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BALANCE A RESSORT POUR DOSAGES ET CONTROLES RAPIDES EN SERIE.
Le but de la présente balance est Inexécution de dosages en série par pesée, à un rythme très rapide pouvant atteindre plus de 3600 pesées par heure ; ou bien le contrôle par pesée, à un rythme encore plus accéléré, de dosages déjà effectués. La balance peut être directement appliquée à des opératrices automatiques, ou être elle-même pourvue d'un dispositif de fonctionnement entièrement automatique.
La structure gravimétrique de la balance (voir figure) peut être schématiquement considérée comme un parallélogramme aux côtés verticaux 1, 2, rigides et aux côtés horizontaux 3, 4, flexibles dans le plan du dessin, ces derniers étant constitués de ressorts en ruban d'acier.
Le côté 1 est fixe et fait partie de l'encastrement; le côté 2, suspendu aux ressorts, constitue l'équipage mobile de la balance et porte le plateau ou la trémie de récolte des matériaux.
Dans cette structure, pourvu qu'elle soit adéguatement dimensionnée, l'équipage mobile subit des abaissements proportionnais à la charge et présente une insensibilité pratiquement totale aux déplacements modérés du point d'application de la charge même; en d'autres termes les conditions d'une bonne pesée sont réalisées. Par suite de l'absence d'accouplements glissants et de couteaux, la structure ne subit pas en outre d'usure en cours de fonctionnement et est dès lors apte à fournir un nombre illimité de pesées,même en présence de vibrations telles que celles que comporte un montage direct sur une opératrice automatique.
La structure mentionnée ci-dessus est en outre calculée de façon à avoir, en pleine charge, une période d'oscillation propre très brève; pratiquement, selon les exigences d'emploi, de quelques centièmes à quelques dixièmes de seconde. Portée à l'amortissement critique à l'aide d'un amortisseur approprié (hydraulique, pneumatique ou électromagnétique), la structure présente, ainsi calculée, une grande rapidité de fonctionnement;
en effet pour chaque structure oscillante, portée à l'amortissement critique, le temps pratique-
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ment, nécessaire pour atteindre la position d'équilibre statique, après une perturbation dynamique même importante (comme par exemple Inapplication brus- que de la charge) est proportionnel à la période d'oscillation libre et en est seulement de quelques fois supérieur. G'est en substance à cause de cet- te grande rapidité de fonctionnement que la balance peut effectuer des pesées aux rythmes indiqués ci-dessus, atteignant cependant à chaque cycle de pesées, la position d'équilibre statique, comme cela est nécessaire pour un contrôle effectif des pesées.
La grande rapidité de fonctionnement ne peut cependant être ob- tenue que par un accroissement de la rigidité de la structure gravimétrique, c'est-à-dire aux dépens de la sensibilité envisagée comme le rapport déplace- ment%charge.
En effet, entre la période d'oscillation libre T et la flèche F d'abaissement de l'équipage mobile sous l'effet de la charge totale (e'est-àdire y compris le poids propre) existe la relation T 2 Ò Úf/g (ou g est 1?accélération due à la pesanteur); de cette relation il résulte que si l'on désire par exemple une période d'oscillation libre de 1/10 de seconde, il faut que l'abaissement de l'équipage mobile sous l'effet de la charge totale soit denviron 2,5 mm;
déjà pour pouvoir estimer une variation de charge d'un millième de=la charge totale, il faut pouvoir relever des déplacements de 2 On peut considérer comne normales, pour la balance en question, des conditions de fonctionnement pour lesquelles il faille évaluer des déplace- ments de L'ordre de quelques dixièmes à quelques centièmes de
Il faut naturellement des moyens .pour signaler et mesurer d'aus- si petits déplacements, et en outre des moyens pour éliminer l'influence des déplacements que subit toute la balance par suite des vibrations du support, toujours présentes dans cet ordre de grandeur, même avec des supports de bon- ne rigidité, et à plus forte raison si la balance est fixée à une opératrice automatique.
Dans la balance en question l'influence des vibrations du sup- port est éliminée par l'emploi d'une seconde structure (voir figure) sembla- ble à la structure gravimétrique principale, et par la mesure des déplacements relatifs entre les deux structures, plutôt que de déplacements par rapport à l'encastrement. La charge agit sur la seule structure principale tandis que le déplacement du support, sous des conditions déterminées qui seront préci- sées plus loin, sont ressentis par les deux structures avec des effets iden- tiques et par conséquent avec compensation réciproque.
