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Cette invention est relative à un procédé et à un appareil desti- nés à être utilisés pour déterminer, mesurer et contrôler des états ou des grandeurs variables, tels que pressions de fluides, températures, tensions électriques. Elle s'appuie principalement sur le fait connu que les pres- sions de vapeurs ou gaz dépendent largement de leurs températures, indépen- damment de leurs volumes.
L'un des objets de la présente invention est de tirer parti de ce fait pour obtenir ou produire à nouveau une pression donnée, soit pour mesu- rer la pression inconnue d'un échantillon, soit pour soumettre un échantil- lon à une pression prédéterminée, et il doit être entendu que le mot "échan- tillon" est utilisé pour désigner un milieu (gazeux, liquide ou solide) con- ¯.tenu dans un récipient.
Un autre objet de l'invention est de fournir un espace de fluide séparé de l'échantillon pour un agent dit de blocage, en combinaison avec un moyen destiné à mesurer la pression de la vapeur dans ledit espace sépa- ré par rapport à la pression dudit échantillon, comprenant des moyens pour chauffer la vapeur dans cet espace et pour y mesurer la température,
Un autre objet encore de l'invention est de prévoir un liquide dit de blocage ou un diaphragme flexible entre ledit échantillon et un ou plusieurs espaces de vapeur pourvus de moyens pour y chauffer la vapeur et de moyens pour mesurer la température de ladite vapeur,afin de déterminer et de contrôler la pression de l'échantillon.
D'autres objets et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description donnée ci-après avec référence au dessin ci- annexé.
Ce dessin représente schématiquement trois formes de l'appareil propre à la mise en oeuvre de l'invention.
La figure 1 est une vue schématique représentant une forme de l'ap- pareil, et les figures 2 et 3 sont des vues semblables mais représentant des détails de variantes de l'appareil.
Dans l'agencement représenté à la figure 1, la branche gauche 1 d'un tube en U contient un liquide 2, par exemple de l'ammoniaque, se trou- vant dans une gamme de pression répondant au but. Un agent de mesure ou de contrôle est contenu dans un récipient 3 en communication avec la secon,. de branche, 3', du tube en U précité et ledit agent est séparé du fluide 2 de la branche 1 par un liquide de blocage 4, tel que du mercure, contenu dans la partie inférieure du tube en U.
La partie supérieure de la branche 1 est chauffée par un moyen approprié, par exemple par un enroulement chauffant 5 qui l'entoure et est connecté à une source de tension 7 par l'intermédiaire d'une résistance va- riable 6, tandis qu'en dessous dudit enroulement 5, le tube 1 est refroidi au moyen d'ailettes 8 en contact avec l'air ou avec un autre agent de refroi- dissement convenable. L'une des bornes 9 d'un élément thermo-électrique est prévue dans la partie supérieure chauffée du tube 1 et son autre borne 10 est prévue à l'extérieur du tube 1, avec un thermomètre approprié 10'; le courant thermo-élèctrique de l'élément thermo-électrique 9-10 est indi- qué par un galvanomètre 11.
Quand le liquide 4 est en équilibre dans le tube en U, ses surfa- ces supérieures sont à proximité immédiate de deux contacts fixes 12 et 13 reliés à un circuit comprenant un ampèremètre 14, qui indique une déviation quand l'un ou l'autre desdits contacts 12 et 13 est en contact avec le liqui-
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de 4,si bien que les pressions relatives' .des fluides :sur:'les deux surfa- ces du mercure 4 peuvent être indiquées de façon précise par l'ampèremètre 14. @
Si la pression de l'échantillon du récipient 3 est inconnue et
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si l'on désire connaître cette pression, on règle' ie èourant ;
'd'¯.iliou-" lement de chauffage 5 de telle façon que les pressions sur les deux surfa- ces-du mercure 4 soient égalisées et que l'ampèremètre 14 n'indique donc aucune déviation. Les lectures peuvent alors être faites au'galvanomètre 11 et au thermomètre10', de sorte que la température de la sapeur-dans la branche 1 peut être connue et que l'indication de la pression de fluide pour le liquide 2 indique alors la pression de l'échantillon du récipient 3.
Si, d'autre part, on désire régler la pression'de l'échantillon
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à une valeur prédéterminée, on règle le courant tra.veaanû ,,1 "enron:hemÈJnt de chauffage 5 au moyen de la résistance 6 .jusqu'à ce que la déviaûÍQn-:a.uf galvanomètre 11 corresponde à la pression prescrite selon l'indication'-de la pression du fluide.
