CH636704A5 - Ensemble de mesure de pression. - Google Patents

Description

La présente invention propose un ensemble de mesure de pression utilisable dans un manomètre tel qu'il est défini par la revendication 1.

30 Dans l'exécution préférée de cette invention, tous les composants de l'amplificateur du manomètre, ou mouvement, y compris l'arbre de l'indicateur de sortie, sont supportés de manière opérationnelle entre l'extrémité mobile du tube de Bourdon et une partie relativement fixe de celui-ci, de telle manière que l'amplificateur ne requière 35 aucun support supplémentaire lors de l'assemblage final. Le tube de Bourdon étant muni d'un raccord ouvert indépendant, il peut donc être utilisé avec n'importe quelle monture convenable de manomètre munie d'une douille d'entrée autoporteuse adéquate dont le seul raccord assure le passage du fluide et supporte, en même temps, le 40 système de mesure de pression.

Dans une exécution préférée et plus économique, l'amplificateur est d'un type décrit dans le brevet USA N° 4055085 attribué à R.H. Wetterhorn. Tel que décrit dans le brevet Wetterhorn, l'amplificateur est supporté par l'extrémité libre du tube de Bourdon afin 45 d'assurer son mouvement conjoint et libre lors de tout déplacement de l'extrémité du tube sous l'effet de la pression. Un organe de manœuvre éloigné actionné par un fil et coulissant jusqu'à la trajectoire de mouvement de l'amplificateur flottant détermine un axe de pivotement pour les bras d'un secteur denté articulé. En pivotant autour so de l'axe de l'organe de manœuvre, le bras du secteur denté entraîne un arbre rotatif de sortie portant un indicateur (aiguille/index). Une bride de commande est fixée directement à l'extrémité immobile du tube de Bourdon, bride qui porte de loin en loin des rainures qui, à partir de son point d'attache, peuvent recevoir l'organe de manœu-55 vre et ancrer sa position. Cette bride reçoit librement tant le fil de commande que le tube de Bourdon, mais elle est d'une composition matérielle et d'une configuration telles qu'elle se prêtera à un effort bidirectionnel d'étampage pour assurer le sertissage de ces derniers. Du fait que l'organe de manœuvre n'est pas ancré avant que le tube 60 de Bourdon ne soit mis sous pression pour son étalonnage linéaire (de linéarité), chaque tube de Bourdon peut effectivement choisir sa longueur active de son propre fil de commande.

Grâce à l'ensemble décrit ci-dessus, les frais de fabrication des éléments internes sont considérablement moins élevés que ceux 65 d'autres manomètres semblables. Par ailleurs, comme il s'agit d'un ensemble autonome, l'étalonnage peut être effectué à l'état d'ensemble, permettant ainsi l'étalonnage préalable sous inventaire avant l'assemblage final.

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Une meilleure compréhension de cette invention découlera de la description suivante de ses exécutions préférées, description qui n'est donnée qu'à titre d'exemple en se référant aux dessins ci-joints dont:

la fig. 1 donne une vue en élévation montrant schématiquement un ensemble de mesure de pression conforme à l'une des exécutions préférées;

les fig. 2 et 3 sont des vues en élévation d'exécutions autres que celle de la fig. 1 pour ledit ensemble;

la fig. 4 est une vue frontale fragmentaire d'un manomètre utilisant l'ensemble de la fig. 1 ;

la fig. 5 est une vue de côté de la fig. 4;

les fig. 6 et 7 sont des vues en plan de la bride de l'organe de manœuvre, établies sensiblement suivant les lignes 6, 7-6, 7, respectivement pour les conditions de pré- et de postétampage;

la fig. 8 est une vue en élévation frontale fragmentaire d'un manomètre utilisant l'ensemble de la fig. 1, mais avec une bride d'organe de manœuvre autre que celle de la fig. 4;

la fig. 9 est une vue de côté de la fig. 8, et les fig. 10 et 11 sont des vues en plan de l'autre exécution de la bride, vues établies sensiblement suivant les lignes 10, 11-10, 11, respectivement, pour les conditions de pré- et de postétampage.

