Brevet FR2537278A1 — publié le 19840608

MANOMETRE-TRANSUIETTEUss. La présente invention concerne les manomètres-transmetteurs,c'est- -à-dire en fait les dispositifs qui permettent de mesurer la pression d'un fluide, ou ses variations de pression en un point donné et d e pouvoir transmettre le résultat de la mesure à un autre endroit éloigné du premier. Cette invention concerne plus particulièrement les manomètresayant une cavité déformable sous l'action des variations de pression cette cavité étant plus connue sous le nom de tube de bourdon. On connaît déjà des manomètres du type à tube de bourdon comprenant une cavité oblongue, de section généralement sensiblement rectangulaire, dont la longueur est supérieure à la largeur. Cette cavité est fixée à l'une de ses extrémités, et comporte des moyens d'amener du fluide dont il est nécessaire de mesurer la pression L'autre extrémité libre de la cavité est obturée, ce qui en fait une cavité étanche vers l'extérieur pour notre alimentée que par le fluide sous pression. Cette cavité affecte une forme courbée, généralement sensiblement circulaire, avec un centre de courbure. Il est bien évident que cette cavité courbée de façon que le grand côté de la cavité soit perpendiculaire au plan dans lequel cette cavité est courbée, peut recouvrir une partie de circonvò- lution, ou même, dans certains cas, faire plusieurs circonvolutions afin, par exemple, dé réduire l'encombrement- que donne ce tube de bourdon. Un tel tube de bourdon fonctionne de façon très simple, c'est-à-dire lorsqu'une variation de pression du fluide alimentant cette cavité intervient, le tube de bourdon se déforme, et son extrémité libre la plus éloignée de celle qui est maintenue fixe, se déplace. Dans ce cas, alors, on couple cette extrémité libre, par tout moyen par exemple du type embiellage mécanique, avec une aiguille indicatrice rotative autour d'un axe, se déplaçant en regard d'un cadran. Par référence au cadran, on peut ainsi connaître la valeur du déplacement de l'extrémité du tube de bourdon et le déplacement de cette extrémité de l'aiguille, indique la variation de pression qu'a subi le fluide appliqué à l'entrée du manomètre. Cette configuration d'aiguille couplée avec l'extrémité du tube de bourdon n'est bien sûr concevable que si cette aiguille est disposée à proximité du tube de bourdon. Or, dans certains cas, il est nécessaire d'obtenir la valeur de la pression mesurée par un tel manomètre, en d'autres endroits, qui peuvent être très éloignés de celui où est disposé ia manomètre. II est inconcevable d'utiliser une transmission par bielle mécanique, et, dans ce cas, on utilise des capteurs de déplacement de l'extre- mité du tube de bourdon pouvant donner en sortie des informations sous forme électrique ou même optique représentatives du déplacement de cette extrémité et donc de la variation de pression. Les informations peuvent être transportées très facilement par des câbles électriques ou optiques sur des distances très grandes. On connaît ainsi un mode de réalisation d'un tel manomètre qui couple l'extrémité du tube de bourdon avec un capteur par exemple à effet Hall. Par contre, on ne connaît pas de manomètre qui puisse mesurer les variations de pression et les afficher à la fois sous forme analogique, par exemple, au moyen d'une aiguille sur le site et à grande distance du lieu de la mesure de la pression. En effet, ceci est impossible, car pour obtenir une mesure valable par l'intermédiaire d'un embiellage mécanique, il est nécessaire d'avoir une amplitude du déplacement de l'extrémité du tube de bourdon qui soit importante, mais, par contre, pour mesurer le déplacement par capteur électro-magnétique, optique, etc... il faut que cette extrémité ne se déplace que d'une petite amplitude. La présente invention a pour but de réaliser un manomètre-trans metteur qui permette d'atteindre ces deux objectifs mention nes ci-dessus, tout en palliant les inconvénients des transmetteurs selon l'art antérieur. Plus précisément, la présente invention a pour objet un manomètre -transmetteur caractérisé par le fait qu'il comporte au moins un tube de bourdon courbé sensiblement suivant une courbe circu - laire dont une extrémité est fixée à une embase, des moyens d'alimentation en fluide de l'intérieur dudit tube de bourdon, un bras de report de l'extrémité libre dudit tube de bourdon fixé sur cette dite extrémité sensiblement, suivant un rayon de courbure dudit tube de bourdon, un capteur de déplacement, disposé sensiblement au centre de courbure du dit tube de bourdon et des moyens de coopération du dit capteur avec ledit bras de report, pour mesurer le déplacement du dit bras de report au niveau du dit centre de courbure. Selon une autre caractéristique de la présente invention ledit capteur est un capteur à effet Hall apte à coopérer avec un aimant disposé sur ledit bras de report. Selon une autre caractéristique de la présente invention, le mano mètre comporte des moyens pourcfaire varier la tension d'alimenta tion du dit capteur en fonction de la variation d'aimantation du dit aimant disposé sur le bras de report. