Brevet FR2810735A1 — publié le 20011228

La présente invention est relative des perfectionnements apportés aux dispositifs de mesure de la densité ou de la masse volumique d'un liquide chimiquement stable ou en cours de fermentation, contenu dans une enceinte. De façon connue, les dispositifs de mesure de masse volumique ou de la densité d'un liquide (densimètres manuels, à débit dérivé, à lame vibrante, à mesure de dégagement gazeux, ... ) présentent de nombreux inconvénients comme leur lecture difficile leur utilisation délicate, leur prix, leur coût d'installation élevés, etc... Pour pallier de tels inconvénients, le Demandeur a proposé un dispositif de mesure de la masse volumique d'un liquide (brevet français n 2 733 318) comportant une enceinte dont chacune des extrémités est obturée par une membrane souple qui coopère par sa surface interne avec un organe de transmission relié à un capteur de force à jauge(s) de contraintes, ladite enceinte étant immergée dans une cuve remplie d'un liquide dont on veut mesurer la masse volumique. Ce densimètre d'entretien simple permet de mesurer la masse volumique d'un liquide quelle que soit sa viscosité. Néanmoins, lorsqu'il s'agit de mesurer un liquide chargé, ce qui est notamment le cas dans le domaine agro- alimentaire, cet appareil présente des zones de rétention où risquent de se loger des impuretés. Ce dispositif présente également un inconvénient du fait du positionnement des membranes souples à chacune des extrémités de l'enceinte de mesure. En effet, celles-ci comportent une surface importante exposée aux chocs et aux projections et peuvent ainsi se percer lors du fonctionnement ou de la manipulation de l'appareil. Enfin, cet appareil ne dispose pas de système de protection du capteur de force et ainsi, sous l'effet de surcharges, celui-ci risque de donner indication de lecture erronée de la masse volumique du liquide, voire de se détériorer. La présente invention vise donc ' pallier de tels inconvenients en proposant un dispositif de mesure de la masse volumique d'un liquide qui présente une meilleure résistance aux chocs et aux projections et qui est pourvu d'un dispositif de protection du capteur de force. A cet effet, le dispositif de mesure de la masse volumique d'un liquide selon l'invention comprenant une enceinte, étanche au liquide à mesurer, dont chacune des extrémités est obturée par une paroi, ces parois coopérant entre elles par l'intermédiaire d'au moins un organe de liaison, ledit dispositif se caractérise en ce qu'il comporte une pièce de solidarisation reliee à la partie mobile d'un capteur de force à jauge (s) de contraintes et solidaire de l'une desdites parois, la partie fixe du capteur de force demeurant solidaire de ladite enceinte. D autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description faite ci-après, en référence aux dessins annexés qui en illustrent un exemple de réalisation dépourvu de tout caractère limitatif. Sur les figures la figure 1 est une vue en coupe en élévation frontale, du dispositif selon l'invention ; - la figure 2 est une vue en coupe des membranes surmoulées du dispositif selon la figure 1 ; - la figure 3 est une vue en coupe, en élévation, illustrant un second mode de réalisation du dispositif selon l'invention ; - la figure 4 est une vue en coupe et en élévation illustrant un troisième mode de réalisation du dispositif selon l'invention. Si on se réfère à la figure 1 qui représente un mode préféré de réalisation du dispositif de mesure de la densité ou de la masse volumique d'un liquide selon l'invention, on voit que celui-ci comporte essentiellement une enceinte 1 étanche au liquide à mesurer, avantageusement conformée en un tube de section droite notamment circulaire et dont les parois sont rigides. En outre, ces dernières sont constituées à partir d'un matériau conforme réglementations en vigueur dans l'industrie agro-alimentaire, tel que du P.V.C., inox etc... Cette enceinte est recouverte à chacune de ses extrémités 2, 3 d'une paroi 4 de surface égale. De plus, le bord périphérique 5 desdites parois dépasse par rapport à la surface externe l'enceinte 1 en vue de permettre l'installation d'une membrane 6 d'étanchéité entre lesdites parois et ladite enceinte. Ces parois 4 qui représentent la surface sur laquelle s'applique la force engendrée par la pression du liquide dans lequel est immergé le dispositif selon l'invention, sont réalisées de préférence dans un matériau résistant inaltérable, par exemple en plastique ou inox. Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, les parois 4 possèdent une forme bombée de manière à protéger le dispositif contre des solides pouvant se trouver dans le liquide à mesurer, notamment lorsque celui- ci est chargé. Par ailleurs, pour chacune des parois 4, on dispose de façon étanche deux couronnes 7, 8 concentriques dans lesquelles est surmoulée une membrane 6 souple assurant l'étanchéité de 1 ensemble, l'une des couronnes étant disposée sur le bord périphérique de ladite enceinte à 'une de ses extrémités (2, 3), l'autre couronne étant installée sur le bord périphérique 5 inferieur de l'une desdites parois. Ces couronnes sont réalisées de préférence a partir d'une matière polymérisée (plastique, ... ). On peut également prévoir une membrane 6 souple qui est placée entre une bride et une contre-bride, 'étanchéité étant assurée par un joint torique. Bien entendu, les couronnes 7, 8 peuvent posséder une forme adaptée à celle de l'enceinte 1 des parois 4 circulaire, carré, rectangulaire, ovale, ... ). Par exemple, dans le cas avantageux d'une enceinte 1 conformée en un tube de section droite circulaire et de parois 4 sphériques, lesdites couronnes sont également circulaires. A l'intérieur de l'enceinte, les parois 4 sont reliées entre elles par tout organe de liaison adapté (par exemple, par deux tiges 9, 10) par leur surface interne, de manière à réaliser un équipage mobile de l'ensemble parois et moyens de liaison. Lesdites parois peuvent donc translater ensemble par l'intermédiaire des moyens de liaison, sans frottement et selon un axe longitudinal de ladite enceinte, lesdites parois venant en butée contre les couronnes 7, 8 disposées à chaque extrémité de ladite enceinte. Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, afin de permettre une translation des parois sans endommager le dispositif de mesure, on prévoit de laisser un jeu de déplacement 11 entre l' des parois 4 et la couronne disposée sur le bord périphérique de ladite enceinte à l'extrémité (2, 3) obturée par cette paroi, ce jeu étant égal ou inférieur au débattement un capteur de force 12 dans ses limites extrêmes de déformation. Ce système a donc pour avantage, en cas de surcharge, de protéger le dispositif par auto-blocage. Bien entendu, ce jeu de déplacement 11 peut être positionné, soit au niveau de la paroi inférieure, soit niveau de la paroi supérieure, ou il peut encore être reparti au niveau des deux parois. Par ailleurs, un capteur de force 12 est également installé à l'intérieur de l'enceinte 1. Celui-ci est pourvu jauges de contraintes 13 qui, lorsqu'elles sont soumises à des déformations mécaniques, notamment de compression, torsion, ou de flexion, voient leur impédance varier fonction de l'intensité de ces sollicitations mécaniques. Une pièce de solidarisation 14 reliant mécaniquement ledit capteur de force à la paroi 4 inférieure (ou supérieure) l'enceinte permet de transmettre tout mouvement de translation des parois 4 audit capteur de force. I1 suffit alors d'effectuer un montage électrique adéquat de jauges 13, notamment en pont équilibré ou déséquilibré pour enregistrer les variations d'impédance. Ainsi, le capteur de force 12 sera soumis à efforts de compression issus des forces opposées engendrées par la pression du liquide sur les parois 4 de l'enceinte 1 et la résultante de ces forces permettra de calculer la masse volumique dudit liquide. En effet, la masse volumique est calculée par l'équation suivante