En référence en premier lieu à la fig. 1, la construction 8 d'un ensemble de mesure de la pression pour un manomètre se compose, selon la présente invention, d'un tube de Bourdon 18 dont l'extrémité libre 22 est conçue pour se mouvoir en corrélation avec la grandeur des pressions 14, soit celle des pressions effectives à la douille d'entrée fixe 20. A son tour, la douille d'entrée 20 est conçue pour pouvoir être montée dans un corps de manomètre qui présente un raccord d'entrée approprié au moyen duquel l'ensemble peut être branché de façon autonome. Le tube de Bourdon 18 sera de préférence fait en une matière dont la composition autorise l'utilisation dans un grand nombre et une gamme étendue d'applications, soit, par exemple, en acier inoxydable du type 316.

L'extrémité 22 du tube porte un amplificateur libre (mobile) 12, du type décrit dans le brevet USA N° 4055085 de Wetterhorn, pour la commande d'un arbre d'indicateur 24. L'une des extrémités 46 d'un fil de manœuvre 44 pénètre dans la trajectoire de mouvement de l'amplificateur 12, alors que son autre extrémité 66 est fixée dans une bride 50, ou une bride 78, dont explication sera donnée par la suite. L'une ou l'autre des brides 50 ou 78 est ensuite fixée à une partie non mobile du tube de Bourdon 18, assez près de l'extrémité fixe 20. On peut se rendre compte que l'ensemble ci-dessus sera, une fois assemblé, entièrement autonome et autoporteur. Après un étalonnage préalable, opération que nous décrirons par la suite, l'ensemble sera prêt à être utilisé dans un manomètre, en reliant tout simplement l'extrémité 20 du tube par une connexion rigide à une source de pression appropriée prévue dans le corps du manomètre avec lequel il doit être utilisé.

L'exécution de l'ensemble de la fig. 2 est semblable en tous points à l'exécution précédente, à l'exception de l'extrémité inférieure 66 de l'organe de manœuvre 44 qui est fixée directement sur le tube de Bourdon, près de son extrémité fixe, non pas par une bride, mais par soudage ou par un autre moyen analogue.

Dans l'exécution de l'ensemble de la fig. 3, l'amplificateur 12 et l'organe de manœuvre à fil 44 sont inversés et permutés ainsi qu'il est indiqué dans le brevet de Wetterhorn déjà cité. Dans ce but, l'amplificateur 12 est fixé près de l'extrémité fixe 20 du tube de Bourdon, alors que l'organe de manœuvre 44 peut être déplacé par l'extrémité 23 du tube. Dans un arrangement préféré, la fixation de l'amplificateur se fait au moyen d'une équerre fixée au tube de Bourdon par soudage ou autre moyen analogue.

En référence maintenant aux fig. 4-7 des dessins, l'ensemble de la fig. 1 est fixé dans une position autoporteuse dans un manomètre 10 par l'extrémité fixe 20 du tube de Bourdon 18 qui est lui-même soudé ou bridé en 17 à l'extrémité de sortie de la douille (manchon) 16 du manomètre. L'amplificateur 12 est soudé en 21 à l'extrémité 22 du tube ainsi que décrit dans le brevet GB N° 2033083 A. L'amplificateur, fixé de cette manière au tube de Bourdon, est libre de se déplacer conjointement avec l'extrémité 22 du tube et d'entraîner efficacement l'arbre 24 portant un indicateur 26. Le déplacement en arc de l'indicateur sous l'action de l'arbre 24 reflète des valeurs de pression qui sont représentées par les graduations 30 sur le cadran 28.

Ainsi que plus amplement décrit dans le brevet Wetterhorn cité ci-dessus, l'amplificateur 12 est composé d'un cadre central vertical 32 en forme de U renversé façonné d'une seule pièce et comportant deux montants (jambes) latéraux 34 et 36 symétriquement écartés par rapport au centre. Le cadre est soudé en 21 à l'extrémité libre 22 du tube de Bourdon 18, avec lequel il se déplace conjointement et librement, et supporte les axes rotatifs transversaux 24 et 38. Ce dernier axe, 38, sert de charnière à un secteur denté 40, tandis que l'axe 24 porte un pignon 42 qui engrène avec le secteur denté 40 afin d'assurer le déplacement de l'indicateur 26 décrit ci-dessus. Pour mettre en œuvre l'amplificateur, il est prévu un organe de manœuvre 44 qui comprend un fil en acier inoxydable allongé, d'un diamètre d'environ 0,032 pouce, plié ou déporté à son extrémité supérieure 46 pour s'insérer dans la fente 48 prévue dans le secteur denté 40. A son autre extrémité, l'organe de manœuvre est fixé de la manière suivante au moyen d'une bride 50.

