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BALANCE ANNULAIRE POUR LE MESURAGE DE PRESSIONS ET DE
EMLANGES -
Les balances annulaires coopérant avec des dispositifs de commande sont considérées comme des appareils de mesurage très sécurs pour des mélan- ges; elles sont utilisées pour le mesurage de gaz à pressions statiques ré- duites, ainsi que comme compteurs- de quantités de vapeur, de gaz comprimé, d'eau et d'autres fluides sous pression. Sans dispositif de commande et sans extrac- tion de racine elles sont employées pour la mesure de pressions, force motri- ce, pressions différentielles, densités etc.
Dans ces balances c'est surtout pour la mesure de mélanges que la capacité de mesurage est limitée à cause du rapport carré de la pression différentielle et du mélange, et elle n'atteint pas la capacité de mesurage des manomètres à flotteur, surtout de ceux compor- tant un élargissement dans la zone du niveau du liquide obturateur. En dessous d'approximativement 15% de la valeur finale, les balances annulaires à capa- cité limitée ne peuvent être utilisées.
Toutefois, des manomètres à flotteur peuvent atteindre jusqu'à approximativement 2% de la valeur finale avec une pression active correspon- dante et un poids Hg du liquide obturateur. Avec les balances annulaires pour le gaz, on peut, avec approximativement 16-25 mm WS de pression maximale, mesurer maximum jusqu'à approximativement 20% de la valeur finale, ce qui ne correspond par rapport à la pression différentielle qu'à 4% de la valeur fina- le. Pour des pressions actives plus importantes les balances annulaires sont d'ailleurs remplacées par des cloches d'immersion.
La présente invention se rapporte à une balance pour le mesurage de pressions et de mélanges, dont l'anneau tubulaire est muni d'un élargisse- ment unilatéral, lequel, lorsque la balance est sans change, se dispose dans la zone du niveau du liquide obturateur de l'am- u tubulaire.
Le dessin annexé schématise un exemple d'exécution de l'invention.
Les figures 1 et 2 schématisent la balance en deux positions dif- férentes.
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Les figures 3 et 4 sont des diagrammes.
Dans les balances annulaires l'anneau est constitué par un tube rond courbé circulairement, dans ces anneaux étant introduit pour les besoins pratiques jusqu'à 4 Kos Hg comme liquide obturateur; pour-une pression acti- ve éventuelle très élevée le diamètre de l'anneau sera augmenté en conséquen- ce. Le poids de ces balances est relativement important et la capacité de me- surage est donc limitée.
La rotation de l'anneau a lieu de la manière connue, par le dépla- cement du Hg d'un côté à l'autre côté de l'anneau, par exemple par l'effet de la pression active, produite par un dispositif de commande, sur la paroi de séparation prévue dans la partie supérieure à l'intérieur de l'anneau.
Le moment actif est équilibré par un poids, ou bien ce poids pro- duit la force directrice. Plus la pression active est grande, plus ce poids augmente.
A la figure 1 la balance annulaire suivant l'exemple d'exécution est schématisée en position zéro. 1 est l'anneau à section droite uniforme.
Un élargissement 2 est prévu sur l'anneau 1.
Cet élargissement 2 est constitué par un coude tubulaire saillant dirigé vers l'extérieur et présentant une section droite circulaire ; lasection droite est égale à la section droite tubulaire de l'anneau 1. A cet effet ce coude est disposé vers le bas d'une distance a en-dessous de l'axe médian ho- rizontal, ce qui a pour but une bonne utilisation du volume de charge de l'an- neau pour la pression active maximale, et ce qui diminue la quantité du liqui- de obturateur et par conséquent de son Hg.
