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Publication number: BE549937A
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Description


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   La présente invention concerne des appareils de mesure de poids et plus particulièrement les balances comprenant des   tenso   mètres électriques à résistance à fil. 



   Certaines applications du   tensomètre   électrique à résistance introduit par Simmons et Ruge en 1939 sont par exemple décrites dans un article intitulé "Pesée électrique" par 
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 H.t Áriatewsj paru dans nPrbbeèdiHgs of the Institut df Elctrièa1 Engiu.eerstt 97, part 1, ,1950, pp 98-111.   dn s ai t     que   les tensomètres collés glissent   généralement   
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 sous une charge appliquée suffisaMpnt longtemps. Ë'4'utr'e part;

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 en position par la tension des fils du tensiomètre et ainsi il n'y a pas de possibilité de glissement à moins qu'une déformation plastique ne se produise dans le fil ou dans le matériau soumis à tension. 



   Le but de la présente invention est de fournir un appareil de mesure de poids qui comporte des tensomètres électriques- à résistance à fil et qui soit conçu de manière à donner un compro- mis satisfaisant entre la sensibilité et la facilité de fabrication et la robustesse et dont le zéro ne se déplace pas pendant l'usage ni par suite des variations de la température embiante. 



   Unappareil à mesurer les poids suivant l'invention comprend une colonne métallique massive cylindrique creusée au moins à une extrémité, mais de préférence aux   deuxextrémités,   et des ten- somètres électriques à fil non collés, de préférence un nombre pair de tensomètres électriques à fil. en substance identiques, normalement quatre, et chaaue tensomètre est enroulé une seule fois dans l'espace, sous tension, autour de la colonne métallique cylindrique de manière que de préférence   chaaue   partie creuse porte un tensomètre enroulé autour d'elle et que la partie centrale massive en porte deux.

   Chaque tensomètre électrique à fil est effectivement isolé de la colonne métallique par une couche de matière isolante qui permet de communiquer tout changement de dimension de la colonne sans déformation à chaoue spire du fil de chaque tensomètre. Chaque extrémité du fil de chaque tensomètre électrique à fil est attaché de manière rigide à la matière isolante rigide, elle-même fixée de manière rigide à la colonne métallique, et les tensomètres ont des extrémités libres connectées électriquement pour faire partie d'un circuit électrique de mesure, par exemple une partie d'un pont de mesure électrique ou potentiomètre ; 
Si'tous les   tensomètres   électriques à fil ont en substance la même résistance électrique, il est nécessaire d'avoir un nombre 

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 pair de tensomètres électriques à fil. 



   Le diamètre extérieur de la colonne métallique est de préférence constant sur   toute ' sa   longueur sauf un petit rebord à chaque extrémité, 
En outre, l'appareil de mesure de poids de l'invention est logé de préférence dans un bottier qui est conçu de manière qu'aucune poussée horizontale ne puisse être transmise à l'ap- pareil de mesure. On peut y arriver en faisant le boîtier en deux moitiés et en   retenant la   moitié supérieure par des roulements à   billps   de manière qu'elle ne puisse se déplacer que verticalement par rapport à la moitié inférieure. Les roulements à billes supportent.en substance toutes les poussées horizontales et l'appareil de mesure des poids prend 'toutes les poussées verti- cales. Le boîtier peut être fabriqué par exemple en acier doux. 



   Il est préférable d'enduire toutes les parties métalliques de l'appareil de mesure de' poids de paraffine et on peut le faire par exemple en plongeant l'appareil de mesure p.- nant quatre heures dans un bain de paraffine maintenue à 100 C et sous une pression très basse, par exemple 0,02mm de mercure. De cette manière, une épaisse couche de paraffine peut être déposée après refroidissement sur l'appareil de mesure de poids, procurant une protection mécanique aux tensomètres élec- triques à fil pendant le montage de l'appareil dans son boîtier. 



   La colonne cylindrique métallique massive creusée aux deux bouts peut être par exemple une barre d'acier à haute résistance au nickel chrome molybdène qui est creuse sur un quart de sa longueur à chaque.extrémité. Par exemple, pour un appareil de pesée conçu pour supporter 9 tonnes, la barre peut avoir 114 mm de long et   25,4   mm de diamètre avec un alésage de 20,8 mm de diamètre. Sur   cet),-   barre on peut par exemple enrouler sous tension quatre bobines de fil de constantan de 0,4 mm de diamètre, deux bobines sur la partie pleine et deux sur les parties creuses. 

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  Les enroulements sont isolas de la barre par exemple au moyen d'un papier de bobinage de 0,5 mm d'épaisseur. Les tensomètres ainsi constitués peuvent être collas ou soudés avec un mastic. Les extrémités des enroulements sont fixées sur des plaques métalliques attachées de manière rigide aux bandes isolantes fixées rigidement sur la colonne métallique, de sorte que chaque bobine est mainte- nue en position par la tension du fil. Les bobines ainsi obtenues peuvent par conséquent être considérées comme des tensomètres non collés pour mesurer la dilation de Poisson de la barre comprimée. Chacune des bobines peut avoir une résistance comprise par exemple entre 100 et 5.000 ohms et elles peuvent être montées de manière à constituer un pont de Wheatstone. 



   Les valeurs suivantes sont typiques pour la forme d'exé- cution préférée de l'appareil de mesure de poids suivant l'invention lorsqu'il est destiné à supporter 9 tonnes et ces valeurs illustrent le fonctionnement de   l' appareil.   L'accroissement du diamètre de la partie creuse de la barre sous la charge maximum est d'environ 0,25 mm ce qui correspond à un accroissement dela circonférence d'envi- ron 0,79   mm.   Cet allongement provoque une variation de la résis- tance d'une bobine de 5. 000 ohms d'environ 10 ohms. La variation correspondante de la résistance des bobines de la partie pleine de la barre est d'environ 1,5 ohm. Les bobines sur la partie creuse de la barre sont montées dans les branches opposées du pont de Wheatstone et il en résulte un déséquilibre d'environ 17 ohms.

