Brevet FR2535456A1 — publié le 19840504

Tubes de Bourdon. La présente invention concerne des tubes de Bourdon et, de façon plus spécifique la fabrication de tubes de Bourdon et leur application à des dispositifs sensibles à la tempé- rature ou sensibles à un déplacement de fluide. Les tubes de Bourdon, habituellement métalliques et en forme de C, sont bien connus pour mesurer des pressions de fluide qui montent et qui baissent en courbant le C à une configuration plus ouverte ou plus fermée, et ils sont. également utilisés pour mesurer des températures, ce qui déplace plus ou moins de fluide dans le tube, courbant à nouveau le C Les sections transversales des tubes de Bourdon peuvent être elliptiques ou en forme d'ovale aplati, les parois plates étant bien espacées pour procurer un volume interne important pour différencier les pressions de gaz, interr et externe-(ambiante) En variante, on peut utiliser des sec- tions en D rme d'ovale aplati ayant un espacement de parois minimal, le tube état alors rempli de liquide pour mesurer un déplacement de fluide; par exemple, un détecteur de température peut être raccordé par un tube de petit alésage à un tube de Bourdon rempli de liquide pour procurer un corps clos de liquide, qui fait s'ouvrir ou se fermer le tube de Bourdon en forme de C lorsque la température du détecteur, qui contient une quantité relativement grande de liquide, monte ou descend. En particulier dans le cas o ils sont remplis de liquide, les tubes de Bourdon doivent être produits avec des tolé- rances serrées, de façon précise et sans défaut, ce qui bien entendu implique des coûts de production relativement élevés Par ailleurs, la majorité des tubes de Bourdon des deux types précités présentent des inconvénients, par exem- ple le positionnement des raccords des tubes de petit alésage, le manque de souplesse dans leur structure, et la production d'une sortie de déplacement non linéaire lors de la déformation du C. C'est un but de la présente invention de procurer un procé- dé amélioré pour former un tube de Bourdon destiné à être rempli de liquide C'est un autre but de la présente inven- tion de procurer un-tube de Bourdon amélioré, qui dérive une sortie pratiquement linéaire des mouvements de déformation du tube en forme de -C et soit aisément adaptable en service. En conséquence, la présente invention procure un procédé pour produire un tube de Bourdon destiné à être rempli de liquide, dans lequel on forme deux bandes métalliques simi- laires et de préférence plates, transversalement en forme générale de C, l'une des bandes étant logée dans l'autre, une ouverture de préférence centrale traversant au moins l'une des bandes à angle effectivement droit par rapport aux axes longitudinal et transversal de cette bande, et dans lequel on soude ou on rend par ailleurs hermétiques les bords longitudinaux et transversaux adjacents des bandes pour former une chambre hermétique de capacité minimale et accessible à travers l'ouverture. De préférence, les deux bandes métalliques comportent une ouverture centrale traversante, et un tube de petit alésage est soudé dans chaque ouverture, ces tubes de petit alésage étant coaxiaux dans le tube de Bourdon terminé, un tube étant prévu pour faire le vide dans le dispositif et le remplir de liquide et l'autre tube étant prévu pour être raccordé à un détecteur de température rempli de liquide. En outre, cette invention procure un dispositif de mesure à tube de Bourdon, comportant un tube de Bourdon rempli de liquide fixé en son centreoû des raccords sont prévus pour le remplissage et pour le raccordement à un détecteur de tempé- rature ou de pression, un élément de flexion s'étendant entre les extrémités du tube de Bourdon en forme de C, et un poussoir coopérant avec l'élément de flexion, la disposi- tion étant telle que la dilatation ou la contraction du tube de Bourdon procure une sortie de déplacement de préféren- ce linéaire en fonction des élévations et des diminutions de pression à l'intérieur du tube Sous une forme préférée, le tube de Bourdon se présente comme il est défini dans les deux paragraphes précédents. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la descrip- tion détaillée, donnée ci-après à titre d'exemple seulement, d'une réalisation préférée, en liaison avec le dessin joint, sur lequel la figure 1 est une vue schématique en élévation latérale montrant un dispositif à tube de Bourdon rempli de liquide selon l'invention, pour la mesure-des températures; les figures 2 à 6 sont des vues schématiques montrant les stades de l'assemblage d'un tube de Bourdon, la figure 3 étant une coupe d'une bande à grande échelle; la figure 7 est une vue en élévation montrant le dispositif à tube de Bourdon plus en détail; et la figure 8 est une coupe selon la ligne VII-VIII de la figure 7. La figure 1 du dessin joint montre schématiquement un dispo- sitif à tube de Bourdon pour la mesure des températures, selon l'invention Le idispositif comporte un tube de Bourdon en forme de C 10 monté dans un bloc de fixation 11, à tra- vers lequel passent des tubes de raccordement capillaires ou de petit alésage 12 et 13 pour pénétrer dans le tube de Bourdon 10 Le tube de petit alésage 12 est raccordé à un détecteur de température 14 et le tube de petit alésage 13 est prévu pour faire le vide dans le système et le remplir Le tube de Bourdon 10 est destiné à 8 tre rempli de liquide, définissant un volume minimal, et le système est complété par le tube 12 conduisant au détecteur de température 14, lequel contient une quantité de liquide relativement importante On peut utiliser la plupart des liquides conventionnels, tels qu'un fluide a O silicon Es ou du toluène, pour remplir le système après y avoir fait le vide de laimanière habituelle. Lorsqu'on chauffe ou qu'on refroidit le détecteur 14, le tube de Bourdon 10 s'incurve pour prendre une forme en C plus ouverte ou plus fermée, et les mouvements des supports 15 aux extrémités du tube de Bourdon actionnent un élément de flexion 16 pour déplacer un poussoir 17 d'une manière qui est plus ou moins linéaire en fonction de l'augmentation et de la diminution de la température contrôlée par le détecteur 14. Selon une première caractéristique de la présente invention, le tube de Bourdon 10 est produit comme il va maintenant être décrit en se reportant aux figures 2 à 6. La figure 2 montre l'une d'une paire de bandes métalliques 18, 19, chacune ayant une section transversale représentée à grande échelle sur la figure 3 Chaque bande métallique présente sur ses bords longitudinaux- des chanfreins 20 et une ouverture traversante 21 est alésée dans le centre de chaque bande perpendiculairement aux axes,longitudinal et transversal, de celle-ci En se reportant à la figure 3, on notera que deux évidements longitudinaux 22 peuvent (faculta- tivement) être prévus dans le but de produire des distribu- tions de contrainte désirées dans les bandes lors de la déformation ultérieure du tube de Bourdon. Les deux bandes 18 et 19 sont ensuite courbées autour de mandrins appropriés pour obtenir la forme générale de C représentée sur les figures 4 et 5, et les tubes capillaires ou de petit alésage 12 et 13 sont soudés dans les ouvertures 21- des bandes respectives Les bandes en forme de C sont alors logées l'une dans l'autre et soudées, d'abord le long de chaque paire de bords longitudinaux 23, au moyen d'un équipement à bride tournante, et ensuite selon chaque bord terminal 24, par exemple par un processus d'arc sous argon, pour former l'ensemble initial de tube de Bourdon représenté sur la figure 6 Cet ensemble initial est ensuite fixé, par soudage à l'intérieur du bloc de fixation 11, comme on le voit plus clairement sur les figures 7 et 8, et les supports sont soudés aux extrémités du tube L'ensemble est ensui- te soumis à un traitement thermique pour développer les caractéristiques mécaniques requises L'ensemble de tube de Bourdon es:t complété en faisant le vide par l'inter- médiaire du tube capillaire 13 et ensuite en le remplissant de liquide à travers ce tube Lorsque le remplissage du système est terminé, y compris celui du détecteur de tempé- ratures 14 (figure 1), le tube capillaire 13 est hermétique- ment fermé, de sorte qu'un ysatème clos est défini à l'in- térieur du tube de Bourdon et s'étend à travers le tube capillaire 12 jusqu'au détecteur 14. Pour compléter le disposeiti, l'élément de flexion métalli- que 16 est fixé aux supports 15, et l'ensemble de tube de Bourdon est monté sur la base 26 d'un boîtier 27 Une tige- poussoir 17 s'étend à travers un guide 28 dans la partie supérieure 29 du bottier. L'extrémité inférieure cylindrique 30 de la tige-poussoir 17 coopère avec l'élément de flexion 16 et, en fonctionne- ment, lorsque le tube de Bourdon se déforme pour prendre une position plus ouverte ou plus fermée, la tige-poussoir 17 est déplacée vers le haut et vers le bas Pendant ce déplacement, les extrémités de l'élément de flexion 16 s'enroulent sur des rouleaux 31 portés sur les extrémités et s'en déroulent, et elles entourent plus ou moins l'extrémité