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"PROCEDE ET APPAREIL POUR LA MESURE D'EFFORTS ET PRESSIONS VARIABLES.
L'invention est relative à un procédé et des appareils pour la mesure d'efforts et pressions variables, - spécialement pour la mesure aisée, avec grande précision, de faibles varia- tions des dits efforts et pressions,- ou de différences de pressions variables.
Suivant l'invention, on fait agir l'effort ou la pression à mesurer, sur un système ou mécanisme mobile équilibré qui subit également l'action d'un effort ou d'une pression mesurable qui varie sous l'influence des variations de l'effort ou la pression à mesurer,.de telle façon que, par compensation auto- matique, l'équilibre du dit système ou mécanisme mobile soit toujours automatiquement rétabli sous l'action combinée des dits efforts eu pressions.
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L'effort ou la pression mesurable, dont les variations sont fonction des variations de l'effort ou la pression à déterminer, est fourni, suivant l'invention, par un fluide sous pression ou sous dépression, qui agit dans une cloche flottante réunie à. un levier mobile, par exemple un fléau de balance, dont les dé- placements produisent le rapprochement ou l'éloignement relatif d'un écran et d'une tuyère de faible section agencée à proximité immédiate de cet écran et constituant une issue de la canalisa- tion produisant la pression ou la dépression dans la dite cloche.
L'effort ou la pression à mesurer agit également sur une cloche flottante ou sur un flotteur immergé, ou directement sur le sys- tème en équilibre. La construction de l'appareil de mesure peut être aisément réalisée de telle façon qu'à une faible variation de l'effort à déterminer corresponde une variation relativement forte de l'effort qu'on mesure, par exemple en faisant agir le premier sur une grande cloche ou flotteur ou sur un long levier et le deuxième sur une petite cloche, ce qui permet d'opérer la mesure avec grande précision.
D'autres particularités et avantages de l'objet de l'in- vention ressortiront de la description de quelques exemples de réalisation, donnée ci-après avec référence au dessin schématique annexé, dans lequel Fige... 1, 2 et 3 représentent respectivement un appareil destiné spécialement à la mesure de la pression de fluides gazeux, du poids spécifique de liquides, et de la densité de fluides gazeux.
Dans l'exemple montré en Fig. 1, l'appareil comporte un fléau de balance, au bras 1 duquel est suspendue une grande cloche 2, plongeant dans un bain da liquide 3, tandis qu'au bras 4 est suspendue une petite cloche 5 plongeant dans un bain de liquide 6. Le gaz dont la pression P doit être contrôlée, est amené dans la cloche 2 par le conduit 7. Dans la cloche 5, on crée une dépression (pression absolue P # 1 atm. ) par aspi-
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ration a travers .le conduit 8 qui est relié à la cloche 5 par un tuyau flexible 9. Le conduit 8 est pourvu d'une tuyère fixe 10 débouchant en regard d'un écran ou plateau 11 qui est solidai- re du fléau. 4. Un niveau d'eau 12, ou analogue, permet de mesurer la pression p.
Les cloches peuvent être équilibrées par dea flotteurs tels que 13, de la cloche 2, plongeant dans le bain de liquide 3. Un contrepoids déplaçable 14 permet le réglage de l'appareil.
Supposons que l'équilibre da l'ensemble soit atteint pour des valeurs P1 et P1 de P et p. Si la pression P varie et atteint une valeur P2, le fléau effectue un certain déplacement qui a pour effet de rapprocher ou d'éloigner l'écran 11 de la tuyère 10 et donc d'augmenter ou de réduire, suivant le cas, la dépression dans la cloche 5, c'est-à-dire de diminuer ou d'augmenter la pression effective p. L'appareil sera de nouveau en équilibre pour une valeur P2 de p. Si le fléau est articulé en son centre, les bras 1 et 4 sont égaux et l'on a la relation : P1- P2 = s
P1- P2 S s et S représentant respectivement la surface de la cloche 5 et de la cloche 2.
La variation de la pression P peut donc être facilement déterminée par la mesure de la variation de la pression p et comme il est aisé de construire l'appareil de façon que le rapport s/S soit très petit, on comprend qu'on parvient à déterminer avec grande précision de très faibles variations de P par la mesure des variations de p qui sont beaucoup plus importantes.
En modifiant le rapport entre la longueur des deux bras du fléau, ou entre la longueur des divers leviers dans le cas de l'emploi d'un système à leviers au lieu d'une balance, on peut encore réduire le rapport entre les variations de la pression à. contrôler et la pression qu'on mesure. On obtient ainsi la formule générale d P = # p . s . K, dans laquelle K est une
S
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constante dépendant des caractéristiques constructives de l'appareil. On réalise facilement des valeurs de 1500 et plus pour le rapport # p .
# P
On comprendra que la mesure peut aussi se faire par de l'air ou un gaz comprimé amené dans la cloche 5 ; il suffit, dans ce cas, de placer la tuyère 10 en regard de la face opposée de l'écran 11.
L'appareil montré en Fig. 2 comporte un flotteur 15 tota- lement immergé dans le liquida dont le poids spécifique doit être contrôlé, ce liquide pénétrant par exemple par 16 dans le bac 17, dont il sort par 18. Le flotteur 15 est suspendu à un@le- vier 19 articulé en 20, par exemple un bras d'un fléau de balance dont l'autre bras porte un poids déplaçable 21. Le levier 19 porte également une petite cloche 22 plongeant dans un bain de liquide 23 et recevant de l'air ou un gaz comprimé par le tuyau souple 24, depuis le conduit 25. Celui-ci débouche, par une tuyère 26, en regard d'un plateau 27 porté par le levier 19, et est muni d'un niveau d'eau 28 ou analogue pour la mesure de la pression dans la cloche 22.
