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La présente invention concerne les dispositifs desti- nés à produire des effets électriques en réponse à une caracté- ristique variable, et plus spécialement un'dispositif électro- magnétique dont le mouvement du noyau et la sortie électrique sont liés suivant une fonction non linéaire.
Un dispositif électro-magnétique du type décrit com- prend, de préférence, un bobinage primaire et une paire de bobi- nages secondaires couplés magnétiquernent au primaire par un noyau qui se déplace en réponse aux variations d'une caractéristique variable. Les bobinages secondaires peuvent être disposés, coa- xialement à 1'enrolument primaire, à chaque extrémité de ce dernier.
Afin de pouvoir mesurer.les variations de la caracté- ristique variable dans l'un et dans l'autre sens par rapport à
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un point de référence, les enroulements secondaires sont reliés à un dispositif de circuit servant à mesurer leur sortie diffé- rentielle et le noyau mobile est, de préférence, disposé symé- triquement par rapport à l'enroulement primaire et aux enroule- ments secondaires adjacents quand la valeur de la caractéristique variable correspond au point de référence précité. Quand le noyau se trouve dans cette position et que l'enroulement primaire est connecté à une source de potentiel électrique, la sortie diffé- rentielle ou résultante des enroulements secondaires est nulle, comme il est bien connu.
Quand le noyau se déplace dans l'un ou dans l'autre sens par rapport au point de référence, la polarité ou la phase de la sortie électrique indique le sens du déplace- ment. La sortie électrique du dispositif, c'est-à-dire la tension différentielle ou résultante induite dans les enroulements secondaires, peut être appliquée à tout circuit électrique conve- ,nable et bien connu destiné à reproduire la caractéristique va- riable.
De nombreux types de dispositifs électro-magnétiques répondant à un mouvement ont été proposés et ,utilisés jusqu'ici pour produire et transmettre une sortie électrique, représentant ce mouvement, à un appareil qui mesure cette sortie sous la for- me d'une indication d'une caractéristique variable voulue.
Les dispositifs de ce genre doivent souvent être fabriqués et utilisés avec un soin extraordinaire et présentent malgré tout certains défauts de fonctionnement, par exemple l'impossibilité de produire une sortie non linéaire en fonction des déplacemtns du noyau. Le noyau peut être mis en mouvement par tout moyen convenable actionné par des dispositifs répondant à la pression, la température, le débit, un niveau de liquide, des changements de dimension ou toùte autre variable à mesurer.
Le dispositif électro-mag nétieque envisagé par l'inven- tion convient spécialement dans les cas d'application où le mou- vement du noyau du dispositif est proportionnel à la racine
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carrée de la caractéristique variable à mesurer. Par exemple, dans un dispositif de commande de la mesure du débit de liquides en substance non compressibles, la pression différentielle aux bornes d'un orifice ou d'un. autre étranglement de l'installation est, d'une façon générale, utilisée pour déterminer la position du noyau mobile d'un dispositif électro-magnétique différentiel du type décrit.
Comme le débit de liquide est proportionnel à la racine carrée de la différence de pression et comme le débit électrique du.dispositif est normalement une fonction linéaire. du déplacement du noyau et de la différence de pression, il est nécessaire d'utiliser l'un. ou l'autre ,moyen pour extraire la ra- cine carrée du débit électrique, si on veut obtenir une sortie ,variant linéairement avec le débit. En d'autres mots, il faut prévoir un dispositif électro-magnétique du type décrit dont la sortie électrique est proportionnelle à la racine carrée du dé- placement de son noyau mobile, quand ce dispositif est utilisé dans des installations de réglage du débit.
Les appareils de mesure habituellement utilisés jusqu'ici à cet effet comprennent des servo-commandes pour éta- blir la dite relation de fonction entre la sortie électrique et le déplacement du noyau du dispositif. Ces commandes ou disposi- tifs d'actionnement sont de construction compliquée et peuvent comprendre des moteurs, des cames, des glissières ou d'autres types de dispositifs de transformation. Ces anciens dispositifs présentent, en outre, l'inconvénient de retards importants qui rendent le dispositif tout à fait contre-indiqué pour les cas d'application où la caractéristique variable à mesurer subit des fluctuations rapides.
Ces défauts de ces a.nciens dispositifs sont encore aggravés quand on désire mesurer le débit d'un fluide com- pressible, ce débit étant proportionnel à P.P comme il est bien connu, où P est la pression d'entraînement du fluide ou pression.manométrique, et ¯P la différence de pression aux deux côtés d'un étranglement,,par exemple un ajutage dans une installation d'écoulement de fluide.'
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Pour autant que la. Demanderesse le sache, il n'a jamais été proposé de dispositif de mesure électro-magnétique différentiel dont la sortie électrioue est proportionnelle à la racine carrée ou une autre fonction non linéaire déterminée de son déplacement et, par conséquente proportionnelle à la fonction de la caractéristique variable à mesurer.
Plus précisément, aucun système n'est connu qui est agencé de façon à indiauer directe- ment les débits de fluides respectivement compressibles et non compressibles. En outre, aucun dispositif n'e'st connu dans leouel des moyens sont prévus pour assurer que la sortie électrique du
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dispositif maintienne une relation non linéaire déterminée entre elle et le déplacement du noyau sur toute la course de ce dernier.
La présente invention a pour buts de procurer :
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- Un dispositif répondant au mouvement ou dispositif de transfor- mation électro-magnétique différentiel, qui soit nouveau et efficace, - Un dispositif perfectionné du type décrit dont la sortie élec- trique soit une fonction non linéaire du déplacement d'un élé- ment mobile.
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- Un dispositif électro--magnétiaue nouveau dont .la sortie clec"- trique soit proportionnelle à la racine carrée du déplacement de son armature.