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront au cours de la description suivante donnée en regard des dessins annexés à titre illustratif mais nullement limitatif, dans lesquels - les figures 1 et 2 représentent sous forme schématique en deux vues, de dessus et de face, un mode de réalisation d'un manomètre -transmetteur selon l'invention. - la figure 3 représente un schéma permettant de comprendre le fonctionnement du manomètre selon les figures 1 et 2, et permettant, de plus, de faire apparaître les avantages de celui-ci, par rapport à ceux de l'art antérieur. - la figure 4 représente en partie un mode de réalisation d'un manornètre selon l'invention perfectionné par rapport à celui des figures 1 et 2 et, - la figure 5 représente la partie électrique du mode de réalisation du transmetteur selon les figures 1 et 2 ou 4. L'ensemble des figures annexées à la présente description ne représente qu'un même manomètre transmetteur, et, en conséquence, les mêmes références désignent les mêmes éléments ou moyens. En revenant plus particulièrement aux figures 1 et 2, celles-ci représentent en vue schématique de dessus et de face, un mode de réalisation d'un manomètre-transmetteur. Il comporte dans une embase 1 ou boîtier, un tube de bourdon 2 dont une extrémité 3 est fixée rigidement par un moyen de passage étanche 4 à l'embase 1. Le tube de bourdon 2 est constitué par une cavité oblongue 5 affectant une forme~ circulaire centrée sur le point de courbure 6. La cavité 5 à l'extrémité 3 du tube de bourdon 2, communique par un tube capillaire 6 à une source de fluide, non représentée, dont il est nécessaire de mesurer la pression ou les variations de pression. L'autre extrémité 7 de la cavité 5 correspondant à l'extrémité libre 8 du tube de bourdon 2 la plus éloignée de lsextrémité fixe 3 est fermée par tout moyen, et notamment par exemple par un bouchon 9. Sur ce bouchon 9 est fixé rigidement une extrémité 10 d'un bras de report 11. L'autre extrémité 12 de ce bras 11 passe sensiblement par le centre de courbure 6 de la cavité 5, ou plus généralement du tube de bourdon 2. Avantageusement, le bras 11 est constitué de deux demi bras 13, 14 pouvant être déplacés l'un par rapport à l'autre, pour obtenir une longueur déterminée de ce bras. Ces deux demi bras peuvent être solidarisés l'un à l'autre par tout moyen de fixation, comme par exemple les vis 15 quand le bras à la longueur voulue. Le manomètre comporte en outre un capteur de déplacement 20 solidaire de l'extrémité 12 dú bras 11. Ce capteur est fixé par rapport à l'embase 1, et coopère par un moyen sensible 21 avec un élément sensible complémentaire 29 fixé sur l'extrémité 12 du bras 11. Cet élément 29 se déplace par rapport à la partie sensible 21 qui est centrée sur un axe 22 passant par le centre de courbure 6 et qui est perpendiculaire au plan général dans lequel se trouve le tube de bourdon 2. Le capteur 20 peut être de toute nature, et, par exemple, son élément sensible 21 peut être constitué par l'ensemble d'une source lumineuse émettrice coopérant avec un récepteur photo sensible, tandis que l'élément sensible 29, fixé sur le bras de report 11, peut être constitué par un miroir réfléchissant du type miroir de Poggendorf. Le manomètre tel que décrit ci-dessus fonctionne de la façon suivante En effet, on a constaté que lorsque l'on soumet la cavité 5 à une variation de pression, l'extrémité 8 du tube de bourdon, du moins sur une certaine plage, se déplace sensiblement sur le cercle sur lequel est inscrit l'extrémité de ce tube de bourdon. En conséquence, lorsque cette extrémité se déplace comme représenté sur la figure 3 de la position Al à la position A2, le bras de report 11 subit un déplacement sensiblement en rotation de la position (exagérée pour la figure) 81 à celle représentée en B2. Son extrémité 10 subit alors le même déplacement Al à A2 que l'extrémité 8 du tube de bourdon, mais par contre, son extrémité 12 ne subit