FR2566529A1

FR2566529A1 - Capteur de pression

Info

Publication number: FR2566529A1
Application number: FR8509031A
Authority: FR
Inventors: Wolfgang Geiger; Walter Kastel
Original assignee: Endress and Hauser SE and Co KG
Current assignee: Endress and Hauser SE and Co KG
Priority date: 1984-06-20
Filing date: 1985-06-14
Publication date: 1985-12-27
Also published as: IT1185100B; CH668482A5; DE3422945A1; GB2160651B; JPS6182133A; SE8502941L; SE454214B; GB2160651A; JPH0445062B2; US4640135A; GB8515185D0; DE3422945C2; FR2566529B1; IT8521152A0; NL8501598A; SE8502941D0

Abstract

CAPTEUR DE PRESSION. LE CAPTEUR DE PRESSION, SELON L'INVENTION, COMPORTE UN BOITIER ET AU MOINS DEUX MEMBRANES, QUI DELIMITENT UN VOLUME REMPLI D'UN LIQUIDE HYDRAULIQUE; IL EST CARACTERISE EN CE QUE POUR LE REMPLISSAGE DU LIQUIDE HYDRAULIQUE 50 UNE MEMBRANE 33 EST MUNIE D'UNE OUVERTURE 45 ET EN CE QU'UNE CANULE 46 ETANCHE AU LIQUIDE EST RELIEE AVEC LE BORD DE L'OUVERTURE 45.

Description

Q La présente invention se rapporte à un capteur de pression comportant un

boîtier et au moins deux membranes qui délimitent un

volume rempli d'un liquide hydraulique.

Les capteurs de ce type sont utilisés en particulier comme capteurs de pression, dans lesquels la transmission de la pression entre les membranes se fait de façon hydraulique au moyen d'un liquide incompressible. Cette configuration est avantageuse pour plusieurs raisons. Dans les capteurs de pression simples, seule l'une des deux membranes se trouve en contact avec le milieu dont on doit mesurer la pression, tandis que l'autre membrane est séparée du milieu, et constitue la membrane de mesure. Les deux membranes peuvent être configurées avec des surfaces de section différentes, ce par quoi on obtient une transposition de pression ou de déplacement. Dans les capteurs de pression différentielle lès deux pressiorsdont on doit

mesurer la différence agissent chacune sur l'une des membranes.

Dans les capteurs de pression connus de ce type la mise en place du liquide hydraulique se fait habituellement au moyen d'un

conduit de remplissage monté sur le boîtier, et qui, après le remplis-

sage est obturé au moyen d'une bille et d'une vis par un joint à expan-

sion ou d'une manière semblable. Cette solution est coûteuse et,dans

de nombreux cas d'application, n'est pas utilisable, ou n'est pas avan-

tageuse, d'autant plus que le point de remplissage doit se trouver plus

haut que le plus haut niveau d'huile entre les membranes. Le remplis-

sage du liquide hydraulique doit se faire du côté extérieur du boîtier, donc à partir d'un endroit auquel le capteur de pression est fixé par vissage, est emmanché à force ou est fixé d'une autre manière, de sorte

que cet endroit n'est plus accessible après le montage. De plus, l'en-

droit o le conduit de remplissage est monté se trouve souvent en commu-

nication avec le milieu 6 se fait la mesure, de sorte que le conduit

de remplissage, ou son obturation, est exposé au danger de corrosion.

Dans de nombreux cas, il n'est également pas possible de monter sur le boîtier du capteur de pression un conduit latéral, ni de disposer le

conduit de remplissage de façon que le remplissage du liquide hydrau-

lique soit possible sans risque d'inclusion d'air.

Le but de l'invention est la réalisation d'un capteur du type

indiqué au commencement comportant un dispositif de remplissage du li-

quide hydraulique très simple et bien accessible, même dans des condi-

tions de montage difficiles, et-ceci sans s'exposer au risque d'inclu-

sion d'air. Selon l'invention ce but est atteint par le fait que pour le

remplissage du liquide hydraulique une membrane est munie d'une ouver-

ture et par le fait qu'une canule étanche au liquide est reliée au

bord de l'ouverture.

