Brevet FR2703154A1 — publié le 19940930

L'invention concerne des systèmes de mesure et de commande pour la distribution de liquides sous des pressions hydrauliques relativement élevées L'invention concerne en particulier un manomètre à liquide ayant un indicateur pour permettre une lecture directe d'une pression et comportant un commutateur électrique interne qui peut être actionné à certaines pressions prédéterminées. Des manomètres pour le contrôle des pressions à l'intérieur d'une conduite de distribution hydraulique sont bien connus De tels manomètres sont habituellement inter- posés dans la conduite de distribution de liquide afin d'être en contact direct avec le liquide sous pression qu'elle contient Un élément sensible à la pression comprend habituel- lement un transducteur qui transforme la pression du liquide15 en un mouvement physique, et le mouvement physique est lié mécaniquement à un dispositif indicateur Les manomètres qui sont connus dans l'art antérieur comprennent des manomètres dans lesquels un tube de Bourdon présente une ouverture qui est en contact avec le liquide sous pression, ils comprennent20 aussi des tubes de Bourdon remplis de liquide, ce dernier étant enfermé de façon étanche dans le tube au moyen d'un disque d'obturation étanche à diaphragme mobile monté à l'extrémité du tube de Bourdon, l'extrémité du tube de Bourdon étant ensuite placée dans un conduit de distribution de liquide de façon à être exposé aux pressions du liquide dans ce conduit par l'intermédiaire du diaphragme. On connaît également des commutateurs commandés par pression, dans lesquels un levier d'actionnement d'un commutateur électrique est placé à proximité d'un capteur de pression à tube de Bourdon, des variations de pression amenant le tube de Bourdon à se déformer et à déplacer l'actionneur du commutateur, lequel génère un signal électri- que au niveau de pression auquel un contact est établi Les brevets des Etats-Unis d'Amérique N O 4 323 741 et No 4 397 610 décrivent deux formes de dispositifs commandés par pression dans lesquelles ces principes sont utilisés. L'invention comprend un tube de Bourdon rempli de liquide dans un corps de manomètre, dans lequel une extrémité du tube de Bourdon communique avec un raccord faisant saillie à l'extérieur du corps, le diaphragme mobile étant monté de façon étanche sur l'autre extrémité Une seconde extrémité fermée du tube de Bourdon est reliée mécaniquement à un arbre tournant qui est relié à une aiguille d'indicateur L'ai- guille d'indicateur se déplace au-dessus d'une surface sur laquelle sont inscrites des indications incrémentielles de pression, et un mouvement physique de l'extrémité du tube de Bourdon est transformé en un mouvement de rotation de 1 'arbre et, par conséquent, en un mouvement de l'aiguille de l'indi- cateur Un commutateur électrique est également fixé dans le15 corps à proximité de l'extrémité mobile du tube de Bourdon, de manière que le mouvement prédéterminé du tube de Bourdon provoque un actionnement du commutateur, et les contacts du commutateur électrique sortent à l'extérieur du corps en passant dans un raccord approprié La partie avant du corps est fermée de façon étanche par une fenêtre transparente, et l'ensemble du corps est rempli d'un liquide tel que de la glycérine. L'invention a pour objet principal et pour avantage de procurer un manomètre destiné à être raccordé à une conduite de distribution hydraulique pour fournir des indications directes de pression et pour produire un signal électrique à des niveaux de pression prédéterminés. L'invention a pour autre avantage et objet de procurer un bloc combiné à manomètre et commutateur d'indica- tion dans lequel les vibrations des pièces mobiles sont amorties par le liquide remplissant le corps. Ltinvention a pour autre objet et avantage de procurer un ensemble à manomètre et indicateur à commutateur qui n'est pas affecté par de larges variations de températu-35 res ni par des vibrations mécaniques. