Brevet FR2600769A1 — publié le 19871231

TRANSMETTELUR DE PRESSION DIFFERENTIELLE, LARGEMENT INDEPENDANT DE LA TEMPERATURE AVEC PROTECTION CONTRE TOUTE SURCHARGE L'invention concerne un transmetteur de pression différentielle avec une chambre de mesure fermée, composée d'au moins deux membranes de mesure, qui sont reliées ensemble au moyen d'une pièce d'accouplement et reliées à un bras de flexion, afin d'obtenir la valeur de la pression différentielle s'exerçant sur les deux 20 membranes de mesure. Des transmetteurs de pression différentielle connus travaillent selon le principe dit à une chambre, dans lequel le bras de flexion se trouve à l'intérieur de la chambre de mesure formée par les 25 deux membranes de mesure et est reliée avec les deux membranes de mesure au moyen de la pièce d'accouplement. La chambre de mesure est remplie d'un liquide et présente un volume relativement important en regard de celui du bras de flexion. Ce volume se modifie avec la température, 30 de telle sorte que les valeurs mesurées du transmetteur de pression différentielle connu sont fortement dépendantes de la température. Egalement, en cas de tels changements de température, comme aussi en cas de surcharge, la membrane se trouve fortement chargée. Il faut en outre 35 être attentif dans le choix du matériau de la membrane de mesure pour le transmetteur décrit, si les fluides sous pression appliqués aux membranes sont des liquides agressifs ou bien analogues. Le matériau et ainsi les propriétés des membranes de mesure ne peuvent donc pas être choisis librement. On connaît d'autres transmetteurs de pression différentielle qui travaillent selon le principe à deux chambres (DE-OS 33 41 987)o Dans de tels transmetteurs de pression différentielle, on mesure le 10 mouvement de la membrane de mesure séparant les deux chambres de mesure, par exemple à l'aide d'un système de mesure de déplacement, ou bien d'un système de mesure de force. En particulier, la protection en cas de surcharge est problématique dans le cas d'un transmetteur 15e de pression différentielle à deux chambres, car la membrane de mesure doit être protégée contre tout allongement excessif, dans les deux sens de déplacement. Le but de l'invention consiste à réaliser un transnetteur de pression différentielle qui 20 soit largement indépendant de la température et dont la membrane de mesure soit protégée d'une manière simple contre toute surcharge. Le but est atteint, dans le cas d'un transmetteur de pression différentielle du genre tel que décrit en préambule, en ce qu'il est caractérisé par une chambre de transmission qui est délimitée par l'une des deux membranes de mesure et par une membrane de transmission soumise à la pression et que le bras de flexion est disposé dans cette chambre de transmission. De par la disposition du bras de flexion dans la chambre de transmission, on crée la possibilité de limiter le volume de la chambre de mesure à un minimum. On limite de ce fait notablement la dépendance en fonction de la température et la charge à laquelle sont soumises les membranes du transmetteur de pression différentielle. On atteint en outre la possibilité d'un libre choix du matériau de la membrane de mesure disposée entre la chambre de transmission et la chambre de mesure, par un choix correspondant des liquides de remplissage. Dans le développement du transmetteur de pression différentielle selon l'inrvention, est prévu une autre chambre de transmission qui se compose de la 10 deuxième membrane de mesure et d'une autre membrane de transmission soumise à la pression. On obtient par ce développement que le matériau composant la deuxième membrane de mesure puisse àussi être choisi librement. Dans un autre développement, les deux chambres de transmission possèdent le même volume. Les variations de volumes possibles du fait des variations de températures se trouvent ainsi compensées. Dans un perfectionnement du transmetteur de pression différentielle selon l'invention, il est prévu, pour chaque membrane, un plateau de membrane sur lequel la membrane de mesure puisse s'appuyer en cas de surcharge. Le transmetteur de pression différentielle se trouve de ce fait protégé contre les dégradations dûes aux pressions élevées. De plus, cette disposition sert à 25 la réduction des volumes, en particulier dans les chambres de transmission. D'autres particularités et avantages de l'invention sont caractérisés en ce qu'il possède une chambre de transmission supplémentaire qui se compose de 30 la deuxième membrane de mesure et d'une autre membrane de transmission qui est soumise à la pression; en ce que les membranes de mesure sont disposées l'une par rapport à l'autre selon une symétrie plane et qu'elles sont de construction et de dimensionnement