Le capteur conforme à l'invention se distingue fondamentale-

ment des capteurs de pression connus par le fait que le dispositif de remplissage du liquide hydraulique est monté non pas sur le boîtier mais sur l'une des membranes. Ceci est possible sans inconvénient pour le fonctionnement et pour la solidité de la membrane, en particulier lorsque la canule est montée dans la zone du milieu de la membrane qui est mécaniquement peu sollicitée. Dans des capteurs de pression simples, la canule est montée de préférence sur la membrane de mesure qui ne se trouve pas en contact avec le milieu o se fait la mesure, de telle sorte qu'elle est protégée contre la corrosion et qu'elle se trouve du côté du capteur de pression tourné du côté opposé au milieu o se fait la mesure, o elle est bien accessible. Le dispositif de remplissage du

liquide hydraulique est très simple et très bon marché, car il ne néces-

site aucun usinage mécanique du bottier ni aucun élément d'obturation coûteux. En outre un avantage considérable se trouve dans le fait que le point de remplissage de l'huile se trouve fondamentalement au-dessus

du point le plus haut de l'espace réservé à l'huile. Le capteur de pres-

sion conforme à l'invention présente l'avantage supplémentaire que l'élé-

ment de transmission de force ou de déplacement peut servir de canule.

Des développements et des modes de réalisation avantageux de

l'invention sont énumérés dans les sous-revendications.

De plus amples avantages et particularités de l'invention se

dégagent de la description suivante d'un exemple de réalisation, repré-

senté dans les dessins. Dans les dessins, on voit:

Fig. 1 - Une vue en coupe du capteur de pression conforme à l'inven-

tion et Fig. 2 - Les deux partiesconstituantes principales du capteur de

pression de la Fig. 1 avant assemblage.

Les dessins montrent à titre d'exemple un capteur de pres-

sion 10, dont le bottier a une configuration de pièce filetée 11. La partie cylindrique inférieure de la pièce filetée 11 est munie d'un filetage extérieur 12, par lequel la pièce filetée 11 peut être fixée par vissage dans une ouverture taraudée pratiquée dans la paroi d'un réservoir o se trouve le milieu à mesurer, dont la pression doit être mesurée au moyen d'un capteur de pression. La partie supérieure de la pièce filetée 11 a une configuration hexagonale 13 destinée à la mise en place d'une clé de serrage. Les indications "dessous" et "dessus" ne se rapportent qu'à la représentation des dessins; le capteur de pression peut être monté dans n'importe quelle position pour laquelle en tous cas la configuration hexagonale 13 se trouve à l'extérieur du réservoir et pour laquelle en tous cas la face frontale inférieure de

la pièce filetée 11 est tournée vers l'intérieur du réservoir.

Dans la pièce filetée Il est formé un évidement central 14 s'étendant axialement de part en part, lequel se compose de trois tronçons 15, 16 et 17 de diamètres différents (Fig.2). Le tronçon supérieur 15 est cylindrique avec une paroi périphérique lisse et s'étend à partir de la face frontale supérieure sur plus du tiers de la hauteur de la pièce filetée 11, et ainsi, sur plus de la moitié de la hauteur du tronçon hexagonal 13. A ce tronçon se raccorde le tronçon cylindrique 16 qui a un diamètre quelque peu supérieur, de sorte qu' entre les tronçons 15 et 16 existe un épaulement annulaire 18. La

paroi périphérique du tronçon 16 est munie d'un filetage interne 19.

Le tronçon 16 a une dimension axiale quelque peu supérieure à celle du tronçon 15, de sorte qu'il s'étend à peu près jusqu'au niveau du milieu du filetage 12. Le tronçon inférieur 17 de l'évidement 14, qui occupe la partie restante de la pièce filetée 11 jusqu'à la face frontale inférieure de cette dernière, a une hauteur considérablement plus petite que chacune de celles des tronçons 15 et 16, mais a un diamètre sensiblement plus grand que celui du tronçon 16, de sorte qu'entre les

tronçons 16 et 17 existe un épaulement annulaire 20 relativement large.

Dans le filetage intérieur 19 du tronçon moyen 16 est fixée par vissage une pièce rapportée 21, qui occupe pour l'essentiel les tronçons 16 et 17 de l'évidement 14 et qui obture de façon étanche à la pression le passage constitué par l'évidement 14 au travers de la pièce filetée 11. La pièce rapportée 21 se compose pour l'essen- tiel d'une douille à vis 22 et d'un réservoir à huile 23 fixé par

vissage dans la douille à vis 22. La douille à vis 22 a une paroi péri-

phérique cylindrique 24 et une paroi de séparation 25 qui divise l'intérieur creux de la douille à vis en deux tronçons inégaux. Un

perçage cylindrique 26 traverse la paroi de séparation 25 coaxiale-

ment à l'axe de la douille à vis 22. Du côté inférieur de la paroi de séparation 25 est formé, coaxialement au perçage 26, un évidement

cylindrique plat 27, qui présente en son milieu une cavité cylindri-

que 28. Le diamètre de l'évidement 27 est suffisamment grand pour que seulement un épaulement annulaire 29 de faible largeur s'étende autour du bord du côté inférieur de la paroi de séparation 25. La surface intérieure de la paroi périphérique 24 de la douille à vis 22, qui

s'étend vers le bas à partir de l'épaulement 29, est munie d'un file-

tage intérieur 30. La surface extérieure de la paroi périphérique 24 est munie sur toute sa hauteur d'un filetage extérieur 31, qui peut se

visser dans le filetage intérieur 19 du tronçon 16.