   Si le pont est alimenté sous une tension continue de 56 volts, la sortie sous pleine charge est d'environ 100 mV. 



   La résistance d'un seul tensomètre varie toujours avec les changements de la température ambiante. Une des difficultés principales de la construction d'un appareil de mesure de poids comportant des tensomètres électriques à résistance à fil est habituellement de le rendre insensible aux variations de tempéra- ture.

   On a obtenu une compensation thermique efficace des appareils de mesure de poids suivant l'invention en enroulant quatre tensomè- 

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 très électriques à résistance à fil non   collés'   sous forme de bobines sur la colonne métallique en même temps et sous la .même tension et aussi près que possible à la même température.   }? est   pour cette raison que le diamètre extérieur de la colonnemétalli- que est constant sur toute sa longueur sauf un petit rebord à   charme   extrémité. Sur une telle colonne, on peut enrouler les qua- tre bobines sur sa surface en succession rapide pour maintenir la même vitesse d'enroulement et par conséquent la même tension. 



  Puisque les quatre bobines sont identiques, .elles doivent avoir le même facteur de mesure et conmle la barre se dilate uniformément sur toute s a longueur avec   l'accroissement   d e la température, la résistance de   chadue   bobine doit augmenter exactement de la mê- me quantité et la sortie du pont de Wheatstone ne doit pas changer. 



   Le fil de constantan a par exemple une résistance de 9,7 ohms par pouce   (25,4   mm et un coefficient detempérature pour la résistance de - 0,0000026 par degré centigrade. Ce fil peut être enroulé sous une tension d'au moins 25 grammes. Le fil de cons- tantan est de préférence isolé à l'émail. 



   A titre d'exemple, une forme d'appareil suivant la réalisation préférée de l'invention, susceptible de peser 9 tonnes, est représentée sur le dessin schématique annexé et dans   lequel :   la figure 1 est une coupe de l'élévation de l'appareil de mesure de poids suivant l'invention, dans son boîtier et 
La figure 2 est une vue agrandie montrant la couche de papier isolant entre la colonne métallique et les tensomètres élec- triques à fil et 1'enduit de cire. 



   La figure 1 montre une colonne métallique centrale 1 de 127 mm de long et de38 mm de diamètre, creuse à chaque extrémité, une feuille depapier isolant 2 enroulée, quatre   tensomètres   électriques à'fil 3, des plaquettes métalliques 4, des isolateurs 5, l'enduit de paraffine 6, le boîtier intérieur 7, une cage 8, des billes de portée 9, un anneau de retenue 10 et le boîtier extérieur 11.

Claims

REVENDICATIONS 1.- Appareil de mesure de poids comprenant une colonne métallique cylindrique massive, creusée au moins à une extrémité et des tensomètres électriques à fil-non collés, caractérisé en ce que chaque tensomètre est enroulé dans l'espace individuellement sous tension autour de la colonne métallique cylindrique, chaque tensomètre électrique à fil est effectivement isolé de la colonne métallique par une couche de matière isolante qui permet de EMI6.1 cOP.!l!l1.U,:,i::

u.er tout changement de dimension de la COl..0T¯D.e sans déformation à chaque spire de fil dans chaoue tensomètre, chaque extrémité du fil de. chaque tensomètre électrique à fil est attachée de manière rigide à la colonne métallique et les tensomètres com- portent des bouts libres pouvant être collectés électriquement.

2.- Appareil de mesure de poids suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le colonne métallique cylindrique et plei- ne est creusée aux deux extrémités.

3.- Appareil de mesure de poids suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les tensomètres électriques à fil non collés sont en nombre pair.

4.- Appareil de mesure de poids suivant la revendication 3, caractérisé en ce que le nombre pair est quatre.

5. - Appareil de mesure de poids suivant la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que les tensomètres électriques à fil non collés sons en substance identiques.

6. - Appareil de mesure de poids suivant l'une des reven- dications 2 à 5, caractérisé en ce qu'un tensomètre est enroulé au- tour de chaque partie creuse et que deux tensomètres sont enroulés autour de la partie centrale pleine.

7. - Appareil de mesure de poids suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les extrémi- tés libres des tensomètres sont connectées électriquement à un pont <Desc/Clms Page number 7> de mesure électrique ou potentiomètre.

8.- Appareil de mesure de poids suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le diamètre extérieur de la colonne métallique est constant sur toute la lon- gueur de la colonne sauf un petit rebord à chaque extrémité.

9. - Appareil demesure de poids suivant l'une quelconque des revendications précédentes, logé dans un boîtier qui est conçu de manière qu'aucune poussée horizontale ne puisse être transmise à l'appareil de mesure depoids.

10.- Appareil de mesure de poids suivant l'une quelcon- aue des revendications précédentes, caractérisé en ce que toutes ses parties métalliques sont recouvertes d'une couche de paraffine.

11. - Appareil de me sure depoids suivant l'une des revendications 2 à 10, caractérisé en ce que la colonne métallique cylindrique et pleine creusée aux deux extrémités, est une barre d'acier à haute résistance au nickel chrome molybdène qui est c reuse sur un quart de sa longueur à chaque extrémité.

12. - Appareil de mesure de poids, en substance comme décrit ci-dessus avec référence au dessin schématique annexé.