3 est une tête de raccordement de l'anneau pour les conduits d'a- limentation flexibles 8, laquelle tête comporte également une paroi de sépara- tion 3a, qui divise l'anneau 1 en deux chambres de pression; 9 sont les points d'attache fixes pour les conduits d'alimentation 8. 4 est un coussinet qui s'étend de la tête de raccordement 3 contre le centre de l'anneau ¯1 et qui porte dans le centre de l'anneau un coussinet 5, reposant sur un couteau 6, lequel est de son côté inséré dans un support de palier 7 de la boite de la balance annulaire; 13 est le moyen de transmission de la pression de mesure, qui est de l'eau pour le mesurage de vapeur et d'eau, et qui est le gaz comprimé lui-même pour le mesurage de gaz comprimé.
14 représente le liquide obturateur, par exemple du Hg. 10 est un contrepoids pour l'élargissement 2 et 11 représente un poids disposé sy- métriquement à la tête de raccordement 3,au support de palier 4 et aux conduits d'alimentation flexibles 8, lesquels seront généralement formés de tuyaux min- ces et élastiques. Le poids 11 est établi en sorte que la balance annulaire se trouve, à pression active zéro, dans la position zéro schématisée. Le con- duit élastique formé par les tuyaux 8 est raide. Dans la position intermédiaire de la balance ledit conduit est détendu, et dans la position finale c'est-à- dire en cas de déviation maximale, il est de nouveau raide.
Lorsque la tête de raccordement 3 et le support de palier 4 sont relativement légers, le poids symétrique 11 peut être supprimé. 12 représente le poids-étalon proprement dit de la balance, qui s'oriente uniquement suivant la pression active ou la capacité de mesurage absolue. Le niveau du Hg se trouve dans la position zéro en sorte que le liquide obturateur pénètre dans le coude 2 (figure 1 à gauche) et la position exacte du niveau du Hg est déterminée expérimentalement.
Si maintenant les deux têtes de raccordement 9 des tuyaux d'ali- mentation 8 sont soumises à une pression différentielle ou à une pression ac- tive maximale, le liquide obturateur 14 est chassé du coude 2 et son niveau monte dans l'anneau 1 sur le côté situé vis à vis du coude.
L'anneau se trouve ainsi dans la direction de la flèche à la figu- re 1 pendant que le Hg monte dans le côté droit de l'anneau..
La colonne de Hg et le poids-étalon 12 sont en équilibre et lors- que la déviation maximale = 100% est atteinte, c'est-à-dire lorsque le Hg a atteint la différence de niveau marquée h (figure 2) la balance occupe la po- sition de la figure 2.
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L'opération de ce dispositif est représentée graphiquement aux figures 3 et 4. Dans le diagramme de la figure 3, les angles de rotations sont représentés pour la capacité de mesurage 0 = 100% en fonction de la pression active /\ p et du mélange Q, tant pour une balance ordinaire que pour la nouvelle balance annulaire ; lescourbes a, b valent.pour une balan- ce ordinaire et les courbes c, d pour une nouvelle balance perfectionnée.
Dans ces figures on remarque que la balance, annulaire perfectionnée, part de zéro avec un angle plus grand, c'est-à-dire qu'elle possède un plus grand moment de déplacement.
Lorsque par exemple ¯p = 10%, l'angle de rotation de la balan- ce annulaire perfectionnée est 9= 20%, tandis qu'il n'est que 10% pour la balance annulaire ordinaire. Avec des mélanges de 10% l'angle de rotation est pour la balance annulaire perfectionnée 7%, et seulement 1% pour la balance annulaire ordinaire. La différence est encore plus grande dans la zone de démarrage proprement dite. Lorsque par exemple le mélange est 2%, le rapport de l'angle de rotation est 1,4% à 0%; l'anneau perfectionné décrit donc pour Q = 2% déjà un angle #= 1,4% facilement mesurable, tandis que l'anneau ordinaire ne bougera pratiquement pas. Pour faire tourner l'anneau ordinaire sur un angle ? = 1,4%, il faut 12% de mélange.
