<Desc/Clms Page number 1>
APPAREIL DE MESURE ET PROCEDE POUR LA PRODUCTION D'UNE ARMATURE APPROPRIEE.
L'invention se rapporte à un appareil de mesure où la grandeur à mesurer telle que par exemple une pression, un déplacement, une différence de pression, le débit par unité de temps d'un fluide circulant dans un tube, ou une température, provoque un déplacement longitudinal d'un organe auquel est fixée une armature susceptible de se déplacer transversalement , aux lignes de force circulant entre deux pôles du circuit magnétique d'une bobine d'induction où les altérations ou variations de la self-induction peuvent être mesurées continuellement au moyen du circuit de mesure électrique de l'appareil, qui est pourvu d'un instrument de mesure.
Cet appareil de mesure qui peut, comme c'est indiqué ci-dessus, être employé à différents usages mais qui. s'applique plus particulièrement à la mesure notamment du débit d'un fluide au moyen d'un compteur venturi, fonctionne de telle manière que le déplacement de l'organe mobile provoque le déplacement d'une armature par rapport aux pôles d'électro-aimant, ce qui engendre des variations de la self-induction de la bobine d'induction. Cette altération est fonction de la longueur du déplacement de l'armature et donne par conséquent une indication de l'effet à mesurer. Il en résulte que l'appareil de mesure peut être pourvu d'une graduation dont les divisions sont en fonction directe de l'effet à mesurer.
Toutefois, en pratique, les appareils de ce genre connus jusqu'ici ne peuvent être employés que pour déterminer la valeur momentanée de l'effet à mesurer, car dans ces appareils connus l'altération très semblable de la valeur de cet effet donne lieu à des déviations différentes de l'instrument qui sont fonction de la valeur absolue de l'effet à mesurer. Il en résulte que l'enregistrement continu de la valeur de l'effet à mesurer nécessite l'emploi d'une bande indicatrice spécialement divisée, ce qui occasionne des
<Desc/Clms Page number 2>
dépenses supplémentaires considérables,et en outre, l'intégration des va- leurs mesurées et enregistrées devient extrêmement difficile.
D'autre part, une pareille intégration de la valeur de l'effet considéré pendant une pé- riode prédéterminée peut fréquemment présenter une grande importance, par exemple lorsqu'on doit mesurer non seulement la quantité de liquide qui s'écoule à un moment donné quelconque dans un tuyau, mais aussi la quantité de liquide qui a passé dans le tuyau pendant une période prédéterminée, par exemple 24 heures.
Le but de l'invention est de créer un appareil de mesure du genre considéré qui permette d'enregistrer et d'intégrer d'une manière très simple la valeur de l'effet à mesurer,pendant une période relativement longue. Sui- vant l'invention, on atteint ce résultat en établissant les faces en regard des pièces polaires et l'armature sous une forme telle qu'un déplacement' de l'armature et la variation de la self-induction de la bobine d'induction qui en résulte diffèrent par rapport à la longueur du déplacement de l'armature de telle manière que la déviation de l'instrument de mesure est une fonction linéaire de la valeur de l'effet à mesurero @
L'invention est basée partiellement sur le fait connu que le rap- port entre la valeur de l'effet et la déviation de l'instrument de mesure est d'une part
fonction de la relation entre le déplacement de l'organe mobile et l'effet à mesurer, -cette relation, lorsqu'elle est enregistrée graphique- ment, se présentant toutefois fréquemment sous forme d'une fonction linéaire, dans le cas de mesures de pressions simples ou de différences de pressions, de déplacements et de températures, mais dans beaucoup d'autres cas, par exemple lorsqu'il s'agit de la mesure de quantités de liquides au moyen de compteurs venturi, sous forme d'une courbe,- et d'autre part fonction de la relation, appelée ci-dessous la courbe de self-induction, entre la longueur du déplacement de l'armature et la variation ou altération de la self-induc- tion dans la bobine d'induction, ou plus exactement de l'influence de cette altération sur les déviations de l'instrument de mesure - l'enregistrement graphique de cette altération ou variation,
également au moyen de l'appareil de mesure connu, qui comporte des pièces polaires à extrémités plates et des armatures cylindriques ou polygonales, se présentant sous forme d'une courbe.,- et partiellement sur la connaissance que par une disposition des pièces po- laires et de l'armature telle que l'espace entre les pièces polaires et l'ar- mature et/ou l'amplitude du déplacement de l'armature en regard des pièces polaires transversalement par rapport aux lignes de force circulant entre ces pièces varie pendant le déplacement de l'armature, on peut adapter la courbe de self-induction à la relation entre la valeur de l'effet et le déplacement de l'armature, de telle manière que les déviations de l'instrument de mesure deviennent une fonction linéaire de la valeur de l'effet.
