec des fluides à haute température (vapeur par exemple). Le piston assurant la liaison entre les deux étages est réalisé en alliage léger ou matière plastique et son poids est tel que tout l'équipage mobile est en équilibre en l'absence de pression sur l'étage de mesure. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et avantages de celle-ci apparaitront au cours de la description explicative qui suit, et en se reportant au dessin annexé représentant une vue en coupe de l'appareil. D'une façon connue, la pression de mesure M appliquée sur la surface effective de la membrane 1 développe une force qui est équilibrée par la force engendrée par la pression de sortie S s'appliquant sur la surface effective de la membrane 7. Tout déséquilibre provoque une variation de la position du pointeau 8 ce qui, selon le sens de la variation, augmente ou diminue lil pression de sortie, jusqu'à ce que l'équilibre soit rétabli. Une augmentation de la pression M dégage le pointeau de son siège, ce qui permet le passage de la pression d'alimentation A vers la sortie. Si au contraire la pression M diminue, la fuite à l'atmosphère par le canal 5 s'ouvre jusqu'à l'obtention de l'équilibre. Le rapport d'amplification est fixé par le rapport des surfaces effectives des membranes 1 et 7. L'appareil, objet de l'invention, possède un rapport d'amplification élevé mais reste néanmoins très compact et d'un encombrement réduit. Selon une caractéristique importante de l'invention, la pression de sortie S reste proportionnelle à la pression d'entrée M sur toute la plage d'utilisation du capteur. Un autre avantage de l'appareil, conformément à vention, est qu'il comprend une pièce réglable 6, qui est en fait le siège du pointeau 8 et qui permet de pouvoir faire le réglage du zéro de l'appareil, caractéristique intEressan- te en particulier dans le cas de mesure de dépression. L'appareil étant réglé en usine en fonction de son application spécifique, sa mise en service ne nécessite aucun réglage. L'exploitation de l'appareil est immédiate une fois réalisé le raccordement des orifices A,S,M, qui sont en filetages standards. il n'y a aucune restriction en ce qui concerne le positionnement de l'appareil. La présente invention trouve son application partout où il est nécessaire de mesurer avec précision une pression ou dépression de fluide inerte ou agressif, en particulier dans les endroits où il y a risque d'explosion car l'appareil est anti-diflagrant par nature. Certaines applications non-exhaustives, de l'appareil objet de l'invention, sont par exemple la mesure de pression dans des réacteurs, des autoclaves, des cuves ... mais aussi la détection de niveau dans es récipients, le contrôle du vide dans des enceintes ou double-eveloppes, L'invention concerne les domaines d'activités suivants: chimie, pharmacie, alimentaire, caoutchouc, papeterie, petro- le, équipements industriels divers, On ne sort pas du domaine de l'invention en remplaçant l'un quelconque des sslements decrits par un élément esquiva. lent au poiiit de vue technique ou en adaptant des modifications de détails à la conception de l'appareil REVENDICATIONS 1. Capteur de pression du type à balance de forces, caractérisé par le fait qu'il comprend une membrane 1 placée entre deux brides 2 et 4, qui par l'intermédiaire d'un piston 3 transmet son action sur un pointeau 8 dont le siège 6 est réglable 2. Capteur de pression, suivant la revendication 1, ca ractérid, en ce que la membrane 1 est en matière inoxydable et à action réversible. 3. Capteur de pression, suivant la revendication 1, ca ractérisé en ce que la face interne de la bride 2 comprend un lamage de faible profondeur 9 dont la surface est sensiblement égale à la surface effective de la membrane 1 et une rainure de faible profondeur 10, en forme de spirale, d'étoile ou autre, usinée sur le lamage. 4, Capteur de pression, suivant la revendication 1, ca ractérisé en ce que le siège du pointeau 8 est constitué d'une pièce mobile 6, réglable en fonction de l'application