Comme le montre la fig. 6, la bride 50 est d'une structure latérale allongée présentant un alésage traversant 52 percé perpendiculairement près d'une de ses extrémités. L'alésage 52 est d'un diamètre légèrement supérieur au diamètre extérieur de l'extrémité 20 du tube de Bourdon afin de permettre l'assemblage par frottement gras des deux pièces avant que le tube ne soit fixé à la douille 16. Deux dégagements opposés 54 et 56 sont prévus dans l'alésage 52 pour des raisons que nous indiquerons par la suite. En retrait latéral par rapport à l'axe de l'alésage 52, il est prévu un trou transversal fileté 58 comportant une vis de réglage 60. Les encoches 62 et 64 sont adaptées chacune pour recevoir librement les parties s'étendant vers le bas et vers le haut, respectivement, du coude renversé 66 de l'organe de manœuvre, la première encoche étant située sensiblement en alignement vertical avec la fente 48 prévue dans le secteur denté 40.

Dans l'arrangement délié (lâche, non assujetti) de la fig. 6, la fixation du fil de manœuvre de l'organe 44 dans la bride 50, de même que la fixation de la bride 50 à l'extrémité 20 du tube de Bourdon, se fait ainsi que montré en fig. 7. En mettant d'abord sous pression le tube de Bourdon à environ 50% de sa charge de régime, pour réaliser le réglage de linéarité comme décrit dans le brevet cité de Wetterhorn, le fil 44 de l'organe de manœuvre peut se déplacer librement vers le haut en même temps que le secteur denté 40. Une paire de matrices d'étampage opposées, 68 et 70 figurées en pointillé dans le dessin, sont alors rapprochées dans le sens des flèches 71. L'effort alors imposé par les matrices contre la bride suffit à assurer le sertissage de celle-ci (alésage 52) contre la paroi 20 du tube, en même temps que celui, latéral, de l'encoche 64 autour de la tige terminale 44 du fil de l'organe de manœuvre. Si l'on compare les fig. 6 et 7, on voit que le dégagement 56 a été sensiblement fermé pour obtenir un serrage convenable par une compression uniforme autour du tube de Bourdon, et cela sans extrusion vers l'intérieur du métal formant la bride. De plus, comme le sertissage a été fait alors que le tube de Bourdon était sous pression pour son étalonnage, la longueur active du fil de l'organe de manœuvre est déterminée au premier chef par le tube de Bourdon lui-même.

En accomplissant ce qui précède, il faut bien se souvenir que les tubes de Bourdon ont, typiquement, des épaisseurs de parois allant d'environ 0,008 à 0,012 pouce (0,2032 à 0,3048 mm) et qu'il s'agit d'éléments fortement chargés soumis à des pressions internes de service pouvant atteindre une valeur de l'ordre de 30 000 psig (2,067 x 108 Pa gauge). Il est donc important d'éviter, lors de leur serrage dans la bride, de leur appliquer des contraintes supplémentaires et cumulatives susceptibles d'agir contrairement sur leur bon fonctionnement et, même, d'être cause de leur défaillance prématurée. On a constaté, en tenant compte de ces limitations, que la bride peut être faite de n'importe quel matériau qui, lorsqu'il est soumis à un effort

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de sertissage d'environ 1000 livres (4448 N), se déforme sans se fendre. L'aluminium extrudé convient bien et n'est pas coûteux.