Ainsi que cela ressort de ce qui précède, on*peut arriver à ce ré- sultat suivant la.présente invention en donnant aux surfaces d'extrémité des pièces polaires, ou à l'une d'elles au moins, une forme recourbée dans la di- rection du déplacement de l'armature. Toutefois, une pareille disposition n'est en tout cas applicable habituellement que lorsque la distance.entre les positions extrêmes de l'armature est faible et ordinairement égale tout au plus à l'étendue des surfaces d'extrémité des pièces polaires dans la direc- tion du déplacement de l'armature. Il est à noter qu'en vue de la densité du flux des lignes de force il est d'usage d'employer de la manière connue des pièces polaires allant en s'amincissant de façon que l'étendue mentionnée soit très faible.
Il est par conséquent préférable de former, suivant l'invention, l'armature de telle manière qu'au moins l'une des surfaces de l'armature tournées vers les pièces polaires soit courbée dans la direction du dépla- cement de l'armature de façon à permettre un déplacement d'amplitude consi- dérablement accrue de l'armature. Ceci est également le cas si, suivant l'in- vention, l'armature est établie sous une forme telle qu'une coupe longitudina- le à travers l'armature transversalement au flux des lignes de force entre
<Desc/Clms Page number 3>
les pièces polaires, le long d'un côté au moins, soit limitée par une ligne courbe.
Suivant l'invention, on a toutefois trouvé qu'il était avantageux d'employer simultanément les deux dispositions mentionnées en dernier lieu, et ceci peut se faire conformément à l'invention en donnant à l'armature la forme d'un corps de révolution non cylindrique, ce qui offre en outre l'avan- tage que l'armature peut être appropriée d'une manière plus simple.
On comprendra que dans beaucoup de: cas on pourra, évidemment uti- liser une armature établie sous forme d'un corps de révolution en combinai- son avec des pièces polaires présentant des surfaces d'extrémité courbes, particulièrement lorsqu'il s'agit d'un appareil de mesure suivant l'invention, dans lequel, spécialement au commencement de l'introduction de l'armature en- tre les pièces polaires, une variation ou altération considérable de la self- induction pour un déplacement relativement faible de l'armature est nécessai- re en vue d'obtenir une fonction linéaire pour la relation entre la valeur de la quantité ou grandeur considérée et les déviations de l'instrument de mesure.
Dans chaque cas, il est évidemment possible d'établir la forme exacte de l'armature et/ou des pièces polaires en vue d'obtenir les déviations de caractère linéaire désiré dans l'instrument de mesure, mais dans la plupart des cas ces déterminations sont très compliquées. En pratique, il est par conséquent préférable de déterminer la forme exacte de l'armature et/ou des pièces polaires au moyen d'essais pratiques qui, comme cela ressortira d'une manière évidente de ce qui suit, sont faciles à exécuter.
Lorsqu'il s'agit d'un appareil destiné à un usage déterminé il n'est habituellement nécessaire de construire par des essais qu'un seul mo- dèle ou prototype de l'armature ou de la pièce polaire, et ce prototype peut alors être employé pour construire l'armature et/ou les pièces polaires pour des appareils du genre considéré à employer pour des mesures à effectuer dans la région envisagée.
Pour la fabrication de ces armatures et/ou ces pièces polaires, la construction est en outre simplifiée par le fait que c'est seule- ment la forme et non les dimensions exactes qui présente de l'importance, par- ce que les variations de la self-induction ayant une importance pratique dans la région mentionnée sont indépendantes des dimensions, par exemple de l'en- trefer entre les pièces polaires et l'armature, et ne dépendent que des varia- tions qui s'y produisent.
Un appareil de mesure suivant l'invention sera décrit et exposé d'une manière plus détaillée ci-après avec référence aux dessins annexés, dans lesquels
Fige 1 représente schématiquement en coupe verticale le mécanisme de déplacement d'une armature pour une bobine d'induction d'un appareil de me- sure suivant l'invention, destiné à mesurer le débit d'un fluide.,
Fig. 2 est un schéma montrant un mode d'exécution d'un circuit de mesure pour mesurer les variations ou altérations de l'induction dans la bo- bine d'induction.
Fig. 3 est une courbe venturi, c'est-à-dire la fonction entre le déplacement de l'armature et la quantité de fluide circulant dans un tuyau pendant une unité de temps donnée.
Fig. 4 est une courbe montrant la fonction linéaire désiré entre la déviation de l'instrument de mesure et la valeur de l'effet considéré, et
Fig. 5 est la courbe de self-induction correspondante.
