Brevet FR2621118A1 — publié le 19890331

DISPOSITIF DE MULTIMESURE DE VARIATION VERTICALE DE POSITION ET SYSTEME DE MISE DE NIVEAU MUNI D'UN TEL DISPOSITIF La présente invention concerne un dispositif de multi-mesure de variation verticale de position, et un système de mise de niveau muni d'un tel dispositif. Une mesure de variation verticale de position de un ou plusieurs points déterminés d'une construction ou cPd'une installation industrielle ou scientifique, qui permet de suivre un changement de niveau de ces points, se révèle souvent indispensable pour un bon entretien ou une bonne maintenance de cette construction ou installation. En effet, un bon fonctionnement d'une construction tel qu'un barrage ou cPd'une installation industrielle ou scientifique tel qu'un synchrotron dépend en grande partie d'une stabilité relative de ses différentes parties. Or cette construction ou cette installation s'étend souvent sur une grande surface de terrain dont la structure, la composition et l'état hydrographique peuvent changer cd'un empla- cement à un autre et entraîner des glissements inégaux de ses couches ou des affaissements hétérogènes qui dérèglent le fonction- nement ou compromettent la solidité ou le bon fonctionnement de cette construction ou installation. Dans une installation scientifique tel que celle d'un synchrotron, une variation de niveau d'une valeur de un dixième de millimètre peut déjà compromettre son fonction- nement ou son exploitation industrielle ou scientifique. Pour pallier cet inconvénient, on a pensé à contrôler la variation de niveau des principaux points d'une telle installation par visée à laser. Cepen- dant ces points sont souvent éloignés les uns des autres ou cachés les uns par rapport aux autres. Pour avoir rapidement ou à tout moment des informations sur la variation de niveau de ces points, il faut équiper ceux-ci, chacun d'un émetteur à laser et cPd'un récepteur associé. Un tel équipement exige une dépense importante. La présente invention, visant à éviter ces inconvénients, permet de réaliser un dispositif économique de multimesure de variation verticale de position, pouvant déceler des variations de faibles valeurs de l'ordre de un dixième de millimètre et un système économique et efficace de mise de niveau muni d'un tel dispositif, pouvant assurer dans une installation industrielle ou scientifique, même un réglage de position de ses principaux points suivant une faible valeur de l'ordre de un dixième de millimètre. Selon l'invention un dispositif de multi-mesure de variation de position verticale de position de un ou plusieurs points déterminés, d'une construction ou d'une installation industrielle ou scientifique, est caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de mesure de pression se manifestant aux endroits de ces points, et dont la variation a une relation directe avec une variation de niveau de ces derniers. Un système de mise de niveau de un ou plusieurs points déterminés d'une installation industrielle ou scientifique telle que celle d'un synchrotron, muni d'un dispositif de multi-mesure de variation verticale de position de ces points, caractérisé en ce qu'il comprend, inséré entre ce ou ces points et son ou leurs supports, un ensemble de compensation de niveau à changement dimensionnel par action thermique. Pour mieux faire comprendre l'invention, on en décrit ci-après un certain nombre d'exemples de réalisation illustrés par des dessins ci-annexés dont: - la figure 1 représente une vue schématique d'un dispositif de multi-mesure de variation verticale de position réalisé selon l'invention; - la figure 2 représente à une autre échelle une vue partielle et schématique du dispositif de la figure I; - la figure 3 représente à une autre échelle, une vue partielle et schématique d'une vairante de réalisation du dispositif de la figure I; - la figure 4 représente à une autre échelle, une vue schéma- ticue et partielle d'un système de mise de niveau réalisé selon l'invention, muni d'un dispositif de multi-mesure de variation verti- 262 1118 cale de position de la figure 1, et - la figure 5 représente à une autre échelle, une vue schéma- tique et partielle d'un synchrotron à électrons dans lequel sont montés le dispositif de multi-mesure de variation verticale