similaires; en ce que les deux chambres de transmission possèdent le m9me volume; en ce que les membranes de transmission possèdent une surface plus grande ou au moins égale à celles des membranes de mesure; en ce que chaque membrane possède un plateau de membrane; en ce que la chambre de mesure et les chambres de transmission sont remplis par des fluides liquides; en ce que le bras de flexion possède au moins une jauge de mesure de dilatation dont la résistance électrique est mesurable pour l'obtention de la pression différentielle. Dans la description suivante on trouvera un exemple de réalisation de transmetteur de pression différentielle, représenté dans les dessins dans lesquels: - la figure 1 est tune coupe longitudinale du transmetteur de pression différentielle; - la figure 2 est une coupe longitudinale d'un transmetteur de pression différentielle correspondant à la figure 1, toutefois construit sous forme de disques et, - la figure 3 est une coupe longitudinale d'une exécution simplifiée du transmetteur de la figure 2. Le transmetteur de pression différentielle représenté à la figure 1 se compose en particulier d'un 25 corps principal (50), qui présente un axe longitudinal (51), de la manière représentée à la figure. Une chambre de pression (12) est formée du corps principal (50) et d'une membrane de transmission (10), qui peut être soumise à la pression d'un fluide, au moyen d'un raccordement de pression (15). La membrane de transmission (10) est de forme ondulée et est reliée rigidement avec le corps principal (50) par ses bords. Du ctté de la membrane de transmission (10) qui est opposé à celui de la chambre de pression (12), est disposée une chambre de transmission (13), qui est délimitée par la membrane de transmission (10) et le corps principal (50), De ce côté, le corps principal est conformé en plateau de membrane (11) ondulé, la forme des ondulations du plateau de membrane (11) et de la membrane de transmission (10) étant à cette occasion adaptées l'une à l'autre. Le plateau de membrane (11) sert à la limitation du volume de la chambre de transmission (13). La partie de la chambre de transmission (13) qui est tournée vers la membrane de transmission (10) est reliée par un canal à une partie qui est tournée vers la membrane de mesure (17). La membrane de mesure (i7) a une forme ondulée et bridée à ses bords dans le corps principal (50)o Une chambre de mesure (30) est disposée du côté de la membrane de mesure (17) qui est tourné vers 15 la chambre de transmission (13) et est délimitée par la la membrane de mesure (17) et le corps principal (50). Sur ce côté, le corps principal (50) possède un plateau de membrane (18) ondulé, qui- sert à la protection de la membrane de mesure (17) en cas de surcharge. En cas de 20 pression trop élevée dans la chambre de transmission (13), celle-ci repose sur le plateau de membrane (18). La distance entre la membrane de mesure (17) et le plateau de membrane (18) est choisie de telle sorte que la membrane de mesure (17) ne puisse pas être étirée au 25 delà de sa limite d'élasticité, afin qu'elle conserve de ce fait ses propriétés de ressort. La membrane de mesure (17) présente une plus petite surface que celle de la membrane de transmission (10). La membrane de mesure (17) et la membrane de transmission (10) sont disposées à 30 peu près parallèles entre elles. La chambre de mesure (30)-possède dans sa coupe longitudinale une forme principalement en H. Les deux parties parallèles de la chambre de mesure (30) sont délimitées par la-membrane de mesure (17) et une autre 35 membrane de mesure (27) correspondant à la membrane de mesure (17)o Les deux membranes de mesure (17, 27) sont disposées entre elles selon une symétrie plane, sont similaires de construction et de dimensions et possèdent en particulier des constantes de ressort identiqueso En ce qui concerne leur fonctionnement, elles sont branchées symétriquement l'une contre l'autre. La membrane de mesure (27) et un plateau de membrane (28) qui lui est relatif sont construits selon une symétrie plane par rapport à la membrane de 10 mesure (17) et au plateau de membrane (18). Le plan de symétrie se trouve disposé verticalement par rapport à l'axe longitudinal (51), entre les membranes de mesure (17, 27). Les deux membranes de mesure (17, 27) sont reliées ensemble au moyen d'une pièce d'accouplement (35). Celle-ci 15 est disposée dans le canal de liaison (30') de la chambre de mesure (30). La pièce d'accouplement (35) est fixée approximativement au milieu des membranes (17, 27). Sur le côté de la membrane de mesure (27) qui est à l'opposé de la chambre de mesure (30) est disposée une autre chambre de transmission (23) . Celle20 ci correspond essentiellement à la chambre de