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemple nullement limitatif et sur lesquels: la figure 1 est une vue isométrique avec ar- rachement partiel de l'appareil selon l'invention; la figure 2 est une vue en plan montrant les pièces mécaniques en mouvement de 1 'appareil de 1 ' invention; et la figure 3 est une vue en coupe suivant la ligne 3-3 de la figure 2. En référence aux dessins, ceux-ci montrent un ensemble à manomètre et indicateur 10 de pression, les mêmes références numériques désignant les mêmes éléments de l'invention La manomètre 10 comporte un corps extérieur 12 destiné à supporter des pièces décrites ici Un capot 16 est relié par vissage au corps extérieur 12, et le capot 14 retient une plaque frontale transparente 18 contre une bague torique 22 qui est montée le long du bord avant du corps extérieur 12 Le capot 14 est destiné à être fixée par vissage contre le corps extérieur 12 afin de former un joint étanche aux liquides entre la plaque frontale 18 et le corps 12 Ceci engendre un compartiment intérieur 15 dans le manomètre 10, lequel compartiment peut être rempli d'un liquide d'une manière décrite ci-après. Un corps secondaire 28 est fixé au corps 12, le corps secondaire 28 étant monté en position fixe à l'inté- rieur du compartiment 15 Le corps secondaire 28 constitue le support de montage pour les diverses pièces fixes et mobiles qui forment l'invention Une plaque indicatrice 20 est fixée au corps secondaire 28 par des vis 19; la plaque indicatrice porte avantageusement des repères gradués sur sa face extérieure, lesquels repères indiquent des valeurs de pression pouvant être lues Un arbre 24 d'indicateur est monté de façon à tourner sur le corps secondaire 28, un pignon d'engrenage 26 étant fixé à l'arbre 24 et l'extrémité avant de l'arbre 24 faisant saillie à travers une ouverture centrale de la plaque indicatrice 20 Une aiguille 16 d'indicateur est fixée à l'extrémité avant de l'arbre 24 et l'aiguille 16 tourne sur une plage angulaire en coïncidence5 avec la rotation de l'arbre 24. Le corps secondaire 28 fait saillie vers l'ar- rière du corps 12 par une tige 29 qui présente une extrémité filetée Un écrou adaptateur 38 peut être relié par vissage à la tige 29, et l'adaptateur 38 renferme un passage élargi, aboutissant à un diaphragme 40 qui est fixé de façon étanche à 1 'extrémité extérieure de 1 'écrou adaptateur 38 Le passage élargi dans l'écrou adaptateur 38 communique avec un passage 42, et ce passage 42 communique avec une chambre intérieure dans le corps secondaire 28 Le tube 30 de Bourdon est fixé au corps secondaire 28, et l'ouverture 31 du tube 30 de Bourdon débouche dans la chambre à l'intérieur du corps secondaire 28 L'extrémité distale 33 du tube 30 de Bourdon est fermée de façon étanche En fonctionnement, un liquide tel que de la glycérine est introduit dans la chambre et dans les passages associés au corps secondaire 28, afin de remplir complètement le tube 30 de Bourdon, la chambre, le passage 42 et le passage élargi à l'intérieur de l'écrou adaptateur 38. Le liquide ne peut pas s'échapper du fait de la présence du diaphragme 40 à une extrémité et de la présence de l'extrémi- té 33, fermée de façon étanche, du tube 30 de Bourdon. Un commutateur 32 est fixé à une équerre 34 qui elle-même est fixée au corps secondaire 28 Le commutateur 32 est avantageusement un microcontact comportant un doigt 35 d'actionnement qui en fait saillie Le doigt 35 d'actionne- ment est positionné de façon à être étroitement adjacent à l'extrémité distale fermée 33 du tube 30 de Bourdon Une biellette 44 est reliée de façon pivotante à l'extrémité distale 33, par l'une de ses extrémités, et son autre extrémité est reliée de façon pivotante à un prolongement 46 d'un secteur denté 45 Le secteur denté 45 comporte un bord s incurvé denté 47 qui engrène avec le pignon 26, et le secteur denté 45 est relié de façon pivotante au corps secondaire 28 par un axe 49 de pivot Un ressort 25 d'indicateur est fixé par l'une de ses deux extrémités à l'arbre 24 de l'indicateur5 et par son autre extrémité au corps secondaire 28 Le ressort d'indicateur est présollicité de façon à rappeler en rotation dans le sens inverse de celui des aiguilles d'une montre l'arbre 24 pour tendre à faire tourner l'aiguille 16 drindicateur dans le sens inverse de celui des aiguilles d'une montre Une butée mécanique limite la rotation de l'arbre 24 en venant porter contre un bord du secteur denté Lors d'un étalonnage approprié, la position normale de repos pour l'aiguille 16 de l'indicateur est à l'indication de pression zéro pour la plaque frontale 20. Une vessie étanche 50 en caoutchouc, remplie d'air, est fixée à l'intérieur du compartiment 15 et sert de mécanisme d'égalisation de pression Après que le compar- timent 15 a été rempli d'un liquide tel que de la glycérine, la vessie 50 en caoutchouc