L'acier, le laiton, l'acier inoxydable, etc., conviennent bien aussi,

mais à un coût plus élevé sur la plupart des marchés de ces métaux. Pour tous les métaux cités, on peut éviter un sursertissage par s l'emploi d'arrêts mécaniques montés sur les matrices utilisées. Une fois le sertissage terminé, on peut procéder au réglage de la course (du fil de l'organe de manœuvre) grâce au pointeau 72 de l'extrémité de la vis de réglage 60. En agissant sur cette vis, le pointeau 72 déplacera le fil de l'organe de manœuvre dans l'encoche 62 dans le sens w de la flèche 74.

En référence maintenant aux fig. 8-11, on voit une construction de manomètre identique en tous points à l'exécution précédente,

sauf qu'elle comporte une bride 78 dont la construction est similaire en principe, mais diffère dans ses détails, à celle de la bride 50 ci- is dessus. Comme la bride 50, la bride 78 comporte un alésage traversant 80 permettant son montage à frottement gras sur l'extrémité 20 du tube de Bourdon, de même que des dégagements 82 et 84 communiquant avec ce dernier. Les encoches 86 et 88 sont adaptées pour recevoir librement la partie inférieure en forme de coude renversé de 20 l'organe de manœuvre 44 et sont situées symétriquement par rapport à la ligne médiane de l'alésage 80. En rapprochant l'une de l'autre les matrices 90 et 92 pendant que le tube de Bourdon est sous pression pour son étalonnage, comme décrit ci-dessus, la bride est sertie comme auparavant, avec pour résultat la fixation des deux montants 25 (jambes) de la partie coudée de l'organe de manœuvre. Dans cette exécution, le réglage de la course se fait en pliant le fil 44 de l'organe de manœuvre à l'endroit du déport 94 jusqu'à obtenir le réglage approprié.

La description ci-dessus dévoile une construction originale d'un ensemble pour la mesure de pression d'un manomètre. Les composants de l'amplificateur étant supportés de manière opérationnelle sur le tube de Bourdon, l'étalonnage préalable rend l'ensemble facilement utilisable dans tout boîtier de manomètre pourvu d'un raccord auquel il est possible de raccorder un tube de Bourdon de manière autonome. Etant indépendant de la construction du boîtier, à part la connexion au raccord d'amenée de la pression, au point même qu'aucun autre moyen de support n'est nécessaire, l'ensemble présente des avantages significatifs dans la fabrication de tous genres de manomètres. Par ailleurs, la construction très simple et économique de la bride de l'organe de manœuvre, dans l'exécution préférée, fournit un moyen, commode qui assure que la longueur active du fil de l'organe de manœuvre soit déterminée essentiellement par le tube de Bourdon lui-même.

Considérant que nombre de changements pourraient être apportés à la construction décrite ci-dessus et que nombre d'exécutions apparemment différentes de la présente invention pourraient être envisagées sans pour autant s'écarter des dispositions de celle-ci, il est sous-entendu que tant les dessins que les spécifications, et tout ce qui s'y rapporte, ne sont donnés qu'à titre d'exemple et ne sont aucunement limitatifs.

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3 feuilles dessins

Claims (10)

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1. Ensemble de mesure de pression destiné à un manomètre et comprenant: un élément sensible à la pression (18) ayant une extrémité d'entrée (22) pour y recevoir une pression d'entrée (14) et pour monter l'ensemble comme une unité autoportante, ayant une portion se déplaçant (22) durant le fonctionnement en corrélation avec les changements de pression auxquels l'élément est exposé, et ayant une portion ne se déplaçant pratiquement pas (20), un amplificateur (12) pour fournir un mouvement de sortie corrélé au déplacement de fonctionnement de cette portion se déplaçant (22), l'amplificateur étant monté sur une des portions de l'élément sensible à la pression (18) de façon éloignée de l'extrémité d'entrée (10) et un organe de manœuvre (44) se prolongeant de façon à coopérer avec l'amplificateur (12) pour effectuer son mouvement de sortie, caractérisé en ce que l'organe de manœuvre (44) est attaché à l'élément sensible à la pression (18) à une position éloignée de l'extrémité d'entrée (20).

2. Ensemble selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'organe de manœuvre (44) est relié à l'autre (20) desdites parties de l'élément ( 18) sensible à la pression.