L'invention consiste, en principe, en un dispositif
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électro-agnf'tioue destiné, produire une sortie 61rctrinue nui soit une fonction de la position d'un élément mobile, co'ipronnt un enroulement prtmire destiné à être alimenté prr iine source de courfnt alternatif, une pi,ire d'enroulements second'rire dis- posés de pc rt e d'>-iitre de cet enroulement primpirc', ,1,>;> noyaux magnétiçues prIcm.re ei;
.3ecoridairos relat.ive,ient fixe nt dispo- s4s dans le vniin,pe <<er enrouleoents respectif s, et une ;=r,iir- ture montée de f,,on à décrire liri (Mouvement linénirc', relative- ment à ces noyt.uy, en réuonre à 1 actionneoent d'un t;-iziio.>itif de
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commande, par exemple un élément répondant à la pression, couplé à cette armature, les noyaux secondaires étant écartés du noyau primaire conformément.à un taux déterminé non linéaire de coupla- ge magnétique entre le noyau primaire et les noyaux secondaires avec le déplacement linéaire de 1'armatrue de façon que la sor- tie électrique des enroulements secondaires varie suivant une fonction déterminée non linéaire, par exemple proportionnellement à la racine carrée de la course de l'armature.
L'invention ressortira clairement de la description détaillée, donnée ci-après, de plusieurs formes d'exécution représentées, à titre d'exemple, a.ux dessins annexés dans lesquels;
La figure 1 est une coupe longitudinale du dispositif ' électro-magnétique de mesure monté ici pour la mesure de diffé- rences de pression d'un fluide.
La-figure 2 est une vue en plan, de dessus, du disposi- tif représenté à la figure 1.
La figure 3 est une coupe longitudinale d'un autre dispositif électro-magnétique de mesure arrangé suivant l'inven- tion.
La figure 4 est une vue en plan, de dessus, du dispo- sitif représenté à la figure 3.
La figure 5 est une coupe longitudinale d'une autre forme de dispositif électro-magnétique répondant au mouvement, suivant l'invention,
La figure 6 est une vue en plan, de dessus, du dispo- sitif représenté à la figure 5.
La. figure 7 est une coupe longitudinale d'une autre forme encore de dispositif électro-magnétique de mesure.
La figure 8 est un schéma de circuit d'un dispositif électro-magnétique de mesure, avec les circuits de mesure associés, suivant l'invention, et 'La figure 9 est un schéma de circuit d'un dispositif électro-magnétique arrangé de façon à mesurer et à indiquer di- rèctemetn le débit d'une installation de fluide compressible.
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La présente invention envisage l'utilisation d'un dispositif de transformation ou de mesure électro-magnétique pourvu de moyens pour réaliser un taux de couplage non linéaire entre les enroulements primaire et secondaires de ce dispositif en fonction des déplacements de son noyau mobile dans l'un et dans l'autre sens par rapport à un point de référence. On ob- tient ainsi une relation non linéaire entre la sortie du dispo- sitif et le déplacement de son noyau. Dans un cas d'application, le moyen de couplage précité est arrangé de façon que la tension résultante induite dans les enroulements secondaires du disposi- tif soient proportionnelles à la racine carrée du,déplacement . précité.
Suivant un autre aspect de l'invention, une nouvelle conformation est donnée au noyau mobile du dispositif de trans- formation de manière à maintenir avec précision une relation non linéaire déterminée entre la sortie électrique du dispositif et 1e déplacement de son noyau sur toute la course normale du noyau mobile. Dans une forme d'exécution du dispositif de trans- formation précité, les entrefers magnétiques entre les enroule- ments secondaires et l'enroulement primaire de celui-ci sont ré- glables de façon' à pouvoir obtenir plus facilement la relation voulue entre la sortie électrique du dispositif et le déplacement de son noyau mobile.
La forme d'exécution de l'invention représentée à titre d'exemple aux figures 1 et 2 des dessins annexés, comprend un enroulement primaire torotdal 10 et des enroulements secondaires torotdaux 12 et 14. Dans l'exemple considéré, les enroulements secondaires sont disposés, coaxialement par rapport à l'enroule- ment primaire, à chaque extrémité de celui-Ci. Un noyau mobile 16, en une matièremagnétique coimme le fer, occupe normalement une position symétrique dans le voisinage de l'enroulement primaire 10.
Quand le dispositif électro-magnétique est' utilisé pour mesurer des différences de pression de fluide, comme celles régnant aux bornes d'un étranglement, par exempldd'un ajutage 17 inséré dans une.conduite 19 d'une installation de fluide, le noyau mobile
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16 est placé à l'intérieur d'un tube étanche allongé 18 tra- versant les enroulements primaire et,secondaires, concentrique ment à ceuk-ci, par des moyens à décrire ci-après. Le tube allongé 18 est monté au-dessus d'une chambre de pression 20, en communica- tion avec celle-ci. Une conduite 22, communiquant avec la chambre 20 par une paroi de celle-ci, est reliée à la conduite
19 côté aval de l'ajutage 17, dans l'hypothèse où le fluid. e circule dans le sens indiqué par la flèche 21.
Le côté bas de la pression produite par l'ajutage 17 est appliqué à la chambre 20 et au tube étanche 18, comme la flèche 48 l'indique. La chambre 20 contient un soufflet 24 appliqué contre une autre conduite 26 fixée dans une paroi de la chambre 20 de façon que la pression ' normale de l'installation puisse être appliquée à l'intérieur du soufflet '24, comme la flèche 50 1-'indique. La partie supérieure, mobile 28 du soufflet est rigidement fixée au noyau mobile 16 à l'aide d'une tige ou autre tringlage convenable 30 en une ma- tière non magnétique, par exemple de l'aluminium ou du laiton.
L'enroulement primaire 10 et les enroulements secon- daires 12 et i4 sont montés, concentriquement entre eux, sur un manchon 32 en matière non magnétique de la longueur des enrou- lements précités.-Les enroulements primaire et secondaires et le manchon 32 sont échelonnés le lon du tube étanche 18 et y mainte- nus, dans l'exemple considéré, à l'aide d'une couronne support 34.
