Brevet FR2531217A1 — publié le 19840203

La présente invention concerne un transducteur destiné à la mesure de la pression d'un fluide, en particulier, un fluide agressif à température élevée. On connait des transducteurs de pression utilisant des extensomètres à fil métallique, à film métallique, à cermet et à semiconducteurs, qui présentent cependant des caractéristiques constructives et fonctionnelles trop liées aux matériaux composant les résistances; c'est pourquoi ces transducteurs ont relativement peu de souplesse d'emploi. Des difficultés importantes naissent également des caractéristiques différentes de déformation'de l'extensomètre et du substrat sur lequel il est placé. Pour remédier à ces Inconvénients, on a utilisé des transducteurs de pression à membrane circulaire en alumine portant des extensométres à résistances sérigraphiées placées vers le centre de la membrane elle- même Un transducteur de ce type est décrit et illustré par exemple dans la demande de brevet italien N O 28 682 A/78, déposée le 12 10 1978 par la compagnie Fabbrica Italiana Magneti Marelli S p A. On trouve cependant dans ce cas des difficultés permanentes impor- tantes provenant du fait de trouver un positionnement des résistances sur le substrat tel qu'on assure une indépendance maximale des déformations provenant de la pression du fluide par rapport aux déformations apparentes résultant par exemple des dilatations des supports d'appui en présence de sollicitations thermiques. Le but principal de la présente invention est donc de réaliser un trans- ducteur capable d'éviter que des déformations apparentes (non provoquées directement par le fluide) résultant par exemple de températures élevées et d'autres sollicitations externes n'influencent les données qui ont été captées, afin d'obtenir des lectures précises. Selon la présente invention, ce but est atteint en fournissant un trans- ducteur capable de mesurer la presston d'un fluide caractérisé en ce qu'il comprend un premier et un-second corps insérés l'un dans l'autre de manière à ménager un interstice dans lequel est introduit le fluide sous pression, le premier de ces corps étant réalisé en une matière malléable en mode élas- tique portant une pluralité d'extensomètres à résistances isolées du fluide et interconnectées électriquement de manière à émettre un signal de sortie qui est fonction de la pression du fluide. Les caractéristiques structurelles et fonctionnelles de la présente invention apparaîtront dans la description qui va suivre d'une forme de réalisation donnée à titre d'exemple non limitatif en référence aux des- sins sur lesquels: la figure transducteur de la figure transducteur de l'intérieur; la figure extensométres; la figure lon la présente alisation; et -_ la figure transducteur de façon externe. 1 est une vue schématique en section longitudinale d'un pression selon la présente invention; 2 est une vue en perspective du substrat par rapport au la figure 1, portant des extensomètres sérigraphies à 3 est un schéma du circuit électrique de connexion des 4 montre schématiquement un transducteur de pression se- invention en section longitudinale et en une seconde ré- est une vue en perspective du substrat par rapport au la figure 4, portant des extensomètres sérigraphies de En référence à la figure 1, un transducteur selon la présente invention indiqué généralement par le numéro de référence 10, est composé d'un corps tubulaire 11 relativement malléable de façon élastique, contenu dans un récipient cylindrique principal 12 recevant du fluide sous pression d'un conducteur axial 13. Le corps 11 de préférence en alumine est fermé à une extrémité par un fond 14 et à l'autre extrémité est relié circonférentiellement à l'em- placement 15 à un embout 16 de support vissé et soudé au récipient 12 Le corps Il définit ainsi avec les parois internes du récipient 12 mêmîe une chambre de réception annulaire 17 pour le fluide sous pression. Les connexions du corps 11 au fond 14 et à l'embout 16 peuvent être réalisées au moyen d'une technique connue de soudure brasure sous vide. Sur les parois internes du corps 11 sont placées des paires d'exten- somètres à résistances 18, 19 (figure 2) reliées électriquement en un pont de Wheatstone comme montré à la figure 3, de manière que les résis- tances soumises au même type de déformation soient insérées dans des bran- ches opposées du pont. De tels extensométres 18, 19 sont appliqués en film sur les parois par la technique sérigraphique en utilisant des pates résistantes qui peuvent être mises en oeuvre jusqu'à 400 'C. Une application d'un transducteur réalisé selon la présente invention est par exemple la suivante. Le transducteur 10 est inséré dans un système contenant un fluide à une certaine température, par exemple, 3500 C, dont on doit mesurer la pres- sion. Le fluide, par le conducteur 13, pénètre dans la chambre 17, comprime et déforme les parois latérales du corps 11 qui