L'appareil suivant l'invention sera décrit ci-dessous en combinai-
<Desc/Clms Page number 4>
son avec un appareil pour mesurer la quantité de fluide circulant dans un tuyau, au moyen d'un compteur venturi (non représenté) intercalé dans le tuyau. L'appareil représenté peut toutefois être employé aussi pour d'au- tres mesures où la quantité mesurée est fonction d'une pression différen- tielle.
L'appareil représenté comprend un cylindre 1 dont l'extrémité inférieure est hermétiquement fermée par un tampon 2 et l'extrémité supé- rieure par un chapeau 3 qui s'ajuste étroitement sur la surface interne de la paroi du cylindre 1. Au-dessus de ce dernier se trouve un autre cy- lindre 4 dont l'extrémité .inférieure est fixée fermement au cylindre 1, l'extrémité supérieure du cylindre 4 étant fermée au moyen d'un couvercle 5.
Du chapeau 3 un soufflet 6, par exemple un soufflet en tombac, descend à l'intérieur du cylindre 1. Pour des raisons pratiques ce souf- flet est divisé au milieu et les deux parties sont assemblées entre elles au moyen d'une bague 7. L'extrémité inférieure du soufflet est fermée au moyen d'un disque 8. A l'intérieur du soufflet 6 se trouve un tube 9 vissé dans le chapeau 3 auquel il est fixé au moyen d'un contre-écrou 10.
Une bague 11 est fixée ou vissée à ce tube 9 et un ressort de compression 12 est intercalé entre cette bague et le disque 8. Un ressort de compression semblable 13 est intercalé entre le disque 8 et une bague 14 disposée au- dessous du disque et vissée sur une vis de réglage 15 qui est montée de façon à pouvoir tourner mais sans pouvoir se déplacer longitudinalement dans le tampon 2 et est pourvue à l'extérieur de ce dernier d'une têtede réglage 16. Le soufflet 6 est fermement maintenu au moyen des ressorts 12 et 13 dans une certaine position initiale, d'où il peut être déplacé, avec la friction la plus légère possible, par suite d'une différence de pression entre la face intérieure et la face extérieure du soufflet.
On peut modifier la tension du ressort 13 et par conséquent la position initia- le du soufflet au moyen de la vis 15, dont l'extrémité supérieure sert en même temps à limiter l'expansion du soufflet 6 vers le bas. Pendant la ro- tation de la vis 15, la bague 14 est empêchée de tourner au moyen d'une bro- che 17 fixée au tampon 2 et s'étendant de bas en haut à travers un trou 18 de la bague 14.
L'extrémité supérieure du cylindre 1 est pourvue d'une part d'un passage 19 au moyen duquel l'intérieur du cylindre à l'extérieur du soufflet 6 peut être mis en communication avec le côté sous pression du compteur venturi, et d'autre part, d'un passage 20 au moyen duquel l'intérieur du cylindre 4 peut être mis en communication avec le côté basse pression du compteur'venturi. L'intérieur du cylindre 4 est en outre mis en communica- tion avec l'intérieur du soufflet 6 par des ouvertures 21 ménagées dans le chapeau 3.
Le cylindre 1, le cylindre 4, le soufflet 6 et les passages rac- cordés au cylindre 1, sont remplis, d'une manière connue, d'un liquide, par exemple de l'huile, qui est actionné, au moyen d'un dispositif compensateur, par les pressions régnant dans le compteur venturi, de telle sorte que le fluide à mesurer ne pénètre pas dans l'appareil.
Au disque 8 est fixée une tige verticale 22 qui s'étend sur toute la longueur du tube 9 jusqu'au cylindre 4 où elle porte une armature d'élec- tro-aimant 23. Lorsque le disque 8 et la tige 22 se déplacent, l'armature 23 se déplace d'une quantité plus ou moins ande entre les pièces polaires 24 d'une culasse d'électro-aimant 25 pour une bobine d'induction 26 disposée au-dessus du couvercle 5, par l'intermédiaire duquel la culasse 25 est por- tée d'une manière étanche aux liquides.
Lorsque l'armature 23 se déplace d'une amplitude plus ou moins grande par rapport aux pièces polaires 24, le flux de lignes de force modifie le circuit magnétique à travers la culasse d'électro-aimant 25,et modifie par conséquent aussi la self-induction de la bobine d'induction 26. Cette mo- dification ou altération de la self-induction, qui constitue une mesure de la
<Desc/Clms Page number 5>
longueur du déplacement, peut être mesurée au moyen d'un pont électrique, comme c'est représenté par exemple sur la Fig. 2.
Le pont représenté sur la Fig. 2 comporte un transformateur 27, 28, dont l'enroulement primaire 27 est alimenté en courant alternatif,tandis que les extrémités de l'enroulement secondaire 28 sont reliées d'une part à une extrémité de la bobine d'induction 26 et d'autre part à une extrémité d'une bobine d'induction de compensation similaire 29. Les autres extrémi- tés de cas deux bobines d'induction 26 et-29 sont reliées entre elles et au milieu de l'enroulement secondaire 28, et dans le conducteur qui établit cette dernière connexion est intercalé un instrument de mesure 30 constitué par un milliampèremètre.
