Brevet FR2542445A1 — publié le 19840914

La présente invention concerne le domaine de la mesure et du test, et en particulier les manomètres à fluide comportant un amortissement des vibrations de fluide. Les instruments de mesure, et en particulier les manomètres et analogues contenant un remplissage d'huile sont largement utilisés et sont disponibles dans le com- merce auprès de divers fabricants Les raisons spécifi- ques pour choisir ou exiger un manomètre à remplissage d'huile à la place d'un manomètre à sec ou à vide varient, mais sont généralement attribuées à la protection du méca- nisme opérant contre la corrosion et/ou aux vibrations ou pulsations de fonctionnement auxquelles l'instrument est soumis Des manomètres de ce type illustrant l'art anté- rieur sont enseignés dans les brevets US no 2 773 388, 3 080 758, 3 370 470, 3 712 138, 3 874 241, 3 938 393, 3 990 306, 3 701 284 et 4 214 466. L'exigence supplémentaire évidente en matière de structures à remplissage de liquide est la présence d'une enceinte étanche aux fuites, le carter devant présenter une faculté de mise à l'atmosphère En fait, pour s'adap- ter aux changements volumétriques d'un remplissage de liquide du fait d'écarts de la température et/ou de la pression barométrique dans le voisinage du carter, une sorte d'ouverture de reniflard ou autre compensation est nécessaire pour éviter d'affecter désavantageusement la précision de l'instrument En outre, les structures de carters antérieurs pleins sont largement dictées par la norme de l'American National Standard Institute (ANSI) B 40 1-1974, section 3 1 1 2 exigeant que la structure postérieure d'un manomètre à face antérieure pleine soit capable de libérer la pression accumulée dans le carter. Un problème associé aux structures à remplissage de liquide est la volonté de minimiser la profondeur du carter tout en prévoyant à la fois un volume de compensa- -2- tion approprié et une faculté de libérer la pression dans le cas o une surpression excessive règne à l'intérieur du carter On a utilisé à cet effet des diaphragmes agen- cés pour procurer une poche d'air fermée mais, du fait du jeu ou du gauchissement du diaphragme rencontré après le montage, la fiabilité fonctionnelle de ces structures de l'art antérieur s'est avérée en de çà des espérances Mal- gré la mise en évidence du problème, aucune solution n'a jusqu'à présent été trouvée. La présente invention concerne les instruments de mesure, et plus particulièrement les structures de carter de mesure pour manomètre à remplissage de liquide procu- rant une fiabilité accrue de la compensation de tempéra- ture face aux changements de volume induits du remplissage de liquide, tout en procurant une faculté de libérer la pression en cas de présence de surpressions excessives. A cet effet, selon la présente invention, il est prévu un couvercle postérieur du carter de manomètre, sur lequel un diaphragme a préalablement mis sous tension en étant étanche à la pression et espacé par rapport à la face intérieure du couvercle, pour ainsi définir entre les deux un volume d'air emprisonné Une bague s'étendant latéralement à partir de la face du couvercle présente autour de sa circonférence un évidement destiné à recevoir le diaphragme mis sous tension préalable, et permet à la tension du diaphragme d'être accrue au cours du position- nement du diaphragme par coopération par frottement à l'intérieur du carter. Ainsi, un objet-de l'invention est de proposer un nouveau compensateur de température pour manomètre à rem- plissage de liquide, qui permet la compensation fiable des changements de volume induits par la température imposés au remplissage de liquide. