Manomètre
La présente invention a pour objet un manomètre du type à équilibre de forces.
La mesure d'une pression exercée par un fluide peut être effectuée en mesurant la force exercée par le fluide sur une surface déterminée. Communément, on emploie dans ce but une capsule vide d'air et soumise à une pression externe dont les variations doivent être mesurées. La force exercée par la pres- sion est proportionnelle au produit de la pression par la surface effective de la capsule. Le degré de déformation de la capsule est fonction de trois paramètres: la variation de la pression, la surface de la capsule, et l'élasticité de la capsule.
Les instruments connus comprenant une capsule pour transformer une pression en une force mesurée sont très imprécis par suite des limitations imposées par la capsule et des défauts inhérents à celle-ci. La surface effective de la capsule peut varier de manière très notable quand elle se déforme, et en outre l'emploi de la capsule ressort introduit de grosses erreurs.
Le but de l'invention est de fournir un manomètre de ce type qui soit pratiquement exempt des erreurs entraînées par les variations des caractéristiques de la capsule.
Le manomètre faisant l'objet de la présente invention est caractérisé en ce qu'il comprend un fléau susceptible de tourner autour d'un pivot formé de ressorts croisés, des organes sensibles à la pression produisant une force agissant sur le fléau dans un sens, un dispositif électrique sensible au mouvement du fléau, un ressort hélicoïdal fixé par l'une de ses extrémités au fléau, sensiblement perpendiculaire à celui-ci et agissant sur le fléau dans le sens opposé, une vis agissant sur le ressort de manière que sa rotation modifie l'allongement du ressort, des moyens d'entraînement de cette vis actionnés par ledit dispositif électrique, et des moyens de mesure sensibles aux variations de position de ladite vis.
Le ressort hélicoïdal peut être fait de deux parties égales, une partie étant une hélice enroulée à droite et l'autre une hélice enroulée à gauche. Le ressort hélicoïdal peut être maintenu entre deux pièces de réglage de sa tension, dont l'une est fixée au fléau à l'extrémité de ce dernier éloignée dudit organe et du pivot et l'autre est fixée à ladite vis.
Le dispositif électrique peut être un dispositif à induction.
Les moyens d'entraînement de la vis peuvent comprendre un moteur électrique qui entraîne la vis par l'intermédiaire d'un réducteur.
La figure unique du dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution du manomètre selon l'invention, représentée en vue partiellement en coupe.
Le manomètre représenté comprend un fléau 10; susceptible de basculer autour d'un pivot. Ce dernier est constitué par des ressorts à lames croisés et comprend deux paires 11 et 12 de rubans élastiques croisés en alliage de cuivre et de béryllium, d'une longueur, d'une largeur et d'une épaisseur uniformes.
Les avantages de ce type de pivot résident dans son indépendance vis-à-vis des secousses et du frottement et dans l'inutilité de prévoir une lubrification.
Le point d'appui du pivot est à l'intersection des res- sorts croisés qui sont agencés pour se couper à midistance de leur longueur et sous un angle de 900 pour définir un axe de rotation commun.
Les extrémités supérieures des ressorts croisés sont fixées au fléau par des vis 15, 16 et un bloc 17, et les extrémités inférieures sont fixées par des vis 18, 19 et un bloc 20 à une console 21 fixée à un bâti. Le pivot permet ainsi la rotation du fléau autour d'une ligne fixe maintenue élastiquement en place.
Deux capsules 24, 25 sont montées de chaque côté du pivot. Des supports 26, 27 pour ces capsules sont fixés dans des consoles 28, 29 fixées à la console 21. Des pièces centrales 30, 31 des capsules sont rigidement fixées au fléau 10 par des vis 32, 33 et des brides glissantes 34, 35. De cette manière, l'axe de chaque capsule peut être déplacé par rapport au fléau.
Un ressort hélicoïdal de tension 40 est monté autour d'un logement de guidage 41 et ses extrémités sont fixées à deux pièces de calibrage 42, 43. La pièce 42 est fixée au fléau à une plus grande distance du pivot que l'une ou l'autre des capsules, et l'autre pièce 43 est fixée à un écrou 45 monté dans le logement de guidage 41.