Cet instrument de mesure 30 restera au zéro de l'échelle aussi longtemps que les self-inductions et les résistances dans les deux bobines d'induction 26 et 29 sont égales, mais toute altération ou variation de la self-induction dans la bobine d'induction 26 par suite d'un déplacement de l'armature 23 aura pour effet de provoquer une déviation qui sera fonction de la valeur de l'altération ou amplitude de variation de la self-induction. Toutefois, il est à noter que la position zéro de l'instru- ment de mesure 30 ne correspond pas nécessairement à un courant d'intensité nulle en absence de courant dans le conducteur de raccordement, et elle peut être réglée par un ajustement de la self-induction dans la bobine d'induction de compensation 29.
Lorsque l'appareil est en service le courant de fluide dont on doit mesurer le débit provoque une différence de pression à l'intérieur du compteur venturi, ce qui a pour effet de comprimer plus ou moins le soufflet 6 de telle sorte que l'armature 23 se déplace plus ou moins entre les pièces polaires 24 et que par conséquent il se produit une altération ou variation correspondante de la self-induction dans la bobine d'induction 26, qui provo- que une déviation correspondante de l'instrument de mesure 30.
On constatera en examinant la Fig. 1 que l'armature 23 présente la forme d'un corps de révolution à contour courbe, c'est-à-dire non linéaire, dont la configuration est telle qu'une modification ou altération de la self-in- duction dans la bobine 26 lors d'un déplacement de l'armature se produit de telle façon que la déviation de l'instrument de mesure est une fonction li- néaire de la quantité de liquide à mesurer.
La forme exacte de l'armature 23 est déterminée de la manière sui- vante :
En premier lieu, on détermine la relation entre la quantité de li- quide en circulation et le déplacement de l'armature occasionné par le compteur venturi et le soufflet 6 et qui est une fonction de cette circulation de li-. quide. Cette relation - la courbe venturi - est représentée sur la Fig. 3.
La fonction linéaire désirée entre la quantité de liquide en circulation et la déviation de l'instrument de mesure est représentée sur la Fige 4.
Ensuite, l'armature, ou de préférence un stéréotype de celle-ci, qui peut être cylindrique ou présenter toute forme approximativement exacte, est appliquée à un arbre susceptible d'être déplacé de telle manière que.son déplacement peut être enregistré, et est amenée par rapport à la pièce polai- re 24 de la bobine d'induction 26, ou par rapport aux pièces polaires d'un appareil exactement correspondant, dans une position qui correspond à sa posi- tion dans l'appareil lorsqu'elle est en service.
On déplace ensuite l'armature d'une amplitude correspondant à une altération ou variation prédéterminée de la quantité de fluide, cette amplitu- de pouvant être déterminée par la courbe représentée sur la Fig. 3, et si l'instrument de mesure 30 produit une déviation inexacte par rapport à la courbe de la Fig. 4, on rode la partie de l'armature 23 en regard des pièces polaires 24 soit au moyen de meules qui peuvent être fixes ou rotatives et
<Desc/Clms Page number 6>
être établies de manière à méfier l'armature qui est alors maintenue en pla- ce, ou bien on peut d'abord enlever l'armature pour la meuler, jusqu'à ce que l'instrument de mesure montre une déviation approximativement exacte.
On ré- pète cette opération après que l'armature a exécuté un déplacement plus grand qui correspond à une plus grande quantité de liquide et on traite l'armature de cette manière jusqu'à ce qu'elle soit meulée sur toute sa longueur active.
Si l'armature ne présentait pas précédemment une conformation ap- proximativement exacte, on constatera fréquemment que les opérations de meu- lage exécutées le long d'une certaine partie de l'armature auront provoqué des altérations ou modification de l'effet produit par la partie considérée sur l'altération ou la variation de la self-induction, et par conséquent aus- si sur l'ajustement de l'instrument de mesure lorsque la partie en question de l'armature se trouve en regard des pièces polaires. C'est la raison pour laquelle une déviation approximativement exacte doit avoir lieu à la première opération de meulage.
Lorsque ce premier meulage a éfé effectué, on exécute un nouveau meulage de la même manière, et ce meulage, à condition que la fonc- tion entre la quantité de fluide et la déviation de l'instrument de mesure ne s'écarte que légèrement de la forme désirée indiquée par la courbe de la Fig. 4, peut être poursuivi jusqu'à ce qu'onobtienne la configuration exacte, mais si les déviations sont considérables, on doit répéter le meulage une ou plusieurs fois, peut être bien seulement le long d'une certaine partie de l'armature.