Cette dernière peut être immobilisée en des endroits voulus le long du tube étanche 18, à l'aide d'une vis de blocage 36. Dans les cas dapplication où le tube étanche 18 n'est pas vertical ou quand le tube 18 est sujet à des vibrations, une couronne sup- 'port semblable (non représentée) peut être montée, 'en position renversée par rapport à la couronne support 34, près de l'autre extrémité ou extrémité supérieure du manchon 32. Le manchon 32 et les enroulements glissés sur celui-ci peuvent donc être immo- bilisés entre les couronnes' supports, leur'position pouvant être réglée le long du tube étanche 18.
Dans cette forme d'exécution , le bobinage primaire 10 est, de préférence, centré relativement
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à un noyau mobile 16 à hauteur d'un point de référence ou d'une valeur déterminée de la caractéristique variable à mesurer.
Dans la forme d'exécution de l'invention représnt e aux figures 1 et 2, l'enroulement primaire est règle de façon au'une différence de pression déterminée existe entre les pressions 43 et 50 (figure 1) à hauteur du point ou de la valeur de référence précitée. citée... citée. Afn d'obtenir un taux non linéaire de couplage maAfin d'obtenir un taux non linéaire de couplage magnétioue entre l'enroulenent primaire 10 et chacun des enroulements secondaires 12 et 14, des-noyaux fixes en une matèrie magnétique décrits ci-après sont associés à chacun de ces enroulements. Dans le cas de l'enroulement primaire 10, un noyau cylindrique creux 38 est glissé entre le manchon 32 et le tube étanche 18.
Le noyau fixe 38 est disposé symétriquement dans le voisinage de l'enroulement primaire 10 et s'étend sur toute la longueur de , cet enroulement dans l'exemple considéré de l'invention. Un noyau fixe semblable, 40 ou 42 respectivement;, est glissé entre chacun des enroulements secondaires 12, 14 et le tube étanche 18, ces noyaux étant, de même, disposés symétriquement dans le voisi-' nage .de l'enroulement secondaire 12 ou 14; dans ce cas cependant, ils ne s'étendent que' sur une partie de la longueur de l'enroulemetn associé. En considérant les noyaux fixes 38, 40 et 42 réunis, ceux-ci sont disposés symétriquement par rapport au noyau mobile 16 à hauteur de la position normale ou de référence du noyau mobile.
Chacun des noyaux secondaires 40 et 42 est.donc également écarté du noyau primaire 38 dans cet exemple, ce qui donne des entrefers équivalents 14 et 46 respectivement dans led circuits magnétiques entre l'enroulement primaire 10 et les enroule lents secondaires 12 et 14. Les entrefers mangétiques 14 et 46 sont remplis d'air ou d'une autre matière non magnétique (non représenté).
Il va de soi qu'u ou plusieurs des enroulements primaire et secondaires 10,12 et 14 peuvent être pourvus de plus d'un noyau fixe, à l'effet de donner, à la sortie du dispositif. électro-magnétique, une nuire forme de fonction non
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linéaire
Dans le cas d'application considère de l'invention, où, comme on le sait, le débit d'une installation à liquide non com- pressible à mesurer est proportionnel à la racine carrée de la différence de pression aux bornes d'un étranglement, commé repré- senté par les pressions respectives 48 et 50 appliquées respecti- vement à la. chambre 20 et au soufflet 24 le déplacemet du noyau 16 est évidemment rendu proportionnel au carré du débit.
Avec la disposition des noyaux fixes 38, 40, 42 représentée à la figure 1, la sortie du dispositif électro-magnétique de mesure est propor- tionnelle à la racine carrée du déplacement du noyau mobile 16 et, par conséquent, la sortie électrique précitée varie linéaire- ment en fonction du débit de l'installation à liquide non compres- sible à mesurer.
Afin d'obtenir la linéarité entre la sortie'électrique du dispositif de mesure et le débit précité, des moyens sont pré- vus pour maintenir le taux de couplage non linéaire déterminé' précité, la racine carrée dans le cas considéré, invariable entre' l'enroulement primaire 10 et l'enroulement secondaire associé 12 ou 14 quand le noyau mobile 16 décrit sa course entre son point de référence et sa limite de course normale définie par les variations prévues de la différence entre les pressions 48 et 50.
En d'autres termes ces moyens sont utilisés pour assurer que la 'relation de racine carrée, ou une autre fonction non linéaire dé- sirée, reste maintenue entre la sortie électrique du dispositif et le déplacement de son noyau 16 sur toute sa course normale. A cet effet, le noyau mobile 16 est pourvu, dans cet exemple, d'un étran- glement ou partie à diamètre réduit centrale 52. Avec cette forme du noyau mobile 16, un déplacement dans le voisinage de sa limite de course normale provoque une variation du couplage magnétique entre l'enroulement primaire 10 et l'enroulement secondaire associé 12 ou 14 identioue, au point de vue fonction, à un déplacement du noyau Mobile 16 dans le voisinage de sa position de référence.
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La. foriie d'exécution de l'jflvention re.nr(serrt:0, à tit.r<e-d'exem,le., aux fleures 3 et 4 des dessins annexes comprend .. djes-imoyeiis pour régler et faire varier les iiT>1:r<;fers me' En/tloues entre l'em::'9ule.nent primaire 10 et chacun des enroulements 88con- claires 12 %t 1.. Ces enroulements sont gliùcés sur un manchon support 60 intérieure,nent tarauda sur toute a longueur. Les en- roia1ements primaire et secondaires finfi que le ',lé.nchon-supoort 60 peuvent être montés, de façon réglable, sur le tube étanche 18 décrit di-avant avec référence aux figures 1 et 2 des dessins annexés.