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REVENDICATIONS

3. Ensemble selon la revendication 2, caractérisé par le fait que l'amplificateur (12) est fixé de manière opérante à la partie mobile (22) de l'élément (18) sensible à la pression de façon à se mouvoir conjointement et librement avec celui-ci, l'organe de manœuvre (44) étant fixé à la partie relativement immobile (20) de l'élément (18) sensible à la pression de façon à pouvoir pénétrer dans la trajectoire de mouvement dudit amplificateur (12).

4. Ensemble selon la revendication 3, caractérisé par le fait que l'organe de manœuvre (44) est fixé de manière opérante à l'élément ( 18) sensible à la pression au moyen d'une bride (50, 78) de serrage.

5. Ensemble selon la revendication 4, caractérisé par le fait que la bride de serrage (50, 78) comprend un premier moyen de serrage (52, 80) pour assemblage sur une partie (2) relativement fixe de l'élément (18) sensible à la pression et un second moyen de serrage (64, 86, 88) pour fixer l'organe de manœuvre (44).

6. Ensemble selon la revendication 5, caractérisé par le fait que lesdits premier (52, 80) et second (64, 86, 88) moyens de serrage sont tous deux obtenus par étampage soit pour l'assemblage, soit pour la fixation.

7. Ensemble selon la revendication 6, caractérisé par le fait que ladite bride (50, 78) est composée d'un métal étampable, que lesdits moyens de serrage (52, 80) comportent une première ouverture permettant de recevoir une partie (20) relativement fixe de l'élément (18) sensible à la pression, et que les seconds moyens de serrage (64, 76, 88) comportent une deuxième ouverture, déplacée par rapport à la première, pour recevoir l'organe de manœuvre (44).

8. Ensemble selon la revendication 7, caractérisé par le fait que l'extrémité de l'organe de manœuvre (44) adjacent à la bride (78) comporte un coude en U et que les seconds moyens de serrage (86, 88) comportent une troisième ouverture (88) qui s'étend dans une direction parallèle à celle de ladite deuxième ouverture, lesdites ouvertures (80, 86, 88) étant parallèles entre elles, lesdites deuxième et troisième ouvertures (86, 88) étant situées face à face et très symétriquement par rapport à l'axe de ladite première ouverture (80).

9. Ensemble selon l'une des revendications 7 ou 8, caractérisé par le fait que l'extrémité de l'organe de manœuvre (44) adjacent à la bride (50) est d'une forme en U et que ladite bride comporte une troisième ouverture (62) au travers de laquelle ledit organe (44) peut coulisser jusqu'à la seconde ouverture (64), ainsi qu'une vis (60) pouvant s'insérer latéralement avec l'organe (44) dans la troisième ouverture (62) afin de permettre le réglage de la course du dispositif.

10. Ensemble selon l'une des revendications 8 ou 9, caractérisé par le fait que lesdites seconde (64, 86) et troisième (62, 88) ouvertures comportent des rainures ouvertes s'étendant vers l'intérieur à partir d'une face de ladite bride (50, 78), ladite première ouverture (52, 80) comportant des creusures radiales (54, 56 et 82, 84) s'étendant longitudinalement et communiquant vers l'extérieur à partir de la paroi desdites faces.

L'objet de cette invention a trait aux appareils de mesure de io pression et, plus particulièrement, à un ensemble de mesure de pression utilisable dans un manomètre.

En tant qu'articles d'usage courant, les manomètres présentement disponibles dans le commerce ont, depuis fort longtemps, utilisé un type de construction plus ou moins standard. Dans la 15 construction typique d'alors, le tube de Bourdon et son amplificateur formant le système de mesure de pression étaient supportés séparément dans la structure du manomètre. Il était nécessaire, de ce fait, de prévoir non seulement des éléments de support séparés, mais également des éléments de liaison séparés, cela entraînant la néces-20 sité d'un étalonnage subséquent, après assemblage de l'instrument. Bien que ce type de construction n'eût guère d'influence sur les performances de l'instrument, il a été reconnu que ces facteurs alourdissaient la structure portante du manomètre, tout en compliquant sa construction et son étalonnage. Malgré ces observations, aucune so-25 lution à ce problème n'avait été proposée jusqu'à ce jour.