Lorsque l'armature a été meulée de manière à présenter la forme correcte, la bobine d'induction 26 acquiert une self-induction dont le courbe correspond à celle représentée en trait plein sur la Fig. 6, et diffère es- sentiellement de la courbe en pointillés qui représente la courbe de self-in- duction de la bobine d'induction correspondant à une armature cilindrique.
Si l'appareil de mesure avait été établi pour mesurer la valeur d'un effet qui pourrait être amené à produire un déplacement de l'armature 23 qui serait une fonction linéaire de la valeur de cette action, il faudrait donner à cette armature une. forme telle que la courbe de self-induction de la bobine d'induction 26 devienne rectiligne.
Au moyen d'un stéréotype produit de la manière décrite ci-dessus, on est à même d'exécuter pratiquement des armatures d'une manière très simple, par exemple en employant des instruments de mesure optiques, une machine à singer, ou mieux encore en employant un mandrin à meuler conforme au prototy- pe.. On peu 5 employer un pareil mandrin à meuler parce que le diamètre de l'armature est sans importance au point de vue de la forme de la courbe de self-induction et on peut d'une manière fort simple compenser l'augmentation ou la diminution de l'effet du circuit magnétique dans la bobine d'induction, par exemple par l'introduction ou la suppression de résistances (non repré- sentées) dans le circuit de mesure de l'appareil.
L'invention n'est pas limitée au mode d'exécution de l'appareil représenté ou à l'emploi de ce dernier de la manière décrite. Ainsi, par exemple, le circuit de mesure électrique peut être établi de différentes fa- gons. La bobine d'induction compensatrice 29 peut par exemple être supprimée si la bobine d'induction 26 est pourvue d'un enroulement bifilaire dont le point milieu est relié au point milieu de l'enroulement secondaire 28. En outre, on peut employer par exemple des circuits de mesure où la 'bobine d'in- duction 26 est enroulée soit normalement soit sous forme d'enroulement bifi- laire pour agir comme enroulement secondaire dans un transformateur dont l'enroulement primaire est également placé sur l'étrier 25. De même, le transformateur 27, 28 peut être remplacé par une résistance avec prise de courant en son milieu.
Il y a lieu de faire remarquer, en outre, qu'il n'est pas néces- saire pour l'exécution de l'armature ou de son stéréotype de calculer d'abord
<Desc/Clms Page number 7>
la courbe représentée sur la Fig. 3, parce que pendant le meulage le dépla- cement peut être provoqué soit directement, soit indirectement dans l'appa- reil même au moyen de l'effet que l'appareil est destiné à mesurer et qui est mesuré au cours du meulage au moyen d'un instrument de mesure de con- trôle. Toutefois, dans la plupart des cas une telle manière de procéder serait moins appropriée.
<Desc / Clms Page number 1>
MEASURING APPARATUS AND METHOD FOR THE PRODUCTION OF AN APPROPRIATE REINFORCEMENT.
The invention relates to a measuring device where the quantity to be measured such as for example a pressure, a displacement, a pressure difference, the flow rate per unit of time of a fluid circulating in a tube, or a temperature, causes a longitudinal displacement of a member to which is fixed an armature capable of moving transversely, to the lines of force circulating between two poles of the magnetic circuit of an induction coil where the alterations or variations of the self-induction can be continuously measured by means of the device's electrical measuring circuit, which is provided with a measuring instrument.
This measuring device which can, as indicated above, be used for different purposes but which. applies more particularly to the measurement in particular of the flow rate of a fluid by means of a venturi meter, operates in such a way that the displacement of the movable member causes the displacement of an armature relative to the electro- poles magnet, which generates variations in the self-induction of the induction coil. This alteration is a function of the length of the displacement of the reinforcement and therefore gives an indication of the effect to be measured. As a result, the measuring device can be provided with a graduation whose divisions are a direct function of the effect to be measured.
However, in practice, the devices of this kind known hitherto can only be used to determine the momentary value of the effect to be measured, because in these known devices the very similar alteration of the value of this effect gives rise to different deviations of the instrument which depend on the absolute value of the effect to be measured. As a result, the continuous recording of the value of the effect to be measured requires the use of a specially divided indicator tape, which causes
<Desc / Clms Page number 2>
considerable additional expense, and in addition, the integration of measured and recorded values becomes extremely difficult.
On the other hand, such an integration of the value of the effect under consideration during a predetermined period can frequently be of great importance, for example when one has to measure not only the quantity of liquid which is flowing at a given moment. in a pipe, but also the amount of liquid that has passed through the pipe during a predetermined period, for example 24 hours.