Le réservoir à huile 23 se compose pour l'essentiel de deux membranes ondulées 32 et 33 et d'un corps intermédiaire 34 disposé

entre elles. Le corps intermédiaire 34 est une pièce métallique mas-

sive, qui présente deux tronçons cylindriques 35 et 36 de diamètres différents. Le tronçon cylindrique inférieur 35 du corps intermédiaire 34 est emboité exactement en périmètre et en hauteur, dans le tronçon inférieur 17 de l'évidement central 14. Le tronçon cylindrique 35 de plus petit diamètre, et qui s'y raccorde vers le haut, a un filetage extérieur 37 qui peut se visser dans le filetage intérieur 30 de la

douille à vis 22.

Dans la face frontale du corps intermédiaire 34 tournée vers l'intérieur du réservoir est formé un évidement plat 38. La membrane ondulée 32 est disposée dans l'évidement plat 38 et est soudée de façon étanche à la pression au bord de l'évidement avec le corps intermédiaire 34. L'évidement 38 est ajusté à la forme de la membrane ondulée 33, de sorte qu'en tout point il n'existe qu'un étroit espace intermédiaire 39 entre la membrane 33 et le fond de l'évidement plat 38. Autour de la périphérie de la face frontale du corps inter-

médiaire 34, qui se trouve en face de la douille à vis 22 et est tour-

née vers elle, est formé un étroit épaulement annulaire 40, qui se

trouve en face de l'épaulement 29 et qui entoure un évidement cylin-

drique plat 41. Au milieu de l'évidement 40 est formée une cavité cylin-

drique 42 qui se trouve en face de la cavité 28 et qui a à peu près le

même diamètre que cette dernière. Le corps intermédiaire 34 est traver-

sé par un conduit axial 43, qui établit une communication entre l'évi-

dement plat 38 sur le côté inférieur du corps intermédiaire et la cavi-

té 42 sur le côté inférieur de ce dernier.

Le bord de la membrane ondulée 33 se trouve entre l'épaule-

ment 29 de la douille à vis 22 et l'épaulement 40 du corps intermé-

diaire 34 et est serré de façon à être étanche à la pression par le vissage des deux parties. Les ondulations de la membrane 33 se trouvent dans l'espace creux formé par les évidements plats 27 et 41, espace qui est dimensionné suffisamment grandement pour permettre les mouvements de soulèvement de la membrane. Les évidements 27 et 41 peuvent aussi être ajustés à la forme de la membrane 33, comme c'est le cas de l'évidement 38 sur le côté inférieur du corps intermédiaire 34. En tous cas il n'existe entre la membrane 33 et le fond de l'évidement plat 41 qu'un étroit espace intermédiaire 44, qui, par l'intermédiaire du conduit axial 43, est en communication avec l'espace intermédiaire 39, situé sur

le côté inférieur du corps intermédiaire 34.

Au centre de la membrane 33 est pratiquée une ouverture ronde

, au travers de laquelle s'étend une canule 46..La canule 46 est cons-

tituée d'un petit tube métallique à l'extrêmité inférieure duquel est formée une collerette en forme de disque 47. A l'état assemblé, la collerette 47 se trouve dans la cavité 42 du corps intermédiaire 34, qu'elle remplit presque, de sorte qu'il n'existe qu'un étroit espace intermédiaire 48 entre les parois de la cavité 42 et la collerette en forme de disque 47. Le côté supérieur de la collerette 47 est collé au côté inférieur de la zone annulaire intérieure plane non ondulée de la membrane 33, à ce qu'on appelle l"'oeil". Une bague 49, glissée à partir du haut sur la canule 46, est collée sur le côté opposé de la membrane 33. Dans l'état assemblé, la bague 49 est logée dans la cavité 28 de la paroi de séparation 25. En association avec un usinage précis de la surface extérieure de la canule 46, qui est mise dans l'ouverture 45 de la membrane 33 avec un ajustement très étroit, il en résulte de cette manière une fixation très sûre,

et complètement étanche à la pression, de la canule 46 sur la mem-

brane 33. Par la collerette 47 et la bague 49 située de l'autre côté,

la partie centrale de la membrane, appelée l"'oeil" reçoit un ren-

forcement tel qu'elle n'appartient déjà plus de ce fait à la partie

élastique de la membrane.