qu'un très léger déplacement de C1 à C2 puisque cette extrémité passe sensiblement par le centre de courbure 6, du fait de la forme que prend le déplacement de l'extrémité du tube de Bourdon rappelé ci-dessus. On voit donc que avec cette structure de manomètre-transmetteur l'extrémité 8 du tube de bourdon peut subir un assez grand déplacement (qui pourra être interprété de façon mécanique, comme il sera illustré sur la figure 4) mais que, par contre, l'extrémité 12 du bras de report qui est solidaire de cette extrémité 8 ne subit elle qu'un très faible déplacement qui pourra être très facilement et justement interprété par le capteur de déplacement 20. La possibilité de capteur de déplacement qui a été mentionné ci-dessus n'a été donné qu'à titre illustratif, et bien entendu, il peut être utilisé d'autres types de capteurs de déplacement qui pourront délivrer à leur sortie 23 un signal transmissible par câble par exemple électrique ou optique. La figure 4, qui peut être prise en combinaison avec les figures 1 et 2, représente un complément de structure à celle représentée sur les celles-ci. Dans cette figure 4, les moyens qui sont représentés constituent des moyens pour mesurer le déplacement de l'extre- mité du tube -de bourdon par une indication par aiguille 40 coopérant avec un cadran indicateur 410Cette aiguille coopère avec ce cadran par exemple par son extrémité 42, son autre extrémité 43 est montée pivotante autour d'un axe 44. Cette extrémité est couplée par des moyens d'embiellage 45 au bouchon 9 solidaire de l'extrémité 8 du tube de bourdon 2. Ces moyens d'embiellage 45 comportent une première tige 46 solidarisée par son extrémité 47 au bouchon 9. L'autre extrémité 48 de cette tige 46 comporte un ergot 49 pouvant coulisser dans une gorge 50 réalisée dans l'extrémité 51 d'une bielle 52. L'autre extrémité 53 de cette bielle 52 est montée pivotante autour d'un axe fixe 54 par exemple sur l'embase b définie ci -dessus et sur laquelle est fixé de même l'axe 44 autour duquel peut pivoter l'aiguille 40. Cette extrémité 53 de la biellette 52 comporte, solidaire, une partie en saillie en forme d'engrenage 55 pouvant coopérer avec un engrenage correspondant 56 réalisé sur l'extrémité 43 de l'aiguille 40. Dans ces conditions quand l'extrémité 8du tube de bourdon se déplace, comme illustré en pointillé sur cette figure 4, l'extré- mité 47 de la tige 46 se déplace d'un même mouvement, et par l'intermédiaire de l'ergot 49 tire sur l'extrémité 51 de la bielle 52. De ce fait, l'ergot, qui pour des questions de couplage mécanique coulisse dans la gorge 50, entraîne néanmoins la bielle 52 dans une rotation autour de l'axe 54. La partie en saillie 55, en forme d'engrenage, de l'extrémité 53 de cette bielle 52 subit une même rotation et entraîne dans celle-ci l'extrémité 43 de l'aiguille 40 en forme d'engrenage complémentaire 56, et ainsi l'aiguille 40. Celle-ci se déplace donc de la position D1 à la position D2 représentée en pointillé. Le déplacement de cette aiguille est donc fonction du déplacement de l'extrémité 8 du tube de bourdon. En étalonnant correctement le cadran 41 l'aiguille peut donc indiquer la valeur de la pression ou de la variation de pression du fluide qui est contenu dans le capillaire 6, et qui communique avec la cavité 5. On voit donc ainsi que, avec ce mode de réalisation, le grand dépiacement de l'extrémité 8 du tube de bourdon (Al à A2) permet un déplacement correspondant et important avec malgré tout une grande précision de l'aiguille 4bO sur le cadran. Dans l'exemple qui a été mentionné ci-dessus, notamment en regard des figures 1 et 2 le capteur qui a été défini donne de bons résultats, mais, cependant, il est évident que le capteur avec sa source lumineuse, et sa cellule photo-sensible en coopération avec le miroir réfléchissant n'est pas parfaitement adaptable à toutes les circonstances, notamment dans des atmosphères corrosives, poussiéreuses, etc ... dans lesquelles peut se trouver le manomètre transmetteur. Aussi, le capteur de déplacement est constitué avantageusement par une cellule à effet Hall, telle que celle qui est commercialisée par la Société HONEYWELL sous la référence commerciale 591 SS 12.2. Ainsi, en se reportant à la figure 5, ce capteur de déplacement, ou cellule à effet Hall 60 comporte une partie sensible 61 qui est centrée sensible sur l'axe 22 passant par le centre de courbure 6, comme défini précédemment. Dans ce cas, l'extrémité 12 du bras de report 11 comporte centré, tout au moins dans une position moyenne, sur