Un¯noyau primaire 62 et des noyaux secondaires 64, 66,
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voisins respectivel!1ent de l'enroulement primaire 10 et des enrou- lek-amts secondaires 12, 14, sont vissés dans le manchon-support 60, .entre celui-ci et le tube ?tanche 18. Chpcun de ces noyaux primaire et secondaires comporte une ouverture centrale alignée respective 63, 65 et 67 par laquelle le tube étanche 18 est
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introduit, Ce dernier se loge de façon rela ti veOlent serrée dans les dites .ouvertures., et le manchon 60 avec ses éléments associés sont donc maintenus, de façon réglable, le long du tube étanche, par une colonne support 34.
,Chacun des noyaux 62, 64 et 66 est fait en une matière magnétique,et peut se déplacer le. long du tube-support 60 par
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vissage. loes entrefers 68 et 70 dans les circuits magn4tiuues, respectivement entre les enroulements secondaires 12, 14 et l'enroulement primaire 10, peuvent donc être réglés de manière à obtenir exactement le taux de couplage voulu en fonction du dépla- cenent du noyau 16.
En outre, les.entrefers 68 et 70 peuvent être modifiés pour obtenir, si on le désire, une relation différente entre la sortie, électrique du dispositif électro-magnétique et la caractéristique variable à mesurer; ou dans un but semblable, les
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noyaux 62, 6/ et 66 peuvent être retti-és et re'!lpl1'1cs par d'autres noyaux (non représenté ) de tonnes différentes.
Pour faciliter le récite des noyaux 62, 64 et 66, chacun de ceux-ci est pourvu d'encoches ou rainures radiales 72, comme représenté clairement à la figure 4. Quand on règle les
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noyaux 62, 64 et 66,. ou enlève le manchon-support 60 avec les en- roulements et les nouyaux réglables associés du manchon étanche 18, et on introduit un outil à deux ou à quatre pans dans le manchon 60 de fa.on que les pans prennent dans les encoches 72 de manière à faire tourner le noyau réglable correspondant.
Après réglage des noyaux 62, 64 et 66, ceux-ci sont maintenus dans leurs positions par tout moyen convenable, par exemple en matant légèrement les filets du manchon-support 60 dans le voisinage, par utilisation d'écrous de blocage (non représenté ) en une matière non magnéticue vissés à l'intérieur du manchon-support 60, ou par un autre moyen convenable. Dans de nombreux cas d'application, le noya.u primaire 62 ne doit pas être réglé et peut donc être rendu solidaire de l'intérieur du manchon-support 60, si on le désire.
Dans la forme d'exécution représentée aux figures 5 et 6 des dessins annexés, des moyens supplémentaires, y repré- sentés, sont utilisés pour assurer que la sortie du dispositif électro-magnétiaue suive bien une fonction non linéaire déterminée, par exemple la racine carrée, du mouvement du noyau ou armature mobile 73 Pour la facilité de la fabriciatin, 1'armature 73 comporte un étranglement rectangulaire central 75 jouant en substance le même rôle correctif que la -partie d'étranglement 52 décrite avec référence à la figure 1. Dans cette forme d'exé- cution de l'invention,.les enroulements prima.ire et secondaires 10, 12' et 14' sont montés concentriquement sur le manchon 32' comme décrit ci-avant.
Le noyau primaire 38 et le tube étanche al- longé 18 se trouvent entièrement à l'intérieur desenroulements, . comme exposé en détail avec référence aux figures 1 et 2 des, dessins annexés. La paroi intérieure du manchon-support non magné- tique 32' porte une première-paire de noyaux secondaires annu- laires 74 et 76 qui se trouvent, en outre, à une certaine distance de chaque extrémité du noyau primaire 38 de façon à déterminer des entrefers 78 et 79 entre les circuits magntinues des en roule- ments primaire et secondaires.
Une autre paire de noyaux secon- daires annulaires 82 et 80, portas de même par le manchon-support
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32' se trouve à 1'extérieur de la première- paire de noyaux se- codaires 74 et 76. Ces noya.= secondaires mentionnes en dernier lieu ont une épaisseur radiale moindre que la première paire de. noyaux secondaires, afin d'obtenir un entrefer plus grand entre- la paire supplémentaire de noyaux et l'armature 73 quand celle-ci s'approche.
En conséquence, la premier et la seconde paires de noyaux secondaires produisent des taux de couplage différents relativement à 1'armature 73. Les premiers et seconds noyaux secondaires sont relativement étroits non seulement pour une question d'encombrement mais plus spécialement pour empêcher que les sorties deviennent linéaires quand l'armature 73 vient se , placer à côté d'eux. Il est à noter que les pourtours extérieurs des premiers et seconds noyaux secondaires et au moins les parties voisines de la, paroi intérieure du manchon-support 32' peuvent être filetés en coopération afin d'obtenir un moyen de réglage comme décrit avec référence aux figures 3 et 4 des dessins annexés.
Dans un but semblable, la paroi extérieure du noyau primaire 38 peut aussi être filetée, et il peut en être de même en substance de la paroi intérieure entière du manchon-support.
Quand l'armature 73 se déplace, par exemple vers le haut, son extrémité supérieure 84 commence à ponter l'entrefer 78 entre le noyau primaire 38 et le premier noyau secondaire 74.
Il s'ensuit un fort accroissement de la sortie, puisque cette der- nière varie proportionnellement à la racine carrée du mouvement de 1'armature, dans l'exemple considéré. Si le premier noyau secondaire était relativement long, le taux d'accroissement diminuerait jusqu'à ce qu'on ait approximativemet une sortie de valeur constante. Au contraire, en donnant une faible longueur aux noyaux secondaires 74, 76,' 80, 82 et en n'écartant que légè- rement les noyaux secondaires de chaque enroulement secondaire, on peut obtenir une courbe de sortie suivant. d'assez près la fonction non linéaire désirée sur toute la course de l'armature.
