Brevet FR2532752A1 — publié le 19840309

DISPOSITIF DE MESURE DE PRESSION DIFFERENTIELLE L2invention concerne un dispositif de mesure de pression différentielle plus particulièrement conçu pour éliminer certaines causes d'erreur systèmatique sur la mesure, en particulier celles dues aux variations de température. Un dispositif de mesure de pression différentielle classique se compose de deux chambres de mesure, comportant chacune une paroi en forme de piston à membrane9 les deux membranes étant agencées parallèlement et une chambre d'isolement médiane, li- mitée notamment par les deux membranes et renfermant un élément de mesure, généralement à jauge de contrainte, mécaniquement couplé aux deux pistons à membrane Les deux pressions à comparer sont appliquées respectivement aux deux chambres de mesure et s'exercent de part et vautre de la chambre d'isolement9 laquelle est remplie d'huile.Un tel dispositif présente les défauts suivants: - il peut présenter une erreur de mesure systématique du à une différence entre les caractéristiques mécaniques d'origine des deux membranes; - une composante notable de la réponse de l'élément de mesure est du au niveau absolu de pression auquel se situe la mesure differentielle et non pas ?' a la seule différence entre les deux pressions appliquées respectivement aux deux chambres de mesure; - la variation de volume de l'huile remplissant la chambre dtiso- liement9 sous l'effet des variations de températureS introduit nonseulement des erreurs de mesure supplémentaires mais imprime aussi aux membranes des contraintes pouvant aller jusqu'à provoquer leur rupture. De tels dispositifs présentent donc une précision médiocre et nécessitent des étalonnages fréquents. L'invention vise à éliminer tous ces inconvénients. Dans cet esprit, I'invention concerne donc principalement un dispositif de mesure de pression différentielle comportant deux chambres de mesure définies dans un boîtier et un élément de mesure, comme par exemple à jauge de contrainte, caractérisé en ce que lesdites chambres de mesure sont séparées par un unique piston de mesure mécaniquement couplé audit élément de mesure, en ce que, ce dernier étant placé dans une enceinte d'isolement remplie d'un liquide, l'une des chambres de mesure est adjacente à cette enceinte d'isolement et en ce quVau moins une partie de la paroi séparatrice entre l'enceinte d'isolement et ladite chambre adjacente est agencée en poche d'expansion, à volume variable, permettant d'égaliser à tout moment les pressions dans ladite chambre adjacente et dans ladite enceinte d'isolement. Ainsi, les erreurs systématiques dues aux- dispersions caractéristiques des membranes de mesure sont éliminées par construction du fait qu'on n'utilise qu'une seule membrane de mesure recevant directement sur chacune de ses faces les pressions à comparer. La chambre de mesure adjacente et enceinte d'isolement étant ainsi maintenues à la même pression, le couplage mécanique entre le piston de mesure et l'élément de mesure peut etre realisé simplement, par exemple grâce a une simple tige de liaison réunissant ces deux éléments et à une fine membrane séparatrice entre l'enceinte d'isolement et la chambre adjacente, cette membrane étant fixée de façon étanche à ladite tige.Comme il se doit, l'élément de mesure n'a aucun contact avec le fluide du circuit à contrôler mais les effets néfastes de la dilatation de l'huile de la chambre d'isolement sont éliminés par le fait que la membrane séparatrice précitée n'est soumise à aucune contrainte, la pression dans l'enceinte d'isolement étant constamment égale à celle de ladite chambre adjacente en raison de la présence de la poche d'expansion. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages de celle-ci apparaîtront mieux à la lumière de la description qui va suivre de deux modes de réalisation d'un dispositif de mesure de pression différentielle conforme au principe de l'inventions donnée uniquement à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue schématique en coupe d'un premier mode de réalisation dlun dispositif de mesure de pression différentielle conforme à l'invention; - la figure 2 est une vue schématique en coupe d'un second mode. de réalisation. Le dispositif de la figure 1 comporte un boîtier lli renfermant un unique piston de mesure 12 à membrane 12a et un élément de mesure 13. Deux chambres de mesure 14, 15 sont définies à l'intérieur du boîtier ainsi qu'une enceinte - d'isolement 16, remplie d'huile, renfermant ledit élément de mesure.Ce dernier est constitué d'une pièce métallique comportant à sa périphérie une couronne rigide 17 immobilisée dans une logement annulaire du boîtier et reliée par des bras flexibles 19 à une portion centrale 20 prolongée par une tige 21 fixée au centre du piston 12 Au moins une jauge de contrainte 22 est disposée sur un bras flexible 19 ; elle est connectée à des fils électriques, non représentés" accessibles de l'extérieur du boîtier Il. Le piston à membrane 12 sépare les deux chambres de mesure 14 et 15 La chambre 13 est celle qui est adjacente à l'enceinte d'isolement 16 ; elle est donc traversée par la tige 21 et une membrane séparatrice souple 23 est montée de façon étanche entre une paroi fixe 24 du boîtier 11, délimitant en partie la chambre 15 et la tige 21 pour permettre le libre débattement axial de cette dernière. La membrane 23 sépare donc l'enceinte diso- lement 16 de la chambre adjacente 15.La chambre de mesure 14 se prolonge par un moyen de raccordement essentiellement constitué par un orifice 25 tandis que la chambre 15 se prolonge par un moyen de raccordement comprenant un orifice 26, un espace annulaire 27 et des perçages 