se déforme jusqu'à ce qu'une égalisation de la pression soit réalisée entre la pression d'air à l'intérieur de la vessie et la pression de liquide à l'extérieur, dans le compartiment 15 Des variations de la pression atmosphérique peuvent élever la pression du liquide dans le compartiment 15, et cette élévation de pression peut provoquer une déformation supplémentaire de la vessie 50 pour maintenir de façon continuelle l'égalisation de la pression. De la même manière, une baisse de la pression atmosphérique a pour résultat une dilatation de la vessie 50 d'air pour égaliser de la même manière la pression Ainsi, des forces de pression à l'intérieur du compartiment 15 sont stabilisées de façon à minimiser le risque de fuite de liquide depuis le manomètre 10, et à compenser les dilatations et contractions relatives du liquide à l'intérieur du compartiment 15. Simultanément, la vessie 50 d'air constitue le mécanisme permettant au compartiment 15 d'être complètement rempli de liquide dans toutes les conditions. Les conducteurs électriques 36 du microcontact 32 sont connectés à une fiche 37 Ces connexions électriques sortent de façon étanche à l'extérieur du corps 12 et arrivent à un connecteur qui est destiné à être connecté à une prise convenable Par conséquent, l'actionnement des contacts du commutateur 32 peut être couplé électriquement à l'extérieur du manomètre 10. En fonctionnement, les principes de fonction- nement d'un tube de Bourdon amènent l'extrémité distale du tube 30 de Bourdon à se déplacer sur un trajet mesurable lors de variations de la pression du liquide à l'intérieur du tube de Bourdon En fait, lorsque la pression du liquide dans le tube 30 de Bourdon monte, le tube de Bourdon tend à se déformer, amenant ainsi l'extrémité distale 33 à se déplacer vers l'extérieur pour porter contre le doigt 35 d'actionne- ment du commutateur Le commutateur 32 peut être placé par rapport à l'extrémité distale 33 de façon à établir une position prédéterminée dans laquelle le commutateur est20 actionné, et cette position prédéterminée est liée à la pression à l'intérieur du tube 30 de Bourdon Par conséquent, à un niveau prédéterminé de pression à l'intérieur du tube 30 de Bourdon, le commutateur 32 est actionné et le signal d'actionnement est transmis à l'extérieur du manomètre par les conducteurs 36 et la fiche 37. Simultanément, le mouvement physique de 1 'extré- mité distale 33 du tube de Bourdon est lié mécaniquement au bras prolongateur 46 du secteur denté 45 Ceci fait tourner le secteur denté 45 sur son axe de montage pivotant 49, et le bord denté 47 engrène avec le pignon 26 pour faire tourner l'arbre 24 Cette rotation est opposée à la force du ressort et amène l'aiguille indicatrice 16 à se déplacer sur un arc au-dessus de la plaque indicatrice 20, fournissant ainsi une lecture de la pression correspondante dans le tube 30 de Bourdon Les tringleries et autres liaisons mécaniques sont évidemment établies de façon à offrir une lecture de pression étalonnée pour les pressions du tube de Bourdon. Le liquide à l'intérieur du tube 30 de Bourdon communique par l'ouverture 31 avec la chambre du corps secondaire 28 Le liquide se trouvant dans cette chambre est en communication directe avec le diaphgrame 40 qui est avantageusement monté dans un conduit d'écoulement de liquide contenant le liquide dont on cherche à mesurer la pression. Par conséquent, lorsque la pression dans le conduit d'écoule- -10 ment de liquide auquel l'écrou adaptateur 38 est raccordé s'élève, le diaphragme 40 se déforme vers l'intérieur et élève de façon correspondante la pression dans le tube 30 de Bourdon Lorsque la pression dans le conduit de liquide baisse, la pression exercée contre le diaphragme 40 se relâche et la pression correspondante dans le tube 30 de Bourdon diminue Par conséquent, une relation directe est établie entre la pression dans le conduit auquel l'écrou adaptateur 38 est relié par vissage et la lecture présentée par l'aiguille 16 de l'indicateur De plus, à un certain niveau prédéterminé de la pression dans le conduit en question, l'extrémité distale 33 du tube 30 de Bourdon provoque l'actionnement du commutateur 32, lequel produit un signal électrique extérieur qui indique cette pression prédéterminée. Dans une forme avantageuse de réalisation, l'écrou adaptateur 38 est fixé dans un conduit d'écoulement de liquide qui est raccordé à un système de pompage entraîné