La pression de l'échantillon contenu pient 3 est âlors réglée par une soupape convenable 15 jusqu'à ce que l'am- pèremètre n'indique aucune déviation et indique par conséquent que les pres-
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sions ont étê, égalisées sur les surfaces du rn.ercure "40 ' :'::-'' "",=J,f"] Comme la pression du fluide varie considérablement:idù:-'f"t- du changement de température, le thermomètre 10' peut être préVu:poÓU:r ,n'1ndi- quer que les températures requises et, si on le désire,,une.pension cons- tante à action opposée peut être prévue de la manière.connue en série.avec
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le galvanomètre 11, si bien que ce dernier peut servir dtinslrume4t,,.e ze- ro avec une sensibilité accrue de façon correspondante.
La figure 2 représente une variante dans laquelle un diaphragme flexible 16 remplace le mercure de blocage '4, l'un dès côtes du diaphragme étant en contact avec le liquide 2 et l'autre, en contact avec le milieu contenu dans le tube 3', et cet agencement peut être plus avantageux que
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le précédent quand on doit s'attendre à des. pressions.variant fortement ou non contrôlées dans l'échantillon 3 La.déviation du tiaphrâme¯ 16x ;
cuand il quitte la position neutre représentée à la figure 2, peut être mesurée
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par des moyens convenables tels qu'un indiaatour.éleotriqua.de longueur, si bien que l'amplitude de la différence entre:les pressions ¯de:..lJ écha.il.til- lon et de la branche 1 du tube peut être indiquée..' Un:,:atre ;avantaga::de l'emploi du diaphragme 16 réside dans le fait qu'il n':y a- pas :ô.e:
32quicle de blocage susceptible de se mélanger au fluide 2 ou au milieux contenu, dans le récipient 3 et le tube 3', ce qui est avantageux dans
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rait y avoir danger de mélange.. - ¯ ... . -' . - .',"<Ok On comprendra qu'une grande précision pourra.être obtenue quand la pression elle-même du fluide 2 sera utilisée pour"le contrôle de la près-* sion de l'échantillon et, à cette fin, l'agencement représenté à la figure
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3 est pourvu d'un tube en U ayant ses deux branches 1'" et 1": rliéé:.'une à l'autre par le tube 22 et contenant des fluides respeétifs'2' 'et:2";mais ayant des indications de pressions de fluides différents et'étant séparées
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l'une de l'autre par du mercure de blocage 23.
A leur extrémité' sup6:rieu-:' re, ces branches l'et 1" sont pourvues d'enroulements de ehauffagecrespec# tifs 5' et 5", qui, dans ce cas, son1lmontés dans les extrémités supérieu- res des tubes mêmes, si bien que le temps de chauffage est réduite, Ces en- roulements sont alimentés en parallèle par un circuit 24, !-partir de la même source de tension 7, par l'intermédiaire d'une résistance variable com- mune 18, de même que par l'intermédiaire de résistances variables individuel- les 19' et 19".
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La résistance variable 18 est commandée par un moteur auxiliaire
20, qui, à son tour, est commandé par un relais polarisé 21, conformément à la différence des niveaux du mercure de blocage 230
Les différentes caractéristiques des fluides 2' et 2" et l'ame- née commune de courant par le circuit 24 aux enroulements 5' et 5" peuvent avoir pour résultat - pourvu que la température ambiante reste constante - que les mêmes pressions des fluides 2' et 2" se produisent à une tension exactement définie passant par le circuit 24, que celles qui sont déterminées par les contacts 17' et 17", et l'appareil se règle donc de lui-même à une certaine pression prédéterminée. Par réglage des résistances 19' et 19" ce- pendant, ladite tension et la pression prédéterminée peuvent être modifiées comme on le désire.
On peut avantageusement éliminer l'influence de la température ambiante en employant un thermostat convenable pour les extrémités chauffées des tubes 1' et 1". Les températures des fluides 2' et 2" et, par consé- quent, la pression commune correspondant aux valeurs réglées des résistan- ces 19' et 19" et à une tension donnée traversant le circuit 24 peuvent être déterminées par lecture des courants thermo-électriques aux éléments ther- mo-électriques 9' et 9"o
Dans l'engagement particulier représenté à la figure 3, la tension de chauffage est fournie par un circuit de réseau 7 et est réglée par la ré- sistance 18 à la même pression des fluides 2' et 2".
Mais si l'on 'emploie un générateur, avec une armature propre à fournir la tension au circuit 24 et et avec son excitation commandée par la résistance 18, on obtient un régu- lateur de tension avec grande précision, sans qu'il soit besoin d'aucun élé- ment oscillant. Ceci n'exclut cependant pas la prévision de moyens de con- trôle à oscillation pour éviter la nécessité du moteur auxiliaire 20.