28. L'ensemble des orifices 25 et 26 constitue donc une prise de pression différentielle pour le raccordement à un circuit de fluide sous pression que l'on désire contrôler. Selon une particularité importante de l'invention, au moins une partie de la paroi séparatrice entre l'enceinte d'isolement 16 et la chambre 15 est agencée en poche d'expansion 30, à volume variable dans les deux sens, c'est-à-dire pouvant se dilater ou se contracter. Dans l'exemple décrit, la poche 30 est largement engagée dans l'enceinte 16 et communique, par des perçages 31 et par l'espace annulaire 27, avec ladite chambre adjacente 15. Dans l'exemple de la figure 1, il s'agit d'une sorte de capsule anéroide, de forme générale annulaire9 ancrée par sa bordure externe à la paroi interne du boîtier 11, de part et d'autre d'une zone annulaire 33 de celle-ci dans laquelle débouchent les perçages 31. Le dispositif spécifiquement décrit en référence à la figure 1 comporte également une seconde poche d'expansion 30a matérialisée par un soufflet plat annulaire dont les deux bords circulaires sont fixés respectivement à la paroi latérale interne du boîtier 11 et à la paroi 24, au voisinage de la membrane 23.L'espace interne de la poche d'expansion 30a est mis en communication avec la chambre adjacente 15 au moyen de trous 35 pratiqués dans la paroi 24. Les poches d'expansion 30 et 30a pourraient aussi être remplacées par un ou plusieurs soufflets cylindriques, chaque soufflet étant fixé par son ouverture à la paroi 24 et communiquant avec la chambre adjacente 15 par un trou 35. I1 est clair que le dispositif qui vient d'être décrit permet une mesure précise de la pression différentielle puisque les deux pressions à comparer sont appliquées dans les chambres de mesure 14 et 15, de part et d'autre d'un même piston de mesure et qu'aucune force n'est susceptible d'être transmise à la tige 21 par l'intermédiaire de la membrane 23 puisque la pression dans l'enceinte d'isolement 16 est toujours égale à la pression dans la chambre adjacente 15,en raison des poches d'expansion 30 et 30a. En particulier, les variations de volume du liquide de l'enceinte d'isolement 16; sous l'effet des variations de température, sont sans effet sur le signal délivré par la jauge de contrainte 22. Dans le mode de réalisation de la figure 2, les éléments de structure analogues portent les mêmes références numériques. Ce pendant, la paroi 24 est supprimée et une partie notable de la paroi séparatrice entre l'enceinte d'isolement 16 et la chambre de mesure adjacente 15 est constituée par plusieurs voiles annulaires déformables rJ.O, 41 et 42, assemblées respectivement deux à deux de façon à définir au moins une large enclave annulaire 45 de ladite chambre adjacente dans ladite enceinte d'isolement9 cette enclave matérialisant la poche d'expansion précitée Plus précisément, le bottier il comporte un prolongement interne cylindrique 46 à l'intérieur duquel est fixée la bordure externe de de la membrane séparatrice 23 et à l'extérieur duquel est fixée la bordure interne 47 du premier voile 40. Sa bordure externe 4S est fixée de façon étanche à la bordure externe 49 du second voile 41 et la bordure interne 50 de ce dernier dernier est fixée de façon étanche à la bordure interne 51 du troisième voile 42 dont la bordure externe 52 est fixée de façon étanche à la paroi interne du bottier Bli. REVENDICATIONS 1. Dispositif de mesure de pression différentielle comportant deux chambres de mesure (14,15) définies dans un boîtier (11) et un élément de mesure (13), comme par exemple à jauge de contrainte, caractérisé en ce que lesdites chambres de mesure sont séparées par un unique piston de mesure (12) mécaniquement couplé audit élément de mesure, en ce que, ce dernier étant placé dans une enceinte d'isolement remplie d'un liquide, rune des chambres de mesure est adjacente à cette enceinte d'isolement et en ce qu'au moins une partie de la paroi séparatrice entre l'enceinte d'isolement et ladite chambre adjacente est agencée en poche d'expansion (30), à volume variable, permettant d'égaliser à tout moment les pressions dans ladite chambre adjacente et dans ladite enceinte d'isolement. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite enceinte d'isolement et ladite chambre adjacente sont en outre séparées par une membrane séparatrice (23) solidaire d'une tige de liaison (21) réunissant ledit piston de mesure (12) et ledit élément de mesure (13). 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite poche d'expansion est largement engagée dans ladite enceinte d'isolement. 4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une poche d'expansion (30) précitée est matérialisée par une capsule anéroYde ou analogue ancrée à une paroi fixe dans laquelle est pratiqué au moins un perçage (31) établissant la communication entre la chambre adjacente (15) précitée et l'intérieur de ladite capsule. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que ladite capsule est de forme générale annulaire et est ancrée à ladite paroi fixe par sa bordure externe. 6. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une poche d'expansion (30a) précitée est matérialisée par un soufflet plongé dans ladite enceinte d'isolement 7. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qulune partie notable de la paroi séparatrice entre ladite enceinte d'isolement (16) et ladite chambre de mesure adjacente (15) est constituée par plusieurs voiles annulaires déformables (40, 41, 42) assemblés deux à deux de façon à définir au moins une large enclave annulaire (45) de ladite chambre adjacente dans ladite enceinte d'isolement, cette enclave matérialisant ladite poche d'expansion.