Avantageusement, -un étrangleur 29 est intercalé dans le conduit 25. L'appareil fonctionne en substance comme celui montré en Fig. 1 et toute variation du poids spécifique du liquide se trouvant dans le bac 17 produit une variation proportionnelle de la pression d'air dans la cloche 22, correspondant à une nouvelle position d'équilibre de l'ensemble.
Dans l'appareil montré en Fig. 3, une grande cloche 31 et une petite cloche 32, plongeant dans des bains de liquide 33 et 34, sont suspendues à un support mobile 35 convenablement guidé par des moyens appropriés quelconques, par exemple à un long levier articulé 36. Un tuyau 37, débouchant par une tuyère 38 en regard d'un'plateau fixe 39, est solidaire de la cloche 32
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et reçoit, en même temps que celle-ci, de l'air ou du gaz comprimé, amené par un conduit 40 qui comporte une partie flexible 41 et est muni d'un niveau d'eau 42 ou analogue. Le gaz, dont la densité doit être contrôlée, est amené sous la cloche 31, par un conduit 43 branché au bas d'une colonne de gaz 44.
Cette colonne peut être renversée et déboucher plus bas que la cloche quand on veut changer le signe de la pression agissant dans la cloche 31.
Une augmentation, ou une diminution, de la densité du gaz dans la cloche 31, produit immédiatement une diminution, ou une augnentation, proportionnelle de la pression sous la cloche 32.
Les cloches 22 (Fig. 2) et 32 (Fig. 3) peuvent aussi être soumises à dépression, mais dans ce cas, la tuyère 26, 38 doit être placée en regard de la face opposée de l'écran 27, 39.
L'utilisation de cloches équilibrées supprime pratiquement les frottements et, comme les divers organes de l'appareil peu- vent être très légers, on obtient une grande sensibilité de fonctionnement de l'appareil.
En-outre, il est possible de contrebalancer les variations de tension superficielle du liquide dans lequel baigne une cloche suspendue à un levier, par exemple en suspendant au levier, de l'autre coté de son point d'articulation, une spirale de longueur proportionnée qui plonge dans un bain du même liquide.
L'équilibre de l'appareil est stable et est atteint fort rapidement, pour ainsi dire instantanément, En effet, en utilisant une tuyèra (10, 26, 38) dont l'orifice est petit, il suffit de très faibles déplacements, par exemple de l'ordre de 0,01 ou 0,001 mm., du dit orifice par rapport à l'écran (11, 27, 39), pour faire varier fortement la pression (p) qu'on mesure. Les variations de la pression (P) à contrôler n'entraînent donc que des déplacements insignifiants du système en équilibre.
En dehors des applications déjà mentionnées, l'appareil permet, entre autres, encore de mesurer de faibles différences de pression, par exemple grâce à l'utilisation, au lieu d'une cloche telle que 2 (Fig. 1), de deux cloches qui sont soumises chacune à
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une pression différente et agissent en sens contraire sur le système de leviers de l'appareil, par exemple un fléau tel que 1, 4.
Suivant l'invention, la compensation automatique, qui ramène toujours l'ensemble dans une position d'équilibre, peut s'opérer également d'une façon indirecte, en faisant agir la pression, qui varie par suite des déplacements relatifs de la tuyère et de l'écran, sur un servo-moteur qui déplace un poids mobile sur le fléau ou organe analogue, ou qui modifie la tension d'un res- sort agissant sur cet organe.
Un tel schéma d'installation est représenté en Fig. 4, tandis que les Figs. 5 et 6 montrent des vues fragmentaires de deux variantes de réalisation de cette installation.
Le fléau 45 porte la cloche 46 soumise à la pression P qui doit être contrôlée. Les déplacements de l'écran 47 par rapport à la tuyère 48 font varier la pression dans la cloche 49 qui constitue le servo-moteur.. Celle-ci est suspendue à l'extrémité d'un câble 50 conduit sur les poulies 51,52 et portant, à son autre extrémité, un contrepoids 53. Dans ce câble est intercalé un poids mobile 54 roulant sur le fléau 45 et rétablissant auto- matiquement l'équilibre da l'ensemble après variation de la-. pression P.
Pour éviter l'emploi d'un poids 54 très faible, on peut . adopter la disposition suivant Fig. 5, où le dit poids mobile est placé sur un levier auxiliaire 55 suspendu en 56 au fléau 45, de façon à réduire l'action du poids 54 sur le dit fléau.
Comne montré en Fig. 6, on peut également faire agir le servo-moteur, par exemple la cloche 49, sur le point de suspension mobile 57 d'une chaînette 58 qui est accrochée par une extrémité au fléau 45. Les déplacements verticaux du point 57 modifient la longueur, et donc le poids, de la partie de la chaînette portée par le fléau.
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Bien que le servo-moteur utilisé soit, de préférence,. constitué par une cloche telle que 49, il pourrait éventuellement être formé par un diaphragme, un piston ou analogue.
Il importe da noter que les dimensions du servo-moteur n'influent pas sur la précision des mesures; on peut donc le choisir assez grand pour commander également les déplacements d'un dispositif enregistreur.
En reliant la cloche 49 sans jeu au dispositif enregistreur, par exemple par la liaison 59 (Fig. 4), le contrôle de la pres- sion P se fait directement par la mesure des déplacements de la cloche 49, sana qu'il soit nécessaire de mesurer la pression régnant dans cette cloche. Les caractéristiques constructives de l'appareil déterminent la loi de correspondance entre la grandeur contrôlée et la grandeur mesurée.
Il va de soi que, sans se départir de l'esprit de l'in- vention, diverses modifications peuvent être apportées à la réalisation constructive des divers éléments de l'appareil suivant l'invention et à l'agencement relatif des divers organes de celui-ci.