Pour un contrôle ou commande rapide après une variation de pres- sion excessive ayant pour conséquence des modifications sensibles de la dif- férence des niveaux du mercure, les contacts 17' et 17" peuvent être combi- nés à des contacts additionnels prévus à plus grande distance des niveaux d'équilibre du mercure.
On comprendra que le mercure de blocage avec les contacts 17' et 17" représentés à la figure 3 pourront être remplacés par d'autres moyens, par exemple par un diaphragme semblable au diaphragme 16, placé dans le tu- be 22 et pourvu d'un indicateur électrique de longueur comme il a été dit plus haute Le diaphragme 16 pourra, dans ce cas, être accouplé à l'un ou l'autre des côtés du diaphragme précité.
Il est entendu que l'appareil décrit ci-dessus pourra être employé pour la mesure ou le contrôle ou commande de pressions, de températures,de tensions électriques ou d'autres conditions ou états variables pouvant être traduits en pressions, températures, tensions électriques ou grandeurs ana- logueso
Bien qu'un certain nombre de modes de réalisation de l'invention aient été décrits ici, il s'entend qu'ils ne posent pas de limitation et que l'on peut prévoir des variantes pour autant que l'on ne s'écarte pas du cadre des revendications qui suivent.
REVENDICATIONS.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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This invention relates to a method and apparatus for use in determining, measuring and controlling varying states or quantities, such as fluid pressures, temperatures, electrical voltages. It is mainly based on the known fact that the pressures of vapors or gases depend largely on their temperatures, independently of their volumes.
One of the objects of the present invention is to take advantage of this fact to obtain or re-generate a given pressure, either to measure the unknown pressure of a sample, or to subject a sample to a predetermined pressure. , and it should be understood that the word "sample" is used to denote a medium (gaseous, liquid or solid) held in a container.
Another object of the invention is to provide a fluid space separate from the sample for a so-called blocking agent, in combination with a means for measuring the pressure of the vapor in said space separated with respect to the pressure. of said sample, comprising means for heating the vapor in this space and for measuring the temperature therein,
Yet another object of the invention is to provide a so-called blocking liquid or a flexible diaphragm between said sample and one or more vapor spaces provided with means for heating the vapor therein and means for measuring the temperature of said vapor, in order to determine and control the pressure of the sample.
Other objects and advantages of the invention will emerge more clearly from the description given below with reference to the accompanying drawing.
This drawing schematically represents three forms of the apparatus specific to the implementation of the invention.
Figure 1 is a schematic view showing one form of the apparatus, and Figures 2 and 3 are views similar but showing details of variations of the apparatus.
In the arrangement shown in FIG. 1, the left branch 1 of a U-tube contains a liquid 2, for example ammonia, lying in a pressure range corresponding to the purpose. A measuring or control agent is contained in a container 3 in communication with the secon ,. branch, 3 ', of the aforementioned U-tube and said agent is separated from the fluid 2 of the branch 1 by a blocking liquid 4, such as mercury, contained in the lower part of the U-tube.
The upper part of branch 1 is heated by suitable means, for example by a heating coil 5 which surrounds it, and is connected to a voltage source 7 via a variable resistor 6, while below said coil 5, tube 1 is cooled by means of fins 8 in contact with air or with another suitable coolant. One of the terminals 9 of a thermoelectric element is provided in the heated upper part of the tube 1 and its other terminal 10 is provided outside the tube 1, with an appropriate thermometer 10 '; the thermoelectric current of the thermoelectric element 9-10 is indicated by a galvanometer 11.
When the liquid 4 is in equilibrium in the U-tube, its upper surfaces are in close proximity to two fixed contacts 12 and 13 connected to a circuit comprising an ammeter 14, which indicates a deviation when one or the other of said contacts 12 and 13 is in contact with the liquid
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of 4, so that the relative pressures '. of the fluids: on:' the two surfaces of the mercury 4 can be indicated precisely by the ammeter 14. @
If the sample pressure of vessel 3 is unknown and
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if we want to know this pressure, we adjust the current;
The heating flow 5 so that the pressures on the two mercury surfaces 4 are equalized and the ammeter 14 therefore shows no deviation. Readings can then be taken at 'galvanometer 11 and thermometer 10', so that the temperature of the sapper-in the branch 1 can be known and that the indication of the fluid pressure for the liquid 2 then indicates the pressure of the sample of the vessel 3.
If, on the other hand, it is desired to adjust the pressure of the sample
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to a predetermined value, the working current is adjusted, 1 "in iron: heating hem 5 by means of resistor 6. until the deviation ÍQn-: a.uf galvanometer 11 corresponds to the prescribed pressure according 'indication'-fluid pressure.