maintiennent leurs carac- téristiques de malléabilité élastique même à la température élevée. Les extensomêtres 18, 19 placés sur ces parois entrent en tension en faisant varier leur résistance électrique et de manière en soi connue é- mettent un signal proportionnel à la variation de la résistance Ce si- gnal détermine la mesure de la pression lue sur un instrument relié fonc- tionnellement au transducteur par l'intermédiaire d'un connecteur d'un type en soi connu désigné généralement par le numéro de référence 20. L'avantage d'un tel transducteur de pression par comparaison avec la technique connue est déterminé en premier lieu par le fait que les paires d'extensomètres 18, 19 placés sur le corps cylindrique Il comme illustré précédemment ne sont pas influencés le moins du monde par des déformations apparentes résultant des dilatations des parties de liaison et de support ( 14, 15, 16). Très importante aussi est la constitution de la chambre 17 d'un vo- lume minime qui permet avec une introduction insignifiante de fluide d'a- voir rapidement une mesure prompte et précise. En outre, la pression du fluide qui est mesurée peut être très éle- vée dans cette première réalisation puisque le corps 11 en alumine a une charge de rupture élevée à la compression. La figure 4 montre une autre forme possible de réalisation de la pré- sente invention o les mêmes pièces ou les pièces équivalentes sont in- diquées par les mêmes numéros de référence, majorés de 100 La différence principale entre les deux réalisations est représentée par une buse 121 ayant des trous radiaux 122, qui permet l'alimentation en fluide vers l'in- térieur du corps tubulaire 111, plus précisément dans l'interstice 117 que la buse 121 délimite avec la paroi interne du corps 111 même. Dans cette seconde forme de réalisation, les pressions en jeu doivent être nécessairement faibles puisque les parois du corps tubulaire 111 sont sollicitées en traction, la matière utilisée ayant une valeur plus faible de charge de rupture, en présence de cette sollicitation. Il est important de noter que dans la première forme de réalisation les parois du récipient principal 12 remplissent une fonction distincte et contiennent le fluide sous pression, tandis que dans la seconde réalisation les mêmes parois du récipient 112 ne sont pas en contact avec le fluide sous pression mais seulement isolent et protègent les extenso- mètres 118, 119 de l'ambiance externe. Le positionnement des extensomètres est également caractéristique é- tant donné que dans la première forme de réalisation ces extensomètres 18, 19 sont placés à l'intérieur du corps tubulaire 11, tandis que dans la seconde réalisation les paires d'extensomnètres 118, 119 sont placées sur les parois externes du corps 111 de manière à être isolées du fluide sous pression. REVENDICATIONS 1 Transducteur de mesure de la pression d'un fluide, caractérisé en ce qu'il comprend un premier ( 11) et un second ( 12) corps introduits l'un dans l'autre de manière à ménager un interstice ( 17, 117) dans lequel est introduit le fluide sous pression, le premier corps ( 11) étant fait d'une mati re malléable en mode élastique et portant une pluralité d'extensomètres à résistances ( 18, 19) isolées du fluide et interconnectées électrique- ment de manière à émettre un signal de sortie qui est fonction de la pres- sion du fluide. 2 Transducteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le pre- mier corps ( 11) est creux et se trouve dans le second ( 12) et en ce que les extensomètres ( 18, 19) sont appliqués sur la paroi interne de la cavité du premier corps ( 11). 3 Transducteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le pre- mier corps ( 11) est creux de manière à contenir le second corps ( 12) et porte sur la paroi externe lesdits extensomètres ( 118, 119), un troisième corps étant en outre prévu a l'extérieur pour la réception des deux premiers corps. 4 Transducteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier corps ( 11) de forme tubulaire porte des extensomâtres ( 18, 19) sur ses parois internes, est fermé à une extrémité par un fond ( 14) et est relié rigidement et circonférentiellement à l'autre extrémité à un em- bout ( 16) connecté au second corps ( 12) dans lequel le premier corps ( 11) est introduit et délimite ledit interstice alimenté par un conducteur re- çu axialement dans le second corps ( 12)o Transducteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le pre- mier corps ( 11) de forme tubulaire porte sur ses parois externes des ex- tensomètres ( 118, 119), est fermé à une extrémité par un fond ( 14) et est relié à l'autre extrémité rigidement et circonférentiellement à un embout ( 16) connecté au second corps ( 12) qui, introduit dans le premier corps ( 11),délimite ledit interstice alimenté par un conducteur reçu axialement dans le second corps ( 12), un troisième corps tubulaire reliant les deux corps mentionnés étant également prévu.