transmission (13), toutefois elle est agrandie dans la zone située entre la membrane de mesure (27) et une autre membrane de transmission (20) correspondant à la membrane de transmission 25 (10), pour pouvoir recevoir un bras de flexion (40). La membrane de transmission (20) précédemment nommée et un plateau de membrane (21) qui lui est relatif sont de symétrie plane par rapport à la membrane de transmission (10) et à son plateau de membrane relatif (11). Le plan 30 de symétrie est situé verticalement par rapport à l'axe longitudinal (51), mais ne correspond toutefois pas à celui par rapport auquel sont disposées les membranes de mesure (17, 27). La mime chose vaut pour une chambre de pression (22) se trouvant du côté de la membrane de transmission (20) qui est opposé à la chambre de transmission (23) et qui est soumis à la pression d'un fluit au moyen d'un raccordement de pression (25). Le bras de flexion (40) qui se trouve dans la chambre de transmission (23) est relié rigidement au corps principal (50). Dans l'exemple de réalisation qui est représenté, le bras de flexion (40) possède une section rectangulaire allongée et est accouplé à ses extrémités libres avec les deux membranes de mesure (17, 27), au moyen de la pièce d'accouplement (35). D'une manière connue, des jauges de mesure 10 de dilatation (42) sont appliquées sur le bras de flexion (40), dont la résistance électrique est mesurée au moyen des cables (43). A cette occasion, les jauges de mesure de dilatation (42) et ainsi leur résistances électriques, peuvent être montées de manière connue sous forme d'un pont de Wheatstone. Les deux chambres de transmission (13, 23) possèdent le même volume. Ceci peut par exemple être obtenu à l'aide des chambres de compensation (13') représentées en pointillé. Les deux chambres de transmission (13, 23) sont remplies avec le même liquide, par exemple de l'huile de silicone. La chambre de mesure (30) est également remplie avec un fluide liquide, par exemple de l'huile de silicone. Les membranes de mesure (17, 27) et les membranes de transmission (o10, 20) sont 25 toutes constituées du même matériau. Si par exemple la pression du fluide se trouvant dans la chambre de pression (12) et agissant sur la membrane de transmission (10) vient à s'élever par rapport à la pression du fluide sous pression qui se trouve dans la chambre de pression (22) et qui agit sur la membrane de transmission (20), ceci, dans l'exemple de réalisation concerné produit un déplacement de l'ensemble des membranes vers la droite. Ceci produit simultanément un décalage de la pièce d'accouplement (35) et de ce fait 35 une déformation ep flexion du bras de flexion (40) vers la droite. La flexion de la poutre de flexion (40) a pour conséquence de son côté une modification de longueur des jauges de mesure d'allQngement (42), qui se traduit par une modification de la résistance. La modification de 5 résistance peut 9tre mesurée à l'aide des câbles (43) et faire l'objet d'une indication de pression différentielle ou bien de modification de pression différentielle au moyen d'un branchement électrique correspondant. De par la disposition du bras de 10 flexion (40) à l'extérieur de la chambre de mesure (30) et une configuration correspondante de la chambre de mesure (30), il est possible de limiter à un minimum le volume de la chambre de mesure (30). De ce fait, les oscillations de température ne produisent que de faibles modifications de volume du fluide liquide se trouvant dans la chambre de mesure (30). La dépendance du transmetteur de pression différentielle décrit, vis-à-vis de la température, peut ainsi être limitée à un minimum. Egalement, de petites membranes peuvent supporter ces modifications de volume 20 limitées. Du fait que les deux membranes de mesure (17, 27) sont entourées des deux côtés de liquides connus, par exemple de l'huile de silicone, il-est possible de choisir librement le matériau des membranes de mesure (17, 27) en particulier d'utiliser pour les deux membranes de mesure des matériaux offrant de meilleures qualités de ressort ou des qualités du même genre. On peut ainsi optimiser la précision de mesure et la plage de mesure du transmetteur de pression différentiel décrit. Du fait que le transmetteur de pression différentielle décrit possède deux membranes (17, 27), chacune des deux membranes de mesure (17, 27) est soumis à la moitié de la pression différentielle, De ce fait, il est possible de choisir les deux membranes de mesure 35 (17, 27) relativement grandes. Du fait de la disposition du bras de flexion (40) à l'intérieur de la chambre de transmission (23), il est possible de choisir librement le matérieu du bras de flexion (40), car celui-ci n'est pas exposé aux fluides sous pression