La mesure desdéplacements relatifs est obtenue, sans modifier les caractéristiques mécaniques de la structure à l'aide d'un condensateur. électrique à armatures planes et parallèles dont les deux armatures 6,7 sous forme de plaques métalliques sont fixées respectivement à l'une et à l'autre structure.
De cette façon, la capacité du condensateur dépend directement de la position relative des structures et pour obtenir, même avec de très petits déplacements, des variations relatives de capacité appréciables et me- surables avec sûreté, il suffit de rendre suffisamment petite la distance ini- tiale entre les armatures.
Une distance initiale de 0,1 à 0,5 mm. peut pratiquement s'ob- tenir sans difficulté, en règlant la position de repos d'une des structures à l'aide d'un ressort hélicoïdal 8 et d'un tirant à vis 9.
De cette façon des déplacements de 0,1 à 0, 5 peuvent se ra- mener à des variations de capacité d'environ un pour mille, sur une capacité initiale de quelques dizaines de pF; et les mesures relatives peuvent s'effec tuer aisément pourvu què l'on ait recours, étant donné la petitesse des capa- cités en jeu, à des circuits à haute fréquence.
Par des moyens d'usage cou- rant dans la technique des circuits à tubes thermoioniques, sur lesquels cependant, nous ne nous arrêtons pas, on peut obtenir : a) l'indication con- tinuelle des déplacements sur le quadrant d'un instrument électrique; b) l'as- servissement à la balance, au lieu du dosage, des organes qui exécutent le
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complètement de la pesée; c) la commande, au lieu du contrôle, des organes qui pourvoient à l'élimination des doses hors tolérance. De petites varia- tions de la distance initiale, par suite du vieillissement des ressorts ou par suite de variations thermiques, peuvent être corrigées à l'aide d'un com- pensateur capacitif approprié,sans qu'il soit besoin d'aucune intervention mé- canique sur la balance.
Les conditions pour la compensation des déplacements du support sont : a) que les directions de déplacement des deux équipages mobiles soient parallèles entre elles, et sensiblement parallèles à la droite joignant les deux centres de gravité; b) que le terne des paramètres qui caractérisent le comportement dynamique de la structure, c'est-à-dire la masse mobile - y com- pris la charge -, sensibilité gravimétrique et coefficient d'amortissement, soient proportionnels entre eux, pourvu qu'il n'y ait pas d'accouplement méca- nique appréciable direct entre les deux équipages mobiles.
En tel cas, il suffit de régler de temps en temps deux paramètres d'une des structures (pratiquement la masse et l'amortissement). En cas con- traire, c'est-à-dire en pratique quand l'accouplement, dû à la couche d'air entre les armatures du condensateur, n'est'plus négligeable, il ne suffit plus de la proportionnalité, il faut l'identité entre les deux ternes de paramè- tres et il est dès lors opportun de pouvoir régler également la sensibilité gra- vimétrique. Dans la balance en question, le réglage de la sensibilité quand ce- lé est nécessaire s'effectue en appliquant entre l'équipage mobile et l'encas- trement un ressort hélicoïdal 10,
dont on fait varier la direction de traction jusqu'au moment où la composante de la traction dans la direction des déplacements de l'équipage mobile soit telle qu'elle puisse fournir la sensibilité totale requise.
L'approximation avec laquelle, en pratique, on peut réaliser les conditions de compensation, est satisfaisante même pour des conditions de travail assez sévères, comme par exemple le montage sur une opératrice automatique.
La compensation, effectuée pour les conditions de pleine charge, ne dégénère toutefois pas, à masse déséquilibrée, au point d'empêcher un dosage régulier.- Ainsi de même, des déplacements modérés ne perturbent pas la condition a).
La figure à laquelle on s'est référé au cours de la présente description est purement schématique, son but n'est pas de représenter les dimensions et les dispositions constructives.
REVENDICATIONS.
1. - Balance à ressort pour dosages et contrôles rapides en série, caractérisée en ce qu'elle se sert d'une structure gravimétrique à parallélogram- me à déformation élastique, comme décrite ci-dessus, afin d'obtenir des déplacements de l'équipage mobile proportionnels aux charges, l'insensibilité à des déplacements modérés de la charge, et l'absence d'organes susceptibles de s'user au cours du fonctionnement.