de position de la figure 1 et le système de mise de niveau de la figure 4. Un dispositif de multi-mesure de variation verticale de posi- tion réalisé selon l'invention est applicable à une mesure, à une surveillance ou à une commande de mise de niveau de un ou plusieurs points déterminés d'une construction ou d'une installation industrielle ou scientifique. Selon une caractéristique importante, un dispositif de multi- mesure de variation verticale de position de un ou plusieurs points déterminés comprend des moyens de mesure de pression se mani- festant aux endroits de ces points et dont la variation a une relation directe avec une variation de niveau de ces derniers. Ce dispositif comprend des moyens convertissant des résultats de cette mesure de variation de pression en résultats de mesure linéaire de variation de niveau de ces points. Et ces points sont des points déterminés choisis qui peuvent être très rapprochés les uns des autres de quelques centimètres ou très éloignés les uns des autres de plusieurs centaines de mètres. Dans un exemple de réalisation illustré dans la figure 1, un dispositif de multi-mesure de variation verticale de position I de plusieurs points déterminés 2, 3, 4, 5 comprend comme moyens de mesure de pression d'une part un bac 6 à fluide liquide 7 ouvert à l'air libre, un premier tube 8 fixé respectivement à ces points 2, 3, 4, 5 et ayant deux extrémités 11, 12 en communication libre avec le bac 6 pour être constamment rempli avec ce fluide liquide 7, et un deuxième tube rempli d'air 14 fixé respectivement également à ces points 2, 3, 4, 5 et ayant deux extrémités 15, 16 ouvertes librement à l'atmosphère ambiante à proximité du bac 6 à fluide liquide 7 et d'autre part des jauges de pression 18, 19, 20, 21 d'un type connu, fixées d'un côté à la partie inférieure de la paroi du tube 8 à fluide 2 6 2 1 1 1 8 liquide 7 respectivement aux emplacements des points 2, 3, 4, 5 et de l'autre côté au tube à air 14, et comme moyens de convertis- sement des résultats de cette mesure, un appareil électronique d'un type connu 25 non décrit dans la suite assurant une amplification et un convertissement d'une manière connu des données électriques de mesure émises par ces jauges en données de mesure linéaire de variation de niveau de ces points, et un enregistrement et/ou une visualisation de ces données. Quand un point 2 des points 2, 3, 4, 5 subit par exemple une variation de niveau dN (figure 2) le tube 8 à fluide liquide 7 attaché à ce point, le suit dans son mouvement de manière que la hauteur de la colonne de fluide liquide 7 dans le tube 8 vis-à-vis de la surface libre 28 de ce fluide liquide 7 dans le bac 6, passe de h à H c'est-à- dire (h + dH = H) une variation de hauteur de colonne de fluide liquide 7 d'une valeur dH, et la jauge de pression 18 correspondant à ce point 2 mesure alors une variation de pression de dP. La variation de pression dP mesurée par la jauge 18 a donc une relation directe avec la variation de niveau dN. Il en résulte que les variations de pression dP mesurées par les jauges 18, 19, 20, 21 représentent fidèlement les variations de niveau dN des points 2, 3, 4, 5 et sont directement convertis en dN par l'appareil électronique de saisie de résultats de mesure 25. Dans l'exemple illustré, le fluide liquide 7 est constitué par du mercure, le tube 8 à fluide liquide a un diamètre choisi, situé entre 1 et 2 centimètres et le tube à air 14 a un diamètre chois, situé entre 0,3 centimètre et 10 centimètres. Le tube à air 14 comprend des extrémités se trouvant à proximité du bac 6 et ouvertes librement dans l'atmosphère. Cette disposition permet d'avoir une pression atmosphérique de référence homogène en n'importe quel endroit de ce tube 14 et d'utiliser en conséquence des jauges de pression économiques répondant simple- ment à une exigence de fidélité de fonctionnement. Dans une première variante de réalisation on représentée, le dispositif de multi-mesure de variation verticale de position comprend les mêmes éléments que ceux du dispositif illustré dans les figures 1 et 2 à l'exception du fait que ce tube à air 18 est supprimé et que les jauges de pression économique 18, 19, 20, 21 sont remplacées par des jauges de pression de type absolu plus coûteuses qui doivent avoir