The aim of the invention is to create a measuring device of the type considered which makes it possible to record and integrate in a very simple manner the value of the effect to be measured, over a relatively long period. Following the invention, this result is achieved by establishing the facing faces of the pole pieces and the armature in a form such as a displacement of the armature and the variation of the self-induction of the coil. resulting induction differ with respect to the length of the displacement of the reinforcement in such a way that the deviation of the measuring instrument is a linear function of the value of the effect to be measured.
The invention is partially based on the known fact that the relationship between the value of the effect and the deviation of the measuring instrument is on the one hand
function of the relation between the displacement of the movable member and the effect to be measured, - this relation, when it is recorded graphically, however frequently in the form of a linear function, in the case of measurements of simple pressures or differences in pressures, displacements and temperatures, but in many other cases, for example when it comes to the measurement of quantities of liquids by means of venturi meters, in the form of a curve, - and on the other hand a function of the relation, called the self-induction curve below, between the length of the displacement of the armature and the variation or alteration of the self-induction in the induction coil, or more exactly the influence of this alteration on the deviations of the measuring instrument - the graphic recording of this alteration or variation,
also by means of the known measuring apparatus, which comprises pole pieces with flat ends and cylindrical or polygonal reinforcements, in the form of a curve., - and partially on the knowledge that by an arrangement of the pieces po- widths and reinforcement such that the space between the pole pieces and the frame and / or the amplitude of the displacement of the reinforcement opposite the pole pieces transversely with respect to the lines of force circulating between these pieces varies during the movement of the armature, the self-induction curve can be adapted to the relation between the value of the effect and the displacement of the armature, so that the deviations of the measuring instrument become a function linear value of the effect.
As is apparent from the foregoing, this result can be achieved according to the present invention by giving the end surfaces of the pole pieces, or at least one of them, a curved shape in the shape of the pole. direction of movement of the reinforcement. However, such an arrangement is in any case usually applicable only when the distance between the extreme positions of the armature is small and usually at most equal to the extent of the end surfaces of the pole pieces in the direction. tion of the displacement of the reinforcement. It should be noted that in view of the density of the flux of the lines of force, it is customary to use pole pieces in the known manner which tapers off so that the mentioned extent is very small.
It is therefore preferable to form, according to the invention, the frame in such a way that at least one of the surfaces of the frame facing the pole pieces is curved in the direction of movement of the frame. so as to allow a considerably increased amplitude displacement of the reinforcement. This is also the case if, according to the invention, the reinforcement is established in a form such as a longitudinal section through the reinforcement transversely to the flow of the lines of force between
<Desc / Clms Page number 3>
the pole pieces, along at least one side, is bounded by a curved line.
According to the invention, it has however been found that it is advantageous to simultaneously use the two arrangements mentioned last, and this can be done in accordance with the invention by giving the frame the shape of a body of revolution non-cylindrical, which further offers the advantage that the reinforcement can be fitted in a simpler manner.
It will be understood that in many cases it will obviously be possible to use an armature established in the form of a body of revolution in combination with pole pieces having curved end surfaces, particularly in the case of a measuring apparatus according to the invention, in which, especially at the beginning of the introduction of the armature between the pole pieces, a considerable variation or alteration of the self-induction for a relatively small displacement of the armature is necessary in order to obtain a linear function for the relation between the value of the quantity or quantity considered and the deviations of the measuring instrument.
In each case, it is obviously possible to establish the exact shape of the armature and / or the pole pieces in order to obtain the desired linear deviations in the measuring instrument, but in most cases these determinations are very complicated. In practice, it is therefore preferable to determine the exact shape of the frame and / or the pole pieces by means of practical tests which, as will become evident from the following, are easy to perform.
In the case of a device intended for a specific use, it is usually necessary to construct by tests only one model or prototype of the armature or of the pole piece, and this prototype can then be used to construct the armature and / or pole pieces for apparatus of the kind considered to be used for measurements to be carried out in the region envisaged.
For the manufacture of these armatures and / or these pole pieces, the construction is further simplified by the fact that it is only the shape and not the exact dimensions which is of importance, because the variations of the self-induction having practical importance in the mentioned region are independent of the dimensions, for example of the gap between the pole pieces and the armature, and only depend on the variations which occur there.
A measuring apparatus according to the invention will be described and explained in more detail below with reference to the accompanying drawings, in which
Fig. 1 schematically shows in vertical section the mechanism for moving an armature for an induction coil of a measuring device according to the invention, intended to measure the flow rate of a fluid.
Fig. 2 is a diagram showing an embodiment of a measuring circuit for measuring the variations or alterations of the induction in the induction coil.
Fig. 3 is a venturi curve, that is to say the function between the displacement of the armature and the quantity of fluid circulating in a pipe during a given unit of time.