Ceci est dû à ce qu'un taux d'augmentation plus faible de la tension de sotie est obtenu quand l'extraite 04 de 1'armmature traverse les
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noyaux secondaires 74 et 80, par rapport au cas d'un pontage va.- riable de l'entrefer 78. Les mêmes conditions prévalent pour l'en- roulement secondaire 14' et les noyaux secondaires associés, quand l'armature 73 descend de façon que son extrémité inférieure 86 ponte l'entrefer. En conséquence, une amplitude de mouvement plus grande peut être impartie à l'armature 73 sans que la sortie du dispositif électro-magnétique ne s'écarte de la fonction non linéaire demandée.
'Un dispositif d'assemblage des formes d'exécution de l'invention décrites ci-avant à titre d'exemple, est représenté à la figure 7 des dessins annexés. Dans ce dispositif, les enroule- ments primaire et secondaires 10', 12" et 14"sont montés respec- tivement entre des.rondelles distancieuses 88 et des rondelles d'extrémité 90. Ces rondelles étant séparées par des distanceurs tubulaires respectifs 92 et 94, les rondelles intermédiaires 88 et une des rondelles d'extrémité 90, par exemple la rondelle d'ex- trémité supérieure, sont pourvues chacune d'une rainure radiale 96 par laquelle le connecteur intérieur de l'enroulement primaire ou secondaire voisin est amené à l'extérieur pour être connecté aux circuits extérieurs.
Le sous-ensemble constitué par les enrou- lements primaire et secondaires ét les rondelles intermédiaires et d'extrémité, ',est 1 glissé sur un manchon-support 98 dont les ex- trémités sont pourvues d'un rebord ou sont recourbées, comme indi- qué par 'les références 100, à l'effet de maintenir et d'immobiliser le sous-ensemble 'qui est ensuite recouvert d'une enveloppe tubulai- re de protection 102.
L'enveloppe 102 est fixée aux rondelles d'extrémité 90, par exemple par soudure par points, afin d'empêcher tout mou- vement longitudinal du sous-ehsemble par rapport à l'enveloppe.
Les constituants décrits jusqu'ici, comprenant le manchon-support 98, l'enveloppe 102 et les rondelles intermédiaires 88 et d'extré- mité 90, sont fabriqués en des matières non mangétiques afin qu'ils ne dérangent pas les circuits magnétiques passant de l'en- roulement primaire 10; aux enroulements secondaires voisus 12" et 1,4 Il.
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Le,ensemble d'enroulements primaire et secondaires est ensite glissé, sans le toucher et, de préférence, concentriquement à ceuli-ci, sur un tube étanche allongé 104, à l'aide d'une paire de supports en fournie de cuvettes opposées 106 et 108 pourvues chacune d'un prolongement tubulaire 110 solidaire et glissé sur le tube 104.-Les extrémités 112 de l'enveloppe 102 dépassent légère- ment les rondelles d'extrémité 90 de façon à écarter les supports
106 et 108 des extrémité recourbées 100 du manchon-support.
L'extrémité supérieure, du tube 104 dans l'exemple considéré, communique avec une chambre de pression, corme la chambre 20 re- présentée à la figure 1 des dessins annexés, sur laquelle elle est scellée.L'extrémité'inférieure du tube 104 peut être fermée hermétiquement afin d'empêcher des fuites éliminant la pression appliquée à la chambre, le tube 104 communiquant avec cette chambre par un moyen de scellement convenable quelconque (non représenté).
L'espae annulaire compris entre le manchon-support-
98 et le tube étanche 104 contient des ensembles de noyaux pri- maires et secondaires fixes de façon relative, comme ceux décrits ci-avant avec référence aux figures 1 à 6 des dessins annexés.
A titre d'exemple, le présent dispositif suivant l'invention uti- lise un arrangement de noyaux primaires et secondaires semblable à celui décrit, avec référence aux figures 5 et 6.
Dans l'exemple considéré de l'invention, un noyau pri- maire 114 est disposé dans l'espace annulaire précité, symétrique- ment dans le voisinage de l'enroulement primaire 10'. Près de chaque extrémité du noyau primaire se trouve une première paire de noyaux secondaires 116 disposés concentrique,nent au noyau pri- maire. Afin de maintenir l'écartement précité, une paire d'anneaux , di,stanceurs. non magnétiques 118 est glissée respectivement entre le noyau primaire 114 et chacun des noyaux secondaires 116. Ces anneaux distanceurs en matière non magnée que déterminent les entrefers magnétioues 78 et 79 décrits avec référence à la figure 5 et situés respectivemetn entre l'enroule:nent primaire et chacun des enroulements secondaires.
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Vers l'extérieur par rapport aux noyaux secondaires 116, mais toujours dans le voisinnge des enroulements secondaires correspondants 12' et 14' se trouve une seconde paire de noyaux secondaires 120. Ces derniers noyaux, qui ont une épais- seur radiale plus petite que celle de la prenière paire de noyaux secondaires 116, sont montés sur des supports annulaires non ma- gnétiques 122. Les épaisseurs radiales combinées de chaque support et du noyau secondaire associé 120 sont telles que cet ensemble se loge d'uhe façon relativement serrée entre le tube 104 et le manchon-support 98.
Le support annulaire 122 est fabriqué en une matière non magnétique comme précité, de manière à établir des entrefers entre chacun des premiers et chacun des seconds,hoyaux secondaires 116 et 120, grâce à l'utilisation d'un rebord exté- rieur 124 des pièces.supports 122 glissées entre eux. En outre, un entrefer est prévu entre le noyau secondaire 120 et l'arma- ture mobile 73 quand celle-ci vient se placer à côté du noyau.