une bonne sensibilité et une grande precision. Dans une deuxième variante de réalisation du dispositif de liquide illustré dans les figures 1 et 2, une pompe de circulation de liquide 30 est montée dans le tube 8 pour accélérer et parfaire un remplissage en fluide liquide 7. Dans une troisième variante de réalisation du dispositif multi- mesure de variation de position, partiellement et schématiquement illustrée dans la figure 3, le bac 6 à fluide liquide 7 est fermé par un couvercle 32 et les extrémités 15 et 16 du tube à air 14 sont ouvertes à travers ce couvercle 32, et au-dessus de la surface libre 28 du fluide liquide 7. Le dispositif de multi-mesure de variation verticale de posi- tion illustré dans les figures I et 2, permet avantageusement d'effectuer avec une même facilité des mesures de variation de niveau des points déterminés choisis qui sont en vue directe les uns vis-à-vis des autres et des mesures de variation de niveau des points déterminés choisis qui sont cachés les uns par rapport aux autres. Cette grande facilité de mesure n'est pas retrouvée dans des systèmes à visée à laser déjà rappelés dans un paragraphe précédent. Selon l'invention, un système de mise de niveau de un ou plusieurs points déterminés, muni d'un dispositif de multi-mesure de variation verticale de position qui est décrit ci-dessus et illustré dans les figures I à 3, comprend inséré entre ce ou ces points et son ou leurs supports, un ensemble de comprensation de niveau à change ment dimensionnel par action thermique. Dans un exemple de réalisation partiellement et schémati- quement illustré dans les figures 1 et 4, un système de mise de niveau 35 des points 2, 3, 4, 5 comprend comme ensemble de compensation de niveau à changement dimensionnel par action thermique, d'une part des éléments thermiquement dilatables 36 tels que des tiges métalliques, des vérins fonctionnant sous l'action d'une matière thermiquement dilatable..., insérés respectivement entre ces points 2, 3, 4, 5 et leurs supports respectifs 27, et des éléments chauffants 38 associés à ces éléments dilatables 36 et cPd'autre part un dispositif de multi-mesure de variation verticale de position I et un relais de commande 40 d'un type connu qui relie les éléments chauffants 38 aux sorties correspondantes du dispositif de multi- mesure de variation de position i autrement dit aux sorties de son appareil électronique de saisie de résultats de mesure 25 de manière à assurer une alimentation individuelle automatique et ajustée en énergie électrique de ces éléments chauffants pour obtenir une compensation automatique précise de la variation de niveau de ces points 2, 3, 4, 5 par ces éléments dilatables 36 et remettre ces points dans un même plan qui est un plan confondu ou parallèle à leur plan initial et sans induire de vibration mécanique. Les éléments dilatables 36 et leurs éléments chauffants asso- ciés 38 sont de préférence thermiquement isolés du milieu ambiant par des calorifuges 42, et mécaniquement isolés des supports 37 de ces points 2, 3, 4, 5 par des isolants thermiques et/ou anti- vibratoires. Le dispositif de multi-mesure de variation verticale de posi- tion 1 et le système de mise de niveau 35 sont excellement applicables à une installation cPd'un synchrotron 50 partiellement et schématiquement illustré dans la figure 5. Le synchrotron 50 comprend un dispositif injecteur d'électrons 51, un anneau synchrotron 52 et un anneau de stockage 53. Dans l'exemple illustré, Panneau synchrontron 52 a un diamètre de l'ordre de 150 mètres et l'anneau de stockage 53 a un diamètre de l'ordre de 270 mètres. L'anneau de stockage 53 est habituellement formé d'un assemblage bout à bout de tronçons de tube rectilignes 55 et d'électro-aimants 56 au niveau de leurs jointures pour ramener constamment le trajet d'un électron en circulation dans l'axe de ces tronçons successifs de tubes rectilignes 55. Cet anneau de stockage 53 permet à un électron lancé par le dispositif injecteur 51 dans l'anneau synchrotron 52 et y atteint une vitesse suffisante pour être mis dans l'anneau de stocakge 53, d'émettre suivant l'axe des tronçons de tube rectilignes 55 lors d'un changement de direction de son trajet par les électro-aimants 56, au passage de l'un de ces tronçons de tube rectilignes