Fig. 4 is a curve showing the desired linear function between the deviation of the measuring instrument and the value of the effect considered, and
Fig. 5 is the corresponding self-induction curve.
The apparatus according to the invention will be described below in combination.
<Desc / Clms Page number 4>
sound with an apparatus for measuring the quantity of fluid circulating in a pipe, by means of a venturi meter (not shown) inserted in the pipe. The apparatus shown can, however, also be used for other measurements where the measured quantity is a function of a differential pressure.
The apparatus shown comprises a cylinder 1, the lower end of which is hermetically sealed by a plug 2 and the upper end by a cap 3 which fits tightly to the inner surface of the wall of the cylinder 1. Above of the latter is another cylinder 4, the lower end of which is firmly fixed to cylinder 1, the upper end of cylinder 4 being closed by means of a cover 5.
From the bonnet 3 a bellows 6, for example a tombac bellows, descends inside the cylinder 1. For practical reasons this bellows is divided in the middle and the two parts are assembled together by means of a ring 7 The lower end of the bellows is closed by means of a disc 8. Inside the bellows 6 there is a tube 9 screwed into the cap 3 to which it is fixed by means of a lock nut 10.
A ring 11 is fixed or screwed to this tube 9 and a compression spring 12 is interposed between this ring and the disc 8. A similar compression spring 13 is interposed between the disc 8 and a ring 14 disposed below the disc and screwed onto an adjusting screw 15 which is mounted so as to be able to turn but without being able to move longitudinally in the buffer 2 and is provided on the outside of the latter with an adjusting head 16. The bellows 6 is firmly held by means of springs 12 and 13 in a certain initial position, from which it can be moved, with the lightest possible friction, as a result of a pressure difference between the inner face and the outer face of the bellows.
The tension of the spring 13 and therefore the initial position of the bellows can be modified by means of the screw 15, the upper end of which serves at the same time to limit the expansion of the bellows 6 downwards. During the rotation of the screw 15, the ring 14 is prevented from rotating by means of a pin 17 fixed to the pad 2 and extending from bottom to top through a hole 18 of the ring 14.
The upper end of cylinder 1 is provided on the one hand with a passage 19 by means of which the interior of the cylinder outside the bellows 6 can be placed in communication with the pressure side of the venturi meter, and of on the other hand, a passage 20 by means of which the interior of the cylinder 4 can be communicated with the low pressure side of the venturi meter. The interior of cylinder 4 is furthermore brought into communication with the interior of bellows 6 by openings 21 formed in cap 3.
The cylinder 1, the cylinder 4, the bellows 6 and the passages connected to the cylinder 1, are filled, in a known manner, with a liquid, for example oil, which is actuated by means of a compensating device, by the pressures prevailing in the venturi meter, so that the fluid to be measured does not enter the device.
To the disc 8 is fixed a vertical rod 22 which extends over the entire length of the tube 9 up to the cylinder 4 where it carries an electromagnet frame 23. When the disc 8 and the rod 22 move, the armature 23 moves by a more or less amount between the pole pieces 24 of an electromagnet yoke 25 for an induction coil 26 disposed above the cover 5, through which the cylinder head 25 is worn in a liquid-tight manner.
When the armature 23 moves by a greater or lesser amplitude with respect to the pole pieces 24, the flow of lines of force modifies the magnetic circuit through the electromagnet yoke 25, and consequently also modifies the choke -induction of the induction coil 26. This modification or alteration of the self-induction, which constitutes a measure of the
<Desc / Clms Page number 5>
length of displacement, can be measured by means of an electric bridge, as shown for example in Fig. 2.
The bridge shown in FIG. 2 comprises a transformer 27, 28, the primary winding 27 of which is supplied with alternating current, while the ends of the secondary winding 28 are connected on the one hand to one end of the induction coil 26 and on the other starts at one end of a similar compensating induction coil 29. The other ends of case two induction coils 26 and -29 are connected to each other and to the middle of the secondary winding 28, and in the conductor which establishes this last connection is interposed a measuring instrument 30 consisting of a milli-ammeter.
This measuring instrument 30 will remain at zero on the scale as long as the self-inductions and the resistances in the two induction coils 26 and 29 are equal, but any alteration or variation of the self-induction in the coil of induction 26 as a result of a displacement of the armature 23 will have the effect of causing a deviation which will be a function of the value of the alteration or amplitude of variation of the self-induction. However, it should be noted that the zero position of the measuring instrument 30 does not necessarily correspond to a current of zero intensity in the absence of current in the connecting conductor, and it can be adjusted by an adjustment of the. self-induction in the compensation induction coil 29.