p = R / (H1 x S1 x g - H2 x S2 x g) avec les paramètres suivants - R : résultante des forces s'exerçant sur le capteur de force ; - S1 : surface de l'une des parois 4 ; - S2 : surface de l'autre paroi ; - H1 : hauteur immergée de l'une des parois ; - H2 : hauteur immergée de l'autre paroi ; - p : masse volumique du liquide ; - g : accélération de la pesanteur. A partir de cette équation, on déduit que si le dispositif est disposé dans un liquide dont on veut déterminer la masse volumique ou la densite, en ayant par hypothèse de construction H1 :;É: HZ et S1 = , la densité est directement proportionnelle à la résultante R. La valeur de cette résultante R est fournie par le capteur de force à jauge(s) de contrainte. Préférentiellement, l'enceinte 1 comporte un orifice 15 pour le passage de l'ensemble des fils 16 d'entrée et de sortie nécessaires à l'alimentation de l'électronique et à 1 exploitation du signal de mesure provenant du capteur de force 12 à jauges de contraintes 13. Selon un second mode de réalisation du dispositif et de l'invention (cf. figure 3), on pourra utiliser une membrane 6 souple d'étanchéité appliquée latéralement et disposée entre chaque paroi 4 et chaque extrémité 2, 3 de 'enceinte 1. Dans ce cas, les parois 4 sur lesquelles 'appliquent les forces issues de la pression du liquide à mesurer, ne dépassent pas par rapport à la surface externe de l'enceinte 1. Enfin, selon un troisième mode de réalisation du dispositif objet de l'invention (cf. figure 4), on peut obtenir une mesure de la masse volumique du liquide à profondeur constante. Pour ce faire, l'une des parois 4 dudit dispositif est réalisée à partir d'un flotteur 17 (par exemple, en forme de coupole) qui permet audit dispositif de mesure de flotter dans le liquide à mesurer, la hauteur d'immersion de la paroi inférieure étant donc toujours constante. La présente invention telle que décrite précédemment offre de multiples avantages ; notamment, elle propose un dispositif d'entretien simplifié. Par ailleurs, elle dispose d'un système de protection du capteur de force et son étanchéité et sa résistance aux différents chocs se trouvent améliorées par rapport aux densimètres immergés connus de l'art antérieur. Il demeure bien entendu que la présente invention n'est pas limitée aux exemples de realisation décrits et représentés ci-dessus, mais qu'elle englobe toutes les variantes. REVENDICATIONS 1 - Dispositif de mesure de la masse volumique d'un liquide comprenant enceinte (1), étanche au liquide à mesurer, dont chacune des extrémités est obturée par une paroi (4), ces parois coopérant entre elles par l'intermédiaire d' moins un organe de liaison (9, 10), ledit dispositif étant caractérisé en ce qu'il comporte une pièce de solidarisation (14) reliée à la partie mobile d'un capteur de force ) à jauges) de contraintes et solidaire de l'une desdites parois, la partie fixe du capteur de force demeurant solidaire de ladite enceinte. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que pour chacune des parois (4), on dispose de façon étanche deux couronnes (7, 8) concentriques dans lesquelles est surmoulée une membrane (6) souple assurant l'étanchéité de l'ensemble, l'une couronnes étant disposée sur le bord périphérique de ladite enceinte à l'une de ses extrémités (2, 3), 1 autre couronne étant installée sur le bord périphérique (5) inférieur de l'une desdites parois. 3 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte un jeu de déplacement (11) entre l'une des parois (4) couronne disposée sur le bord périphérique de ladite enceinte à l'extrémité (2, 3) obturée par cette paroi ledit jeu étant égal ou inférieur au débattement capteur de force dans ses limites extrêmes de déformation. 4 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précedentes, caractérisé en ce que les parois (4) possèdent une forme bombée de manière à protéger le dispositif contre des solides pouvant se trouver dans le liquide à mesurer, notamment lorsque celui-ci est chargé.