inférieure 30 de la tige-poussoir 17 Il n'y a pratiquement pas de frottement Par ailleurs, on obtient un déplacement du poussoir qui est presque linéaire en fonction de l'augmentation et de la diminution de la température détectée par le détecteur 14 On peut faire des réglages, par exemple en changeant la longueur de l'élément de flexion ou en modifiant la position de la tige-poussoir 17 pour modifier le mouvement relatif du tube de Bourdon et du poussoir. Qn peut employer d'autres tubes de Bourdon dans le disposi- tif représenté sur les figures 1, 7 et 8, mais le procédé décrit pour fabriquer les tubes de Bourdon procure plu- sieurs avantages Par exemple, les conditions d'épaisseur et de s'urface des bandes métalliques peuvent être contrô- -lées de façon précise, on peut utiliser une large plage d'alliages pouvant être soumis à des traitements thermi- ques>, le procédé de fabrication n'introduit pas de con- traintes élevées et la présence du tube capillaire 13 élimine la nécessité d'un raccord en T, qui est habituelle- ment incorporé dans des systèmes de ce type. L'ensemble de tube de Bourdon décrit en se reportant aux figures 2 à 6 peut être incorporé dans d'autres dispositifs, et on peut apporter d'autres modifications sans s'écarter 3 de la portée de l'invention Par exemple, le tube de Bourdon peut être fixé par une extrémité, et les mesures peuvent provenir du déplacement de l'autre extrémité Dans une autre modification, l'élément de flexion 16 est disposé pour actionner un:iÉterrupteur, par exemple un micro-interrupteur, et on peut régler le différentiel de commutation en réglant la longueur de l'élément de flexion. Revendications. 1 Procédé pour produire un tube de Bourdon ( 10) destiné à être rempli de liquide, caractérisé en ce qu'on forme deux bandes similaires ( 18, 19) à une forme générale de C, l'une des bandes ( 19) étant logée dans l'autre ( 18), une ouverture ( 21) traversant au moins l'une des bandes, et en ce qu'on rend hermétiques les bords longitudinaux et transversaux adjacents ( 23, 24) des bandes pour former une chambre hermétique de capacité minimale et accessible à travers cette-ouverture. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les bandes ( 18, 19) sont des bandes métalliques plates, et que l'étanchéité est réalisée par soudage. 3 Procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que l'ouverture ( 21) est centrale et fait avec les axes,longitudinal et transversal,de ces bandes ( 18, 19) des angles effectivement droits. 4 Procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que les deux bandes ( 18, 19) présentent une ouverture traversante centrale ( 21) et qu'un tube de petit alésage ( 12, 13) est raccordé de façon étanche dans chaque ouverture, les tubes de petit alésage étant coaxiaux dans le tube de Bourdon terminé, un tube ( 13) étant prévu pour faire le vide dans le dispositif et le remplir de liquide, et l'autre tube ( 12) étant prévu pour être raccordé à un détecteur de températuresrempli de liquide. Procédé selon llune quelconque des revendications précé- dentes, caractérisé en ce qu'au moins un évidement longitu- dinal ( 22) est formé dans une face d'au moins l'une des bandes ( 18, 19) pour améliorer la distribution des contrain- tes lorsque les bandes se déforment. 6 Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que deux évidements longitudinaux ( 22) sont formés dans les faces extérieures des deux bandes. 7 Dispositif de mesure à tube de Bourdon, caractérisé en ce qu'il comporte un tube de Bourdon en forme générale de C ( 10) destiné à être rempli de liquide et fixé en un point ( 11), dans lequel des raccords ( 13, 12) sont prévus pour le remplissage et pour le raccordement à un détecteur de tempé- raturesou de pression, un élément de flexion ( 16) s'étendant entre les extrémités du tube de Bourdon, et un poussoir ( 17) coopérant avec l'élément de flexion, la disposition étant telle que la dilatation ou la contraction du tube de Bourdon procure une sortie de déplacement désirée lors des augmenta- tions et des diminutions de pression à l'intérieur du tube. 8 Dispositif de mesure selon la revendication 7, caractérisé en ce que le tube de Bourdon est fixé en son point central ( 11). 9 Dispos&>tif de mesure selon la revendication 7 ou la reven- dication 8, caractérisé en ce que la sortie de déplacement désirée est linéaire, 10 Dispositif de mesure selon l'une quelconque des reven- dications 7 à 9, caractérisé en ce que le tube de Bourdon ( 10) est un tube de Bourdon -produit selon la revendication 1.