When the device is in service, the flow of fluid whose flow rate is to be measured causes a pressure difference inside the venturi meter, which has the effect of compressing the bellows 6 more or less so that the armature 23 moves more or less between the pole pieces 24 and therefore there is a corresponding alteration or variation of the self-induction in the induction coil 26, which causes a corresponding deviation of the measuring instrument 30 .
It will be seen by examining FIG. 1 that the armature 23 has the shape of a body of revolution with a curved contour, that is to say non-linear, the configuration of which is such as a modification or alteration of the self-induction in the coil 26 when a displacement of the armature occurs in such a way that the deflection of the measuring instrument is a linear function of the quantity of liquid to be measured.
The exact shape of the reinforcement 23 is determined as follows:
First, the relationship between the quantity of liquid in circulation and the displacement of the armature caused by the venturi counter and the bellows 6 and which is a function of this circulation of li- is determined. quide. This relationship - the venturi curve - is shown in Fig. 3.
The desired linear function between the amount of liquid in circulation and the deviation of the measuring instrument is shown in Fig. 4.
Then the armature, or preferably a stereotype thereof, which may be cylindrical or have any approximately exact shape, is applied to a movable shaft in such a way that its displacement can be recorded, and is brought with respect to the pole piece 24 of the induction coil 26, or with respect to the pole pieces of an exactly corresponding apparatus, into a position which corresponds to its position in the apparatus when it is in service.
The armature is then moved by an amplitude corresponding to a predetermined alteration or variation in the quantity of fluid, this amplitude being able to be determined by the curve shown in FIG. 3, and if the measuring instrument 30 produces an inaccurate deviation from the curve of FIG. 4, the part of the frame 23 is rode facing the pole pieces 24 either by means of grinding wheels which can be fixed or rotating and
<Desc / Clms Page number 6>
be set in such a way as to distrust the framework which is then held in place, or the framework may first be removed for grinding, until the measuring instrument shows an approximately exact deviation.
This operation is repeated after the reinforcement has performed a larger displacement which corresponds to a greater quantity of liquid and the reinforcement is treated in this manner until it is ground to its entire working length.
If the reinforcement did not previously present an approximately exact conformation, it will frequently be found that the grinding operations carried out along a certain part of the reinforcement will have caused alterations or modification of the effect produced by the reinforcement. part considered on the alteration or variation of the self-induction, and consequently also on the adjustment of the measuring instrument when the part in question of the armature is located opposite the pole pieces. This is the reason why an approximately exact deviation must take place at the first grinding operation.
When this first grinding has been carried out, a new grinding is carried out in the same way, and this grinding, provided that the function between the quantity of fluid and the deviation of the measuring instrument deviates only slightly from the desired shape indicated by the curve of FIG. 4, can be continued until the exact configuration is obtained, but if the deviations are considerable, the grinding must be repeated one or more times, perhaps only along a certain part of the reinforcement.
When the armature has been ground so as to have the correct shape, the induction coil 26 acquires a self-induction the curve of which corresponds to that shown in solid lines in FIG. 6, and differs essentially from the dotted curve which represents the self-induction curve of the induction coil corresponding to a cylindrical armature.
If the measuring apparatus had been set up to measure the value of an effect which could be caused to produce a displacement of the reinforcement 23 which would be a linear function of the value of this action, this reinforcement would have to be given a. shape such that the self-induction curve of the induction coil 26 becomes rectilinear.
By means of a stereotype produced in the manner described above, one is able to practically execute frameworks in a very simple manner, for example by employing optical measuring instruments, a singer machine, or better still. by employing a grinding mandrel conforming to the prototype. Such a grinding mandrel can be employed because the diameter of the reinforcement is irrelevant from the point of view of the shape of the self-induction curve and one can in a very simple way to compensate for the increase or decrease in the effect of the magnetic circuit in the induction coil, for example by the introduction or removal of resistors (not shown) in the measurement circuit of the device.
The invention is not limited to the embodiment of the apparatus shown or to the use of the latter in the manner described. Thus, for example, the electrical measuring circuit can be established in different ways. The compensating induction coil 29 can for example be omitted if the induction coil 26 is provided with a two-wire winding, the midpoint of which is connected to the midpoint of the secondary winding 28. In addition, for example, it is possible to use measuring circuits where the induction coil 26 is wound either normally or as a two-way winding to act as a secondary winding in a transformer whose primary winding is also placed on the yoke 25. De Likewise, the transformer 27, 28 can be replaced by a resistor with a current outlet in its middle.
It should be noted, moreover, that it is not necessary for the execution of the reinforcement or its stereotype to first calculate
<Desc / Clms Page number 7>
the curve shown in FIG. 3, because during grinding the displacement can be caused either directly or indirectly in the apparatus itself by means of the effect which the apparatus is intended to measure and which is measured during grinding by means a control measuring instrument. However, in most cases such a procedure would be less appropriate.