Cet ensemble de noyaux prima.ires et secondaires est glissé à l'intérieur de l'espace annulaire précité, compris entre le tube 104 et le manchon-support 98, mais chaque pièce est agen- cée de manière à s'y loger de façon relativement serrée. C'est pourquoi ces pièces sont réunies'et disposées de telle façon que le noyau primaire 114 soit situé de préférence symétriquement par rapport à l'enroulement primaire 10', à,
l'aide d'un dispo- sitif de serrage coveable Une forme de dispositif de serrage de ce genre comprend une paire d'anneaux d'extrémité 126 dntro- duits individuellement par les extrémités du manchon-support 98 et y fixés par soudure ou par un autre moyen de fixation convena- blet L'ensemble de noyaux et de rondelles distnacuese précité est maintenu entre ces anneaux 126 rigidement fixésà l'aide d'un ressort de compression 1?Il, et on donne la position voulue à l'ensemble par utilisation d'un distanceur annulaire 130 pincé de façon voulue dans le voisinage d'un des anneaxu d'exétrémité
126.
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L'arùiature 73', en matière ,agnétique, est pourvue, dans 1'exemple considérée d'un conduit longitudinal 132 par lequel le tringlage 30 (figure 1) de l'armature est introduit pour être fixé à celle-ci à 1 aide d'une' clavette 134. Quand le dispositif électro- magnétique de la figure 7 est utilisé dans les cas d'application où on désire obtenir une sortie proportionnelle 0 la racine carrée du déplacemetn de son armature, les parties d'extrémité 84' et 86' de l'armature 73' sont renflées comme représenté à la figure 7,
en des endroits proches des extrémités du noyau primaire 114 l'armatu- re 73 se trouvant dans sa position de référence. La réponse pré- citée suivant la loi de la racine carrée est obtenue sur toute la course prévue de l'armature 73' en rapprochant fortement les pre- miers et seconds noyaux secondaires 116 et 120 comme décrit ci-avant et en donnante à chacun des premiers noyaux secondaires 161, appro- ximativemetn la dimension des distanceurs 118 Il est évidemment à remarquer qu'on peut obtenir une réponse à fonction non linéaire différente du.
dispositif électro-magnétique de la figure 7 en fai- sant varier 1'écaratemetn entre premières et secondes paires de noyaux secondaires et noyau primaire et/ou en changeant la forme de l'armature 73, En parti-culier, il est envisagé de donner à ces noyaux la forme d'un anneau tronconique (non représenté).
Pour mesure la sortie des dispositifs électro-magnéti- ques décrits ci-avant et, en conséquence, la valeur de la caracté- ristique variable mesurée par eux, comme représenté schématiquement à la figure $ des' dessins annexés, les enroulements' secondaires 12 et 14 d'un Dispositif électro-magnétique de mesure de l'invention sont bobinés, de préférence, en sens opposés et leurs sorties sont, dans l'exemple considéré, couplées, par un circuit de redressement covenalbe à un voltmètre continu 140 capable d'indiquer à la fois la polarité et l'amplitude des potentiels y appliqués.
Dans une forme d'exécution donnée à titre d'exemple, la sortie de l'enroule- ment secondaire 12 est amenée par les conducteurs 142 et 144 à .un redresseur à double alternance portant la référence générale 146.
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De même, 1'enroulemtn secondaire 14 est couplé à l'entrée d'un autre redresseur à. double alternance 148, par 1'intermédiar des conducteurs 150 et 152. Les sorties des circuits redresseurs 146 et 148 sont couplées électriquement en série et en opposition., par' l'intermédiaire de conducteurs 154, 156, 158 et 159, à une paire de résistances de charge 160 et 162. Ces dernières ont, de préféren- ce, une même valeur ohmique à moins qu'on ne désire évide:Ment don- ner une plus grande importance aux indications de mesure du disposi- tif électro-magnétique de la figure 8 quand l'armature s'est écartée de sa position de .référence dans une direction donnée plutôt que dans la,direction opposée.
Le voltmètre 140 est mis aux bornes' des deux résistances de charge 160 et 162 par l'intermédiaire d'une pai- re de conducteurs 164, la lecture de l'appareil de mesure représen- tant ainsi la somme algébrique des chutes de tension individuelles, aux bornes des résistances de charge, le sens de déviation de l'ai- guille de l'appareil de mesure indiquant le sens de la plus grande des deux chutes de tension.
Comme précité, les sorties des enroulements secondaires, qui sont évidemment des tensions alternatives, sont déphasées de 180 l'une par rapport à l'autre. Ceci provient de ce que, comme précité, les enroulements secondaires sont bobinés en sens opposes et sont couplés, dans l'exemple considéré, en parallèle et en opposition aux circuits redresseurs 146 et'148. En conséquence, le circuit redres- seur décrit ci-avant est arrangé de façon que l'opposition de phase des sorties secondaires soit transformée en opposition de polarités après redressement, de sorte que la mesure résultante donnée par la voltmètre 140 indique non seulement la sortie différentielle des en- roulements secondaires représentée par la.
somme algébrique des chu- tes de tension aux bornes des résistances de charge, mais aussi la phase ou la polarité de la sortie secondaire la plus grande. Comme décrit ci-après, la polarité, de la sortie différentielle indique si l'armature 16 se trouve a.u-dessus ou au-dessous de son point de réfé- rence. En va.riante, e.u lieu d'utiliser le circuit redresseur de sor-
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tie précite., les pnrout.'emenbp secondaires 12 et 14 op-uvurtt être mil J:.e>ctri<1umE'1')t en rie avec un voltmètre à courhnb siter.'mtif (non 1-eprésetité) donnait la sortie <il±f<'re<iLLéi]1,e i.nrî{.OE:11r'F.fJ "e...1t de la phase.
Il est envif8g(J dans ce fieruioe-r cas, d'indiquer les position de l'armature 16 au-dessus ou au-dessous du ooint de réfé- rence de cette dernière par des indices convenables solidaires du
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tringlage d'armature 30 et iris en action ou au repos, cü::.,!e on le désire,. quand l'armature 16 passe à hauteur de la dite positifn de référence dans une direction donnée.