par un moteur électrique Par conséquent, en atteignant une pression prédéterminée de liquide, les signaux électriques provenant du commutateur 32 peuvent être utilisés pour couper l'alimentation du moteur électrique entraînant le système de pompage, empêchant ainsi une élévation supplémentaire de la pression Si la pression du système chute d'une quantité prédéterminée au-dessous de la pression de consigne, le commutateur 32 passe de l'état actionné à l'état de repos et le signal électrique qui en résulte peut être utilisé pour remettre en marche le moteur électrique entraînant le système de pompage. Le fait que le compartiment 15 est complètement rempli d'un liquide tel que de la glycérine apporte une amélioration particulière à l'invention; en effet, la glycérine confère une certaine stabilité et un certain amortissement aux pièces mécaniques mobiles à l'intérieur du compartiment 15, et la glycérine permet un fonctionnement sur une large gamme de températures La glycérine reste à l'état liquide sur au moins la plage de températures allant de -300 C à 650 C, ce qui permet d'utiliser l'invention sur cette plage de températures sans crainte de gel Ceci élargit notablement l'environnement dans lequel on peut faire fonctionner l'invention et procure un mécanisme de commutateur sensible à la pression, très fiable, en association avec l'indicateur, dans des conditions o des dispositifs de l'art antérieur pourraient geler. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à l'appareil décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Appareil de mesure et d'indication de pres- sion, caractérisé en ce qu'il comporte: a) un corps ( 12) et un capot ( 14) montés par vissage sur le corps pour former avec lui un compartiment ( 15) pouvant être fermé de façon étanche, le capot ayant une fenêtre transpa- rente ( 18); b) un tube de Bourdon ( 30) monté sur le corps dans le compartiment et ayant une extrémité ( 33) fermée de façon étanche à l'intérieur du compartiment et une extrémité ouverte ( 31) raccordée à un passage de liquide; c) un raccord ( 38) monté de façon étanche sur le -15 corps à l'extérieur du compartiment et ayant un moyen pour maintenir un diaphragme ( 40) de fermeture à proximité d'une extrémité, et ayant des passages raccordés audit passage de liquide; d) un arbre tourant ( 24) monté sur le corps dans le compartiment et ayant une extrémité avant reliée à l'aiguille ( 16) d'indication et portant un pignon d'engrenage ( 26) fixé sur la longueur de l'arbre; e) un secteur denté pivotant ( 45) monté sur le corps dans le compartiment et ayant un bord ( 47) présentant des dents pouvant engrener avec le pignon, et relié par un élément mécanique ( 44) à l'extrémité fermée du tube de Bourdon; f) un commutateur électrique ( 32) monté sur le corps dans le compartiment et ayant un actionneur ( 35) proche de l'extrémité fermée du tube de Bourdon et des conducteurs élec- triques ( 36) connectés à ce commutateur; et g) une fiche ( 37) de connecteur située sur le corps et comportant, dans le compartiment, des moyens de connexion auxdits conducteurs électriques et, à l'extérieur du compartiment des moyens pour établir un conctact électri- que avec lesdits conducteurs à l'extérieur du compartiment. 2 Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un premier liquide remplissant le compartiment, l'appareil comportant en outre une vessie élastique ( 50) remplie d'air dans le compartiment. 3 Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un second liquide remplissant le tube de Bourdon et lesdits passages raccordés au tube. 4 Appareil selon la revendication 3, caractérisé en outre en ce qu'il comporte un moyen à ressort ( 25) dans le compartiment, ayant une première extrémité reliée au corps et une seconde extrémité reliée à l'arbre tournant. Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une plaque ( 20) d'indicateur située dans le corps et placée en arrière et à proximité immédiate de l'aiguille d'indication, la plaque présentant une surface portant dans repères d'indication de pression tournés vers la fenêtre transparente. 6 Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un moyen de butée pour limiter le mouvement de l'aiguille d'indication. 7 Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que le premier liquide est de la glycérine. 8 Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que le second liquide est de la glycérine.