The pressure of the contained sample 3 is then regulated by a suitable valve 15 until the ammeter shows no deviation and therefore indicates that the pressures.
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sions were equalized on the surfaces of rn.ercury "40 ':' :: - ''" ", = J, f"] As the pressure of the fluid varies considerably: idù: - 'f "t- of the change of temperature, the thermometer 10 'can be provided: for, indicating only the temperatures required and, if desired, a constant counter-acting voltage can be provided as known in series. .with
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the galvanometer 11, so that the latter can serve as a zero inslrume4t with correspondingly increased sensitivity.
FIG. 2 represents a variant in which a flexible diaphragm 16 replaces the blocking mercury '4, one of the sides of the diaphragm being in contact with the liquid 2 and the other in contact with the medium contained in the tube 3' , and this arrangement may be more advantageous than
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the precedent when one should expect. pressures.varying strongly or not controlled in sample 3 La.deviation of tiaphrâmē 16x;
when it leaves the neutral position shown in figure 2, can be measured
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by suitable means such as an eleotriqua.length indiaatour, so that the magnitude of the difference between: the pressures ¯ of: .. lJ scal.til- lon and branch 1 of the tube can be indicated .. 'Un:,: atre; avantaga :: of the use of diaphragm 16 lies in the fact that there is no: ô.e:
32 which blocking article capable of mixing with the fluid 2 or the media contained in the receptacle 3 and the tube 3 ', which is advantageous in
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there could be danger of mixing .. - ¯ .... - '. -. ', "<Ok It will be understood that a great precision could be obtained when the pressure itself of the fluid 2 is used for" the control of the pressure of the sample and, for this purpose, arrangement shown in figure
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3 is provided with a U-shaped tube having its two branches 1 '"and 1": connected:.' To each other by the tube 22 and containing respective fluids' 2 "and: 2"; but having indications of different fluid pressures and being separate
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from each other by blocking mercury 23.
At their upper end, these branches 1 and 1 are provided with specific heating windings 5 'and 5 ", which, in this case, are mounted in the upper ends of the tubes themselves. , so that the heating time is reduced, These windings are supplied in parallel by a circuit 24,! -from the same voltage source 7, via a common variable resistor 18, from same as through individual variable resistors 19 'and 19 ".
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The variable resistor 18 is controlled by an auxiliary motor
20, which, in turn, is controlled by a polarized relay 21, in accordance with the difference in the levels of the blocking mercury 230
The different characteristics of fluids 2 'and 2 "and the common flow of current through circuit 24 to windings 5' and 5" can result - provided the ambient temperature remains constant - that the same pressures of fluids 2 'and 2 "occur at an exactly defined voltage passing through circuit 24, as determined by contacts 17' and 17", and the apparatus therefore regulates itself at a certain predetermined pressure. By adjusting resistors 19 'and 19 "however, said predetermined voltage and pressure can be changed as desired.
The influence of ambient temperature can advantageously be eliminated by employing a suitable thermostat for the heated ends of tubes 1 'and 1 ". The temperatures of the fluids 2' and 2" and, therefore, the common pressure corresponding to the values. of the resistors 19 'and 19 "and at a given voltage across circuit 24 can be determined by reading the thermoelectric currents at the thermoelectric elements 9' and 9" o
In the particular engagement shown in Figure 3, the heating voltage is supplied by a network circuit 7 and is regulated by resistor 18 to the same pressure of fluids 2 'and 2 ".
However, if a generator is employed, with an armature suitable for supplying the voltage to circuit 24 and with its excitation controlled by resistor 18, a voltage regulator is obtained with great precision, without the need. no oscillating element. This does not, however, exclude the provision of oscillating control means to avoid the need for the auxiliary motor 20.
For rapid control or monitoring after an excessive pressure variation resulting in significant changes in the difference in mercury levels, contacts 17 'and 17 "can be combined with additional contacts provided for larger ones. distance from equilibrium levels of mercury.
It will be understood that the blocking mercury with the contacts 17 'and 17 "shown in FIG. 3 could be replaced by other means, for example by a diaphragm similar to the diaphragm 16, placed in the tube 22 and provided with' an electrical length indicator as has been said above. The diaphragm 16 may, in this case, be coupled to one or the other of the sides of the aforementioned diaphragm.
It is understood that the apparatus described above could be used for the measurement or the control or command of pressures, temperatures, electric voltages or other variable conditions or states which can be translated into pressures, temperatures, electric voltages or analogous sizes
Although a certain number of embodiments of the invention have been described here, it is understood that they do not pose a limitation and that variations can be provided as long as one does not deviate not within the scope of the following claims.
CLAIMS.
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