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En ce qui concerne le fonctionnement de 1-linveqtioq, quand le noyau du disoositif se trouve à hauteur de son point de référence cor.1me précite, et Quand l'enroulement ,riT.:aire 10 est couplé, par 1' intermédiaire des conducteurs 166 et 163, à une sour- ce 170'de potentiel électrique variable (figure 8), les tensions induites dans chacun des enroulements secondaires 12 et 14 sont
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égales mais déphasées entre elles de 1$0 , c#e iW içu en un point donné par les flèches 172 et 174, la sortie différentielle ou résultante de l'appareil de mesure étan donc zéro. Il est
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entendu que les 'variations du :fJotel1tiel de la. source l'i0 sont suf- fisamment rapides pour provoquer un.effet de transformation utili- sable.
Si, on contraire, le noyau mobile 16 est écarté de sa posi- tion de référence, la tension induite dans un des enroulements se- condaires augmente, l'identité de cet enroulement dépendant du sens de déplacement de l'armature 16. Ainsi, quand l'armature 16 ..onte, la tension induite dans l'enroulement secondaire 12 est plus grande
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que celle dans l'enroulement secondaire lez, et In plus f)l'pnde des chutes de tension opposées aux bornes des résista,ices de c¯¯,lr:,e fait circuler du courant dans la résistance de chaij:e 160, dans la direc- tion indiquée par la flèche z166 et rl(tE:m'lin0e par la disposition des différents éléments redresseurs 176 du circuit redreSPt1Ur 146.
D'autre part,-. quand l'armature 16 descend, la tension induite dans
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l'enroule!1,ent secondaire 14 E3.T[: plus 'ri111tiCa (iiie "ans Z.'E::rOLÏlEaP!lt secondaire 12 et la chute de tension .La plus arannde aux bornes des
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résistances de charge fait circuler du courant, en sens opposé, dans ; la résistance de charge 162, comme indiqué par la flèche 168 et détermina par la. disposition des clients 178 du circuit redresseur 148. Le sens de déviation résultant de la lecture du voltmètre, dé- termine par le sens d'écoulement du courant le plus élevé parmi les courants de résistance de charge opposés 166 et 168, indique le sens de déplacement de l'armature 16 par rapport à sa position de réfé- rence.
En conséquence, le voltmètre 140 peut être étalonné de façon à donner directement la valeur absolue de la caractéristique varia- ble dans l'une et dans l'autre direction relativement à une valeur de référence choisie, cette dernière correspondant évidement à la position de référence précitée de 1'armature 16.
Une autre modification de l'invention est représentée, à titre d'exemple, à la figure 9 des dessins annexés. Dans cette der- nière forme d'exécution, différentes formes de l'invention ou d'au- tres transformateurs différentiels sont utilisés conjointement pour la mesure directe du débit dans une installation à fluide compressi- ble. Dans ce type d'installation de fluide, comme exposé ci-avant, le débit varie directement avec le produit de la racine carrée de la pression manométrique et de la racine carrée de la pression diffé- rentielle aux bornes d'un orifice ou d'un autre étranglement prévu dans l'installation.
Le dispositif électro-magnétique réalisé pour ce type d'installation est arrangé de façon à donner des mesures correspondant à cette loi de racine carrée, et les débits peuvent donc être lus directement sur un appareil de mesure à échelle linéai. re, sans l'intervention de tringlages mécaniques indésirables et con pliqués servant à produire une sortie fonction de la racine carrée.
La description donnée ci-après montre clairement qu'on peut utiliser plusieurs .de ces dispositifs, avec la même forme ou des formes diffé- rentes de réponse linéaire, pour obtenir directement le produit d'un nombre quelconque de fonctions non linéaires qui ne suivent pas né- cessairement la loi de la racine carrée.
Dans la forme d'exécution considérée, de l'invention, les'
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variations de la pression-manom'trique d'une installation de fluide sont donné-eq par les parties de conduite 180 et 182. Le premier conduit 180 porte un dispositif mécanîoo-pneumatique, par exemple un soufflet 184, -en communic.a tion avec celui-ci pour transformer les variations de pression du fluide compressible en des déplacements d'un tringlage d'armature 186. Le mouvement résultant de 1'ar atu- re 188 provoque des variations, en amplitude et en phase, de la sor- tie différentielle des .enroulements secondaires 190 et 192 qui sont fonction du sens du déplacement de l'armature par raport à sa, posi-
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tion de référence coiume précité,
quand un enroulement pri .aire 194 de ce premier dispositif électro-magnétique de aesure 196 est cou- plé à une source 198 de potentiel électrique variable. Dans cette forme d'exécution donnée à titre d'exemple, la disposition de noyaux . primaires et secondaires relativement fixes 200 et 202 est telle qu' on obtienne une sortie différentielle proportionnelle à la racine carrée du déplacement de l'armature et, par conséauent, à la racine carrée de la pression manométrique P1
La sortie de chaque enroulement secondaire 190 ou 192
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est couplée, par '3.n,texm.édiaire d'un circuit redresseur et à r?sis- tance de charge204 comme décrit, ci-avant avec référence à la fieu-
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re 8,
à l'entrée d'un circuit d'aulplification classique convenable portant la référence générale 206. Un voltmètre 208, étalonne, si on le désire, de-faqon à donner nirecte'ent la pression manoétri- que pZ, peut êtresxaccordé aux conducteurs de sortie 21Q du cir- cuit amplificateur 206. Le circuit d'amplification est alimenté car une source convenable, par exemple la source 198, dont la sortie est
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connectée, par les conducteurs 210, à l'enroule;iient primaire 212 d'un second dispositif électro-magnétique de mesure 214.
Dans la forme d'exécution considérée, une armature 216 du dispositif électro-magnétique 214 est accouplée soit à un disposi tif pneumatique de pression différentielle semblable à celui décrit à la figure 1 et capable d'établir des pressions différentielles dans
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un sens dOnné'd'écou1enent, ou bien à un arrangement reprr"Rl"'nt0 à la
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figure 9 et cablabe d'établir des pressions différentielles dans cha. que sens d'écoulement dans les parties de conduite 180 et 12.