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description suivante, faite en référence aux dessins anne- xés, sur lesquels: - -3- La Figure 1 est une élévation en coupe partiel- lement éclatée d'un carter de manomètre selon la présente invention, dans une position préalable au montage; La Figure 2 est une élévation en coupe partielle du carter de manomètre de la Figure 1, après l'assemblage, Les Figures 3, 4 et 5 sont des vues partielles agrandies de la partie supérieure de la Figure 2, illus- trant d'autres formes de réalisation de l'invention. En référence aux Figures 1 et 2 des dessins, est illustré un carter de manomètre 10 en forme de tourelle plus ou moins conventionnel formé d'une composition de ma- tière plastique phénolique, de polypropylène, ou autre matière plastique du commerce appropriée Le carter pré sente une structure antérieure pleine dans laquelle une paroi intermédiaire 12 sépare un compartiment antérieur 14 d'un compartiment postérieur 16 auquel est fourni un rem- plissage de fluide (non représenté) Une pluralité de bos- sage 18 pour boulons, espacés autour de la périphérie ar- rière, permettent un montage pratique du manomètre de manières diverses, qui sont connues en elles-mêmes. Une plaque de cadran 20 est abritée dans le com- partiment antérieur 14 et est fixée par des vis 22 à la face ou paroi antérieure 12 Un arbre d'aiguille 24 s'étend centralement à travers une ouverture 23 de la paroi et supporte une aiguille 26 destinée à se déplacer par rapport à des valeurs de pression graduées prévues sur la plaque de cadran Une fenêtre 28 ferme le compartiment antérieure et est enserrée de façon étanche à la pression contre un joint d'étanchéité torique 30 au moyen d'une bague en biseau filetée 32 reçue dans un taraudage 34 du carter Le compartiment postérieur 16 abrite un élément sensible à la pression tel qu'un tube de Bourdon 36 com- portant une douille d'entrée 38 pour la réception du fluide fourni pour lequel doivent être obtenues de mesures de pression La douille 38 est fixée, par exemple par -4- soudage, sur une plaque de montage 40 ellemême fixée à la paroi 12 par les vis 22 Par l'intermédiaire d'un mouvement d'engrenages (non représenté), l'arbre d'aiguille 24 est entraîné en réponse au déplacement du bout du tube 36, de manière conventionnelle L'ouverture 42 du carter qui en- toure la tige de douille 38 du tube de Bourdon est rendue étanche par un joint d'étanchéité spongieux comprimé 44. Une bague d'étanchéité torique 45 peut également être mon- tée dans une rainure 47. Le présent couvercle de compensation 48 est cons- titué d'une plaque postérieure annulaire 50 en métal ou en matière plastique, sensiblement plane, qui présente à pro- ximité de sa périphérie un bossage annulaire 52 s'étendant latéralement sur une distance Y à partir de la surface in- térieure de la plaque postérieure La surface circonféren- tielle 54 du bossage 52 présente une dépouille ou surface rentrante vers l'intérieur selon un angle e, qui est réunie à la surface de la plaque en un rebord périphérique 56 Un diaphragme élastique mince 58 est agencé pour être monté sous une tension préalable transversalement au bossage 52 et présente autour de sa périphérie 60 une épaisseur trans- versale plus importante Un petit trou 62 traversant la plaque 50 définie un raccordement de reniflard entre le volume emprisonné et l'atmosphère. La réalisation du présent couvercle de compensation comprend le fait de pré-étirer le diaphragme 58 au-dessus de la face du bossage annulaire 52 jusqu'à ce qu'il soit disposé de la manière illustrée sur la Figure 1, en lais- sant une distance latérale X entre le bord du diaphragme et la face intérieure du rebord 56 La périphérie circonféren- tielle 60 du diaphragme est dimensionnée de manière à être soumise à une coopération par frottement avec la périphérie intérieure 49 de l'ouverture 46 au cours du montage Ainsi, grâce à ceci, le diaphragme voit sa tension augmenter lors- que son bord est forcé vers l'arrière pour venir en contact -5- avec le rebord 56 et rendre nulle ou réduire la distance X, vers la position illustrée sur la Figure 2 Ceci a pour conséquence une tension analogue à celle d'un tambour de la surface du diaphragme 50, la valeur de la tension d'éti- rement étant principalement fonction de la distance X ini- tiale ainsi que de la force de frottement vers la droite exercée contre la périphérie du diaphragme lors du montage. Du fait de la dépouille selon un angle e, le bord d'étanchéité du diaphragme est en fait autorisé, au cours du montage, de s'échapper dans la partie la plus large de l'espace périphérique au niveau du rebord 56, tout en favo- risant simultanément l'étanchéité avec celui-ci Simulta- nément, si une surpression règne à l'intérieur