En d'autres termes : là où l'anneau perfectionné commence à me- surer avec 2% de mélange, l'anneau ordinaire ne le fera qu'avec 12%.
# = f (Q) est pour la balance annulaire perfectionnée jusqu'au
44% une droite (courbe d-Figure 3); au delà, jusqu'à 100% une parabole ; pour la balance annulaire ordinaire = f (Q) est de 0 - 100% une parabole (cour- be b-figure 3), # = f ( ¯ p) est pour là balance annulaire perfectionnée jusqu'à = 20% une parabole au moins approximative (courbe c-figure 3) et au delà jusqu'à 100% une droite, tandis que = f (¯ p) est pour la balance annulaire ordinaire de 0 - 100% ¯p une droite (courbe a-figure 3)
A la figure 4 est encore représentée, pour la balance annulaire perfectionnée, la valeur d'indication en cas d'extraction de racine dynami- que (graduation e) en fonction de la valeur de réglage du mélange (gradua- tion f).
La faible hystérésis mécanique'de la balance annulaire perfection- née par rapport à la valeur nominale i (Q 100) est remarquable. Le point zéro pratique'X se trouve environ à 1,5 %. Ainsi est obtenu un moment de démarrage, meilleur que celui, des meilleurs dispositifs de mesure de mélan- ges spéciaux à manomètre à pression différentiel. Les valeurs d'indication tombent largement endéans les limites de tolérance usuelles g des disposi- tifs connus à ce jour, basés sur le principe de la pression dynamique.
Le coude tubulaire 2 formant l'élargissement peut aussi être dis- posé par rapport au tube annulaire 1, dans d'autres positions que celles dans l'exemple décrit. Ainsi par exemple il peut également être tourné vers l'intérieur. La section droite du tube ne doit pas non plus être circulaire.
Pour des raisons de fabrication le coude est exécuté avec une certaine in- clinaison, mais il peut également être exécuté en sorte que l'entrée. et la sortie se disposent à la même hauteur. Le coude pourrait aussi être courbé autrement que de façon circulaire ; pourrait aussi former une'seule pièce avec le tube annulaire, c'est-à-dire être tourné,hors de la même pièce tubulai- re.
Moyennant la balance annulaire perfectionnée décrite on réalise une rotation angulaire qui par rapport à la relation M = o ÚH (quentitée = constante. Racine hors pression active) s'accroit linéairement avec le mélan- ge et quadratiquement avec la pression différentielle, ce qui donne les rap- ports de transformation les plus favorables entre le mouvement de l'anneau et de l'aiguille ; courbe de l'extraction de racine devient favorable, c'est-à-dire sans forte transformation dans la capacité de mesurage inférieu- re, en particulier à partir dezéro.
La balance annulaire perfectionnée se caractérise par ses petites dimensions et son poids réduit; elle n'utilise que très peu de Hg comme li- quide obturateur. Là où une balance annulaire ordinaire requiert un tuyau
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d'environ 30 mm de diamètre et environ 4 Kos de Hg, la balance annulaire per- fectionnée peut être munie d'un tuyau d'environ 10 mm de diamètre seulement avec environ 1/10 du susdit poids de Hgo
Par ailleurs, en ce qui concerne la quantité du liquide obtura- teur et son poids spécifique, la balance annulaire perfectionnée peut être réglée aussi facilement qu'un manomètre à flotteur, qu'il faut remplir-d'u- ne quantité de Hg bien déterminée, si on veut éviter des mesurages erronés.
La balance annulaire perfectionnée selon l'invention peut égale- ment être employée sans dispositif d'obturation et appareil d'extraction de racine pour des mesurages simples de pressions et de forces.
REVENDICATIONS.
1. Balance annulaire pour la mesure de pressions et de mélanges, caractérisée en ce qu'elle comporte un anneau tubulaire présentant un élargis- sement unilatéral lequel se dispose, lorsque la balance est sans charge, dans la zone du niveau du liquide obturateur.