agressifs qui peuvent le cas échéant se présenter. Des matériaux sensibles à la corrosion peuvent être utilisés pour la fabrication du bras de flexion (40), en particulier dans le cas de l'utilisation d'huile de silicone comme liquide de remplissage pour les chambres de transmission (13, 23). On a représenté dans la figure décrite la coupe longitudinale d'un transmetteur de pression différentielle. Dans sa coupe transversale, le transmetteur de pression différentielle peut être de forme ronde. Un transmetteur de pression différentielle de section transversale ronde est représenté à la figure 2, qui est construit avec des disques indépendantes (70 à ), disposés concentriquement les uns sur les autres. Entre les disques (70 à 75) sont disposées les membranes 20 (10, 17, 27, 20). Le bras de flexion (40) est disposé et maintenu dans une poche du disque (73) ou bien une forme du même genre. Il est possible, en utilisant le mode de construction en disques, d'assembler le transmetteur de pression différentielle en respectant un ordre de fabrication par étapes successives. L'aptitude au fonctionnement de chacun des groupes constitutifs de construction peut de ce fait être testé pour lui-même et à chaque étape de l'assemblage. Il est en outre possible, avec la construction en disques, de modifier le transmetteur de pression différentielle, pour le rendre plus simple. Ainsi se distinguent le transmetteur de pression différentielle donné en exemple à la figure 3, de celui de la figure 2, 35 en ce que le disque (71) est éloigné et la disque (70) repose sur les disques (72, 73)0 Ceci est possible du fait des diamètres choisis adaptés entre eux. De plus il n'y a pas de membrane de transmission (10) dans le transmetteur de pression différentielle de la figure 3. Ceci est possible, en particulier, pour les pressions différentielles importantes, avec ainsi de grands écarts entre la pression des fluides sous pression dans les chambres de pression (12, 22). Dans ce cas, la condition préliminaire pour obtenir une précision de mesure élevée est que l'élévation de pression dans la chambre de transmission, qui provient 10 de la modification de volume du liquide de remplissage et de la rigidité de la membrane de transmission, soit négligeable ou bien qu'elle puisse être compensée par des mesures appropriées, par exemple par des organes dépendant de la température dans la partie du traitement électriqueo REVENDICATIONS 1- Transmetteur de pression différentielle avec une chambre de mesure fermée, composée d'au moins deux membranes de mesure, qui sont reliées ensemble au moyen d'une pièce d'accouplement et reliées à un bras de flexion, afin d'obtenir la valeur de la pression différentielle s'exerçant sur les deux membranes de mesures caractérisé en ce qu'il possède au moins une chambre de transmission (23), qui est délimitée par l'une des deux membranes de mesure (27) et une membrane de transmission (20) soumise à la pression et que le bras de flexion (40) est disposée dans cette chambre de trysmission (23). 2- Transmetteur de pression différen15 tielle selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il possède une chambre de transmission supplémentaire (13) qui se compose de la deuxième membrane de mesure (17) et d'une autre membrane de transmission (10) qui est soumise à la pression. -20 3- Transmetteur de pression différentielle selon la revendication 2, caractérisé en ce que les membranes de mesure (17, 27) sont disposées l'une par rapport à l'autre selon une symétrie plane et qu'elles sont 25 de construction et de dimensionnement similaires. 4- Transmetteur de pression différentielle selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que les deux chambres de transmission (13, 23) possèdent le même volume. 5- Transmetteur de pression différentielle selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les membranes de transmission (10, 20) possèdent une surface plus grande ou au moins égale à celle des membranes de mesure (17, 27). 6- Transmetteur de pression différen35tielle selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 tielle selon l'une quelconque des revendications I à 5, caractérisé en ce que chaque membrane (10, 17, 20, 27) possède un plateau de membrane (11, 18, 21, 28). 7- Transmetteur de pression différentielle selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la chambre de mesure (30) et les chambres de transmission (13, 23) sont remplis par des fluides liquides. 8- Transmetteur de pression différentieile selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, 10 caractérisé en ce que le bras de-flexion (40) possède au moins une jauge de mesure de dilatation (42) dont la résistance électrique est mesurable pour l'obtention de la pression différentielle.