L'écrou 45 est ajusté étroitement sur une vis sans fin 46 et à glissement dans le logement 41. Un arbre 49 d'entraînement de la vis est supporté dans un palier d'un réducteur de vitesse à engrenages et il est agencé pour supporter la poussée exercée par le ressort 40, les autres arbres du réducteur tournant dans des paliers à billes de précision à brides radiales.
Un servo-moteur 50 à courant alternatif entraîne la vis 46 par l'intermédiaire de pignons 52, 53, 54, 55 et 56 du réducteur, montés sur des axes. L'axe 57 du pignon 54 se prolonge à l'extérieur du réducteur et peut être utilisé comme arbre de sortie moteur.
Un dispositif électrique à induction est disposé à l'extrémité de la branche du fléau située du même côté du pivot que le ressort 40. Ce dispositif est un transformateur différentiel linéaire comprenant deux éléments respectivement en forme de E et de 1. L'élément en 1, 60, est fixé à une extrémité du fléau 10 et l'élément en E, 61, est fixé à un prolongement 62 de la console 21. Tout mouvement effectué par l'élément 60 par rapport à l'élément 61 produit un courant induit qui est envoyé dans un amplificateur 64 à transistors dont la sortie est utilisée pour exciter le moteur 50.
Des arrêts mécaniques réglables 66, 67 sont montés de chaque côté du fléau pour empêcher tout endommagement du dispositif électrique.
Le fléau 10 porte une petite masse d'équilibrage 71.
Envisageons maintenant le fonctionnement des organes décrits pour la mesure d'une différence de pression.
Quand la pression à l'intérieur des capsules est la même, le dispositif est en équilibre et aucun courant n'est induit dans le transformateur différentiel 60, 61. Dès que la pression dans une capsule dépasse la pression dans l'autre capsule, la première capsule se déforme et exerce une force proportionnelle à la différence des pressions. Comme la pièce centrale de la capsule est rigidement fixée au fléau, ce dernier pivote autour de son point d'appui constitué par le pivot à ressorts croisés et entraîne avec lui l'élément 60 du transformateur différentiel.
Le déplacement de cet élément 60 par rapport à l'élément 61, dû au déséquilibre, est transformé en un signal qui est envoyé à travers l'amplificateur à un enroulement de commande du servo-moteur 50 qui entraîne la vis 46 par l'intermédiaire du réducteur, jusqu'à ce que la vis ait tourné d'un nombre de tours suffisant pour placer l'écrou 45 dans une nouvelle position dans le logement de guidage 41 pour laquelle le ressort 40 fléchit et exerce une force de rappel sur le fléau 10.
Le fléau 10 revient dans sa position initiale avec l'élément 60 et la pièce centrale de la capsule. Le transformateur différentiel est ainsi ramené dans sa position zéro dans laquelle il n'émet pas de signal de sortie. Ainsi, la capsule se déforme d'une faible quantité lors de l'existence d'une petite différence de pression et est ensuite ramenée dans sa position initiale par l'action du servo-dispositif.
I1 s'ensuit que le nombre de tours effectués par la vis pour ramener le dispositif à sa position initiale est directement proportionnel à la différence de pression produite, et par conséquent un dispositif de mesure associé à la vis peut être étalonné en unités de pression.
Un réglage du zéro peut être effectué au moyen d'un ressort 70 qui est fixé par ses extrémités au fléau et à une vis de réglage 71', respectivement.
Si on désire utiliser le manomètre décrit ci-dessus pour mesurer une pression absolue, une capsule est vidée d'air et scellée, et la pression à mesurer est appliquée à l'autre capsule.
Le manomètre décrit comprend un dispositif de compensation de température sous forme d'un dispo sitif bimétallique 72 agencé pour modifier la tension d'un ressort 73 connecté au fléau.
Le manomètre décrit peut coopérer dans un avion, avec un calculateur de données relatives à l'air, pression, vitesse, etc., tel que décrit dans le brevet No 357879.