à un autre, des rayonnements rectilignes 57 qui sortent de cet anneau de stockage 53 et qui permettent ainsi leur exploitation industrielle ou scienti- fique par un appareil ou récepteur 60. Pour que le synchrotron 50 et le récepteur 60 fonctionnent correctement, il faut que les positions du dispositif injecteur 51 des anneaux synchrotron 52 et de stockage 53 et du récepteur 60 soient stables en position autrement dit il faut que les axes de ceux-ci soient constamment situés dans un même plan. Une variation de niveau de ces dispositif 51, anneaux 52, 53 et appareil 60 d'une valeur de l'ordre cPd'un dixième de millimètre suffit à dérégler leur fonctionnement. Le dispositif de multi-mesure de position 1 et le système de mise de niveau 35 décrits ci-dessus sont aptes à ramener constarn- ment les axes de ces dispositifs 51, anneaux 52, 53 et appareil 60 dans un même plan qui peut être confondu ou parallèle avec leur plan initial et permettent ainsi au synchrotron 50 et à son exploi- tation industrielle ou scientifique de fonctionner normalement malgré les variations de niveau de ces éléments provoquées par exemple par un glissement de terrain à l'endroit o est installé ce synchrotron. Dans le dispositif de multimesure de position 1, les éléments thermiquement dilatables 36 sont équipés de moyen de mesure thermique d'un type connu qui permet de déterminer leur dimension. 26211 18 REVENDICATIONS 1. Dispositif de multimesure de variation verticale de position de un ou plusieurs points déterminés, (2, 3, 4, 5) d'une construction ou d'une installation industrielle ou scientifique, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (6-7-8-18-19-20-21) de mesure de pression se manifestant aux endroits de ces points, et dont la variation a une relation directe avec une variation de niveau de ces derniers (2, 3, 4, 5). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend comme moyens de mesure de pression d'une part un bac (6) à fluide liquide (7) ouvert à l'air libre et au moins un tube (8) fixé respectivement à ces points (2, 3, 4, 5) et ayant des extrémités (I 1, 12) en communication libre avec le bac (6), pour être constamment rempli avec ce fluide liquide (7), et d'autre part des jauges de pression (18, 19, 20, 21) fixées à la partie inférieure de la paroi de ce tube rempli de fluide liquide (7), et comme moyen de convertis- sement de résultats de mesure, un appareil électronique (25) assu- rant une amplification et la conversion des données électriques de mesure émises par ces jauges, en données de mesure linéaire de variation de niveau de ces points, et un enregistrement et/ou une visualisation de ces données. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend comme moyens de mesure de pression d'une part un bac (6) à fluide liquide (7) et ouvert à l'air libre, un premier tube (8) fixé respectivement à ces points (2, 3, 4, 5) et ayant des extrémités (11, 12) en communication libre avec le bas (6) pour être constamment rempli avec ce fluide liquide (7), et un deuxième tube rempli d'air (14) fixé respectivement à ces points (2, 3, 4, 5) et ayant des extré- mités (15, 16) ouvertes librement à l'atmosphère ambiante à proxi- mité du bac (6) et d'autre part des jauges de pression (18, 19, 20, 21) fixées d'un côté à la partie inférieure de la paroi du tube (8) à fluide liquide (7) respectivement aux emplacements des points (2, 3, 4, 5) et de l'autre côté au tube à air (14), et comme moyens de convertis- sement de résultas de mesure, un appareil électronique (25) assurant une amplification et un convertissement des donnée électriques de mesure émises par ces jauges, en données de mesure linéaire de variation de niveau de ces points, et un enregistrement et/ou une visualisation de ces données. 