du carter, le couvercle, qui n'est maintenu en place que par frotte- ment, peut facilement être expulsé de la manière représen- tée en traits mixtes sur la Figure 2. En référence aux Figures 3 à 5 sont illustrées d'autres structures de la plaque formant couvercle 50 qui, sur la Figure 3, comprend une nervure annulaire tronconi- que 64 présentant une dépouille selon un angle e rempla- çant le bossage 52 de la forme de réalisation précédente. Une pluralité de nervures de renforcement radiales 66 sont prévues pour renforcer le bossage 52 Sur la Figure 4, la nervure 64 présente une conicité convexe à sa circonféren- ce, et sur la Figure 5, une conicité concave à sa circon- férence. La description ci-dessus enseigne une nouvelle structure de couvercle pour manomètre à remplissage de liquide capable de facilement s'adapter aux changements de volume induits par température à l'intérieur du carter du manomètre Du fait de la tension de pré-étirement exercée sur le diaphragme 58, en combinaison avec la dépression circonférencielle prévue sur la bague de support 52, le diaphragme est en permanence sous tension pour conserver un espace d'air de volume prédéterminé entre le diaphragme 2.542445 -6- et la plaque de couvercle 50 Lorsqu'un fluide situé à l'intérieur du carter est soumis à une dilatation induite par température, la dilatation est compensée par le dépla- cement du diaphragme vers la plaque postérieure 50 Du fait que le diaphragme est sous tension, les problèmes précédents associés au jeu ou au gauchissement rencontrés dans les structures de l'art antérieur sont résolusd'une manière simple mais de fonctionnement efficace pour que sa fiabilité soit assurée en cas de besoin. De nombreuses modifications pourront être appor- tées à la structure ci-dessus, et des formes de réalisa- tion très diverses de l'invention pourront être mises en oeuvre sans sortir de son cadre, les exemples données étant à considérer comme non limitatifs. 2 542445 7- REVENDICATIONS 1. Manomètre à remplissage de fluide, comprenant un élément sensible à une condition ( 38), agencé pour en- gendrer un déplacement en réponse à des changements de la condition auxquels il est sensible, des moyens de sortie ( 24) reliés opérationnellement à l'élément sensible à la condition, destinés à représenter la position du déplace- ment de celui-ci, un carter de manomètre ( 10) abritant l'élément sensible à la condition ( 38) et les moyens de sortie ( 24), et présentant un volume interne agencé pour contenir le remplissage de-fluide, et des moyens-de com- pensation pour compenser la dilatation induite par tempé- rature du remplissage de fluide, caractérisé en ce que les moyens de compensation comprennent: (a) une plaque de couvercle ( 48) agencée pour être reçue dans une ouverture ( 46) ménagée à l'arrière du carter ( 10); (b) une bague ( 52) s'étendant latéralement en s'éloignant de la face intérieure de la plaque de couver- cle et présentant une dépouille rentrante ( 54) sur sa sur- face circonférencielle, s'étendant de l'extrémité distante de la bague ( 52) vers la face intérieure de la plaque de couvercle; et (c) un diaphragme ( 58) monté transversalement sous tension par dessus la bague, sur la surface circonfé- rencielle de celle-ci, pour définir un espace fermé contenu entre la plaque de couvercle ( 48), le diaphragme ( 58) et la bague ( 52). 2. Manomètre selon la revendication 1, caractérisé en ce que la périphérie du diaphragme ( 58) est repliée sur la surface circonférencielle de la bague ( 52) pour réaliser ladite tension, le diamètre extérieur du diaphragme à sa circonférence étant dimensionné pour assurer une coopération par frottement avec la périphérie intérieure ( 49) de l'ouver- ture ( 46) de plaque de couvercle ménagée dans le carter. -8- 3. Manomètre selon la revendication 2, caractérisé en ce que la périphérie-du diaphragme ( 58) à sa surface circonférencielle se termine en un bord ( 56) espacé d'une distance prédéterminée (X) par rapport à la surface inté- rieure du couvercle ( 48) lorsqu'il n'est pas monté sur le carter, et en ce qu'elle est agencée pour être soumise à un déplacement vers ladite face du couvercle au cours du montage sur le carter, pour accroître ladite tension.