l'axe 22, un aimant 62 orienté Nord/Sud selon l'axe 22 et disposé dans un capot 63 qui peut se déplacer notamment par vissage dans un logement 64 réalisé à cette extrémité 12 du bras 11. Ce capteur à effet Hall 60 est alimenté par une source de tension Va (non représentée) entre ces bornes 65 et 66 pour délivrer à ses bornes de sortie 67, 68 un signal de mesure Vs. Ces deux bornes de sortie 67, 68 sont reliées avantageusement à travers un amplificateur opérationnel 69, bien connu en lui-meme, par ses bornes d'entrée 70, 71 et sa borne de sortie 72, à l'entrée 73 d'un indicateur visualisateur 80 permettant de représenter sous forme numérique ou analogique la valeur du signal, ou tout au moins une fonction - représentative du signal Vs obtenu aux sorties 67, 68 du capteur 60. Bien entendu, la ligne 81 qui relie la sortie 72 de l'amplificateur opérationnel 69 à l'entrée 73 de l'indicateur visualisateur 80 peut être un câble d'une longueur même importante pour pouvoir disposer l'indicateur 80 à distance de l'endroit où est situé le manomètre-transmetteur. Cependant, quand l'ensemble du manomètre-transmetteur est soumis à des variations de température, la valeur du flux magnétique donnée par l'aimant 62 varie en fonction de cette variation de température. En conséquence, pour éviter que cette variation d'aimantation de l'aimant conséquente à la variation de tempéra ture, ne soit interprété par le capteur 60 comme un déplacement de ltextrémité 8 du tube de bourdon, I'alimentation Va du capteur 60 comporte des moyens 90 pour faire varier cette tension d'alimentation (ou éventuellement le courant d'alimentation de ce capteur) en fonction des variations de l'aimantation de l'aimant 62. Ces moyens 90 interposés dans le circuit d'entrée d'alimentation 91 du capteur 60, sont constitués par exemple par une résistance 92 dont la valeur varie en fonction de la température et dans le sens d'une correction de l'interprétation de la perte de flux magnétique donnée par l'aimant 62. Ainsi, si la température augmente, le flux magnétique de l'aimant diminue, la résistance est alors déterminée de façon que sa valeur diminue en fonction de cette même variation de température pour que l'augmentation de la valeur de la puissance électrique d'alimentation du capteur 60 compense la perte de puissance du flux magnétique capté et qu'en conséquence aucune variation n apparaisse sur la tension de mesure Vs à la sortie 67, 68 du capteur 60. REVENDICATJONS 1) Manomètre-transmetteur caractérisé par le fait qu'il comporte au moins un tube de bourdon (2) courbé sensiblement suivant une courbe circulaire dont une extrémité (3) est fixée à une embase (1), des moyens d'alimentation en fluide (6) de l'intérieur (5) dudit tube de bourdon (2), un bras de report (1) fixé sur ledit tube de bourdon (8) sensiblement, suivant un rayon de courbure dudit tube de bourdon, un capteur de déplacement (20), disposé sensiblement au centre de courbure (6) dudit tube de bourdon (2) et des moyens de coopération (2) dudit capteur (20) avec ledit bras de report (11), pour mesurer le déplacement du dit bras de report (11) au niveau du dit centre de courbure (6). 2) Manomètre-transmetteur selon la revendication 1 caractérisé par le fait que le bras de report (11) est fixé sensiblement sur l'extrémité libre (8) du dit tube de bourdon (2). 3) Manomètre-transmetteur suivant l'une des revendications 1 et 2 caractérisé par le fait que le dit capteur de déplacement comporte une source de lumière et un récepteur sensible apte à coopérer avec ledit émetteur et les dits moyens de coopération du dit capteur avec ledit bras sont constitués par un miroir refléchissant du type Poggendorf. 4) Manomètre-transmetteur selon l'une des revendications i à 3 caractérisé par le fait que ledit capteur est une cellule à effet Hall (60, 61) et les dits moyens de coopération du dit capteur avec ledit bras sont constitués par un aimant (62). 5) Manomètre-transmetteur selon la revendication 4 caractérisé par le fait que ladite cellule à effet Hall 60 comporte des moyens 90 pour faire varier la puissance d'alimentation électrique des dites cellules à effet Hall en fonction des variations éventuelles du flux magnétique délivré par ledit aimant (62). 6) Manomètre-transmetteur selon l'une des revendications précédentes caractérisé par le fait qu'il comporte une aiguille rotative ((40) apte à coopérer avec un cadran (41) et des moyens d'embiellage (45) pour relier sensiblement l'extrémité (8, 9) du dit tube de bourdon (2) avec ladite aiguille (40).