Dans les deux cas, l'invention permet de mesurer des écarts positifs et négatifs' par raport à un calculé ou déterminé dans l'installa- tion à surveiller, cette valeur correspondant aux positions de réfé- rence ou centrales des armatures respectives 188 et 216.
L'armature 216 estomontéem, de fa on à pouvoir exécuter un mouvement de va-et-vient, à l'intérieur d'un prolongement tubulaire étanche 218 d'une chambre de pression 220 et 'est accouplée, par un tringlage convenable 222, à un soufflet 224 ou un antre dispositif mécanico-pneumatique disposé à l'intérieur de la chambre 220. De préférence, la chambre 220 est disposée près d'un venturi 226 fai- sant partie de la conduite 182 et communique avec la partie étran- glée 228 de celui-ci par une tuyauterie de communication 230. L'in- térieur du soufflet 224 est relié, par une paire de conduites 232 et 234 traversant chacune une partie de la paroi de la chambre 220, à une conduite 1$2.de part et d'autre du venturi 226.
Les mêmes pres- sions différentielles sont ainsi appliquées au soufflet 224 et à la chambre 220 pour un'débit donné dans l'un et dans l'autre sens dans la conduite 182. Il est envisage-de faire les conduites 230, 232, 234 relativemetn plus petites que la. partie de conduite 182, afin d'empêcher le court-circuitage du venturi 226. Ou bien, une des conduites 232 ou 234 peut être omise, ce qui n'introduit qu'une fai- ble erreur dans le ca.d'un écoulement en sens opposé, cause de la. faible perte de pression statique provoquée par le venturi.
Avec des noyaux primaires et secondaires 236 et 238 arrangés de façon à. donner une réponse ou une sortie suivant la loi de la racine carrée comme décrit ci-avant avec référence aux figurer 1 à 7, l'armature 216 du second, dispositif 214 peut être déplacée par le soufflet 22 de façon à ponter sélectivement les enroulements secondaires 240 et 242 en réponse à des variations de la pression différentielle du fluide compressible à surveiller.
La sortie du second, dispositif électro-magnétique 214 est de même couplée, par
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un circuit redresseur et à résistances de charge nortnt la référen- ce générale 244 à un circuit amplificateur 246 aligenté dans 1'exem- ple donné, par la source de potentiel 198 par l'intermédiaire de con- ducteurs 248. La sortie de ce dernier circuit amplificateur est re- liée par des'conducteurs 250,. à un voltmètre à échelle linéaire 252 et, si on le désire, à un srvo-méanisme convenable 254 servant à corriger les variations de débit du fluide compressible circulant dans la conduire 180 - 182.
En ce qui concerne le fonctionnement de la forme d'exécu tion de l'invention représentée à la figure 9, la sortie différen- tielle du premier dispositif électro-magnétique 196 est appliquée par le circuit, amplificateur 206, à l'enroulement primaire 212 où cette sortie devient l'entrée variable du second dispositif électro- magnétique 214.
La sortie variable du prenier dispositif 196, quand elle est couplée aux enroulements secondaires 240 ou 242 par dépla- cement cornue précité, de l'armature 216 du .second dispositif, sert donc à multiplier les fonctions non linéaires représentées par les différentes sorties différentielles des premier et second dispositifs électro-magnétiques 196 et 214 respective:.lent, puisque les tensions représentant ces fonctions s'additionnent. L'amplitude et le sens de la sortie combinée du dispositif de la figure 9 sont donnés par le voltmètre 252.
Dans cet ensemble de l'invention, où la sortie du premier dispositif 196 équivaut à la racine carrée de la pression maniétri- que appliquée à l'écoulement du fluide compressible dans la conduite
180 - 182, et où la sortie du second dispositif 214 équivaut à la ra.
cine carrée de la pression différentielle développée aux bornes du venturi 226 intercalé dans la conduite 180 - 182, les sorties cobmi nées précitées sont directement proportionnelles au produit P.¯P
Comme le débit dans une installation à fluide compressible est aussi directement proportionnel à P¯ il s'ensuit que le votmètre 252 peut être étalonné linéairement pour donner directe ment la va- l'eux du débit au dessu et au-dessous de la valeur r férence repré
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sentie par les positijns de référence des armatures 188 et 216 Il va de soi Que ces positions de référence peuvent correspondre soit à un débit nul soit à un débit imposé ae l'installation à
surviel- ler.
La description ci-dessus Montre que, l'invention procure der formes nouvelles et efficaces de dispositifs électro-mangnétiques servant à la mesure d'une ou de plusieurs fonctions variables d'une caractéristique donnée. Les dispositifs conviennent spécialement dans les cas où le déplacement des armatures de ces dispositifs se fait en réponse à une fonction non linéaire (le la caractéristique à mesurer.
REVENDICATIONS.
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1.- Dispositif électro-magnétique pour la production ' d'une sortie électrique qui est une fonction de la position d'une pièce mobile, caractérise en ce qu'il comprend un enroulement pri- maire destiné à être alimenté par une source de courant alternatif;
une paire d'enroulements secondaires disposés de part et d'autre de l'enroulement primaire, des noyaux magnétiques primaires et secon- daires relativement fixes disposés dans le voisinage des dits enrou- lements respectifs, et une armature montée de façon à décrire un mouvement linéaire relativement à ces noyaux en réponse à l'action- ne lent d'une commande, telle qu'un dispositif répondant à la ures- sion, reliée à cette armature,.les noyaux secondaires fêtant écartés du noyau primaire conformaient à un taux non linéaire détemriné de couplage magnétique entre le noyau primaire et les noyaux secondai- res avec le mouvement linéaire de l'armature,
de façon que la sor- tie électrique des enroulements secondaires varie conformément à une fonction non linéaire déterminée, comme la racine crrrée, du déplacement de l'armature.