4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend comme moyens de mesure de pression d'une part un bac (6) à fluide liquide (7) et formé par un couvercle (32), un premier tube (8) fixé respectivement à ces points (2, 3, 4, 5) et ayant des extrémités (Il, 12) en communication libre avec le bac (6) pour être constamment rempli avec ce fluide liquide (7) et un deuxième tube rempli d'air (14) fixé respectivement à ces points (2, 3, 4, 5) et ayant des extrémités (15, 16) ouvertes à travers le couvercle (32) dans la partie de l'enceinte fermée du bac (6), au-dessus de la surface libre (28) du fluide liquide (7), et d'autre part des jauges de pression (18, 19, 20, 21) fixées d'un côté à la partie inférieure de la paroi du tube (8) à fluide liquide (7) respectivement aux emplacements des points (2, 3, 4, 5) et de l'autre côté au tube à air (14), et comme moyens de convertissement de résultats de mesure, un appareil électronique (25) assurant une amplification et un convertissement des données électriques de mesure émises par ces jauges, en données de mesure linéaire de variation de niveau de ces points et un enregistrement et/ou une visualisation de ces données. 5. Dispositif selon Pune des revendications 2,3 et 4, caracté- risé en ce que dans les moyens de mesure de pression, le fluide liquide (7) remplissant le bac (6) et le tube (8) fixé à ce bac, est constitué par du mercure. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que dans les moyens de mesure de pression, le tube (8) rempli de fluide liquide (7) a un diamètre choisi entre un centimètre et deux centimètres. 7. Dispositif selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que dans les moyens de mesure de pression, le tube rempli crd'air (14) a un diamètre choisi entre 0,3 centimètre et dix centimètres. 8. Dispositif selon l'une des revendications 2, 3, 4, 5 et 6, caractérisé en ce que dans les moyens de mesure de pression, le tube (8) rempli de fluide liquide (7) comprend une pompe de circulation de liquide (30. 9. Système de mise à niveau de un ou plusieurs points déterminés (2, 3, 4, 5) d'une installation industrielle ou scientifique telles que celle d'un synchrotron muni d'un dispositif de multimesure de variation verticale de position (1) de ces points (2, 3, 4, 5), selon l'une des revendications de I à 8, caractérisé en ce qu'il comprend, inséré entre ce ou ces points et son ou leurs supports, un ensemble de compensation de niveau à changement dimensionnel par action thermique. O10. Système selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comprend comme ensemble de compensation de niveau à change- ment dimensionnel par action thermique, d'une part des éléments thermiquement dilatables (36) insérés respectivement entre les points (2, 3, 4, 5) et leurs supports respectifs (37) et des éléments chauffantss associés (38), et d'autre part un dispositif de multi- mesure de position (1) et un relais de commande (40) reliant ces éléments chauffants (38) aux sorties correspondantes de ce dispositif de multimesure de variation de position (l) et assurant une alimen- tation individuelle, automatique, ajustée en énergie électrique de ces éléments chauffants (38) déterminant une compensation précise de la variation de niveau de ces points (2, 3, 4, 5) par ces éléments dilatables (36) et une remise de ces points (2, 3, 4, 5) dans un même plan. Il. Système selon la revendication 10, caractérisé en ce que dans l'ensemble de compensation de niveau à changement dimen- sionnel par action thermique, les éléments thermiquement dilatables (36) sont constitués par des tiges métalliques. 12. Système selon la revendication 10, caractérisé en ce que dans l'ensemble de compensation de niveau à changement dimen- sionnel par action thermique, les éléments thermiquement dilatables Il (36) sont constitués par des vérins fonctionnant sous l'action d'une matière thermiquement dilatable. 13. Système selon 'une des revendications 10 à 12, caractérisé en ce que dans l'ensemble de compensation de niveau à changement dimensionnel par action thermique, les éléments thermiquement dilatables (36) et leurs éléments chauffants associés (38) sont isolés par des des calorifuges (42). 14. Système selon rl'une des revendications 10 à 13, caractérisé en ce que dans l'ensemble de compensation de niveau à changement dimensionnel par action thermique, les éléments dilatables (36) et leurs éléments chauffants associés (38) sont isolés des supports (37) des points (2, 3, 4, 5) par des isolants thermiques antivibratoires. 15. Système selon l'une des revendications 10 à 14, caractérisé en ce que dans l'ensemble de compensation de niveau à changement dimensionnel par action thermique, les éléments dilatables (36) sont équipés de moyen de mesure thermique qui permet de déterminer leur dimension.