La canule 46 estguidée à travers le perçage 26 de la paroi de séparation 25, et ceci sur une longueur suffisante pour qu'elle sorte de la douille à vis 22 et fasse saillie dans le tronçon le

plus élevé 15 de l'évidement central 14, quand le capteur de pres-

sion 10 est assemblé (Fig.1). L'extrémité la plus élevée de la canu-

le 46 est obturée de façon étanche à la pression par écrasement.

Le volume délimité par les deux membranes 32 et 33, le corps intermédiaire 34 et la canule 46, est complètement rempli avec un liquide hydraulique incompressible 50. Le liquide hydraulique 50

sert à transmettre la pression entre les deux membranes 32 et 33.

La membrane 32 se trouve en contact avec le milieu à mesurer se trou-

vant dans le réservoir et dont on doit mesurer la pression. La pres-

sion exercée par le milieu à mesurer sur la membrane 32 est trans-

mise à la membrane 33 par l'intermédiaire du liquide hydraulique 50.

La membrane 33 est reliée par l'intermédiaire de la canule 46 à un capteur (non représenté) d'effort ou de déplacement, qui délivre un signal proportionnel soit à l'effort exercé sur la membrane 33 soit au débattement de la membrane 33. Ce signal indique ainsi la pression

qui règne dans le réservoir.

Le liquide hydraulique 50 peut être introduit lorsque la pièce rapportée 21 est complètement assemblée. Le remplissage doit se faire de façon qu'il ne reste aucune inclusion d'air. Ceci est rendu possible par la canule 46, qui remplit ainsi la double fonction d'ajutage de remplissage et d'élément de transmission d'effort ou

de déplacement (poussoir).

L'assemblage du capteur de pression représenté et décrit - en tant qu'exemple de réalisation est particulièrement simple et peu coûteux à effectuer. D'abord on prépare les deux sous-ensembles de

membranes. A cet effet on loge la membrane 33 dans le corps inter-

médiaire 34 et on soude le bord de la membrane 32 à la périphérie de l'évidement plat 38. La canule 46, qui à son extrémité la plus élevée est encore ouverte, est introduite dans l'ouverture 45 de la membrane 33, et la collerette 47 ainsi que la bague 49 sont collées à la membrane 33. Ensuite la canule 46 est introduite dans le perçage 36 de la paroi de séparation 25, jusqu'à ce que le bord de la membrane 33 touche l'épaulement 29. Ensuite le filetage extérieur 37 du corps intermédiaire 34 est vissé dans le filetage intérieur 30 de la douille à vis 22 et y est bloquée, afin que le bord de la membrane 33 soit serré de façon étanche à la pression entre les épaulements 29 et

49. On peut alors introduire le liquide hydraulique 50 par l'extrémi-

té supérieure ouverte de la canule 46, jusqu'à ce que soit remplie la

totalité du volume délimité, qui est constitué par les espaces inter-

médiaires 39, 44 et 48, le conduit axial 43 et l'intérieur creux de la canule 46. Ceci se fait sous vide. D'abord la pièce rapportée 21

est maintenue dans un montage spécial, de façon que l'extrémité ouver-

te de la canule 46 se trouve en haut, donc à l'endroit.le plus haut du volume délimité. Ensuite on fait le vide dans le montage et on introduit le liquide hydraulique. Lorsque le liquide hydraulique a atteint l'extrémité supérieure de la canule 46, on ouvre l'espace isolé et on obture la canule 46 de façon étanche à la pression. Ceci peut se faire par écrasement, comme cela est représenté dans les dessins, ou aussi bien par brasage, par soudage, par collage ou par

pose d'un bouchon d'obturation.

La pièce rapportée 21 constituée de cette façon est fina-

lement montée dans la pièce filetée 11 à l'aide des filetages 19 et 31, ce par quoi le capteur de pression 10 est achevé et a la forme

définitive représentée dans la Fig.1.

La canule 46 se trouve dans un endroit protégé du capteur de pression et elle n'est pas en contact avec le milieu à mesurer, de sorte qu'elle n'est exposée à aucun danger de corrosion, lorsque le capteur de pression est utilisé pour mesurer la pression d'un

milieu corrosif.

La forme de réalisation décrite peut naturellement être modifiée de diverses façons. Ainsi la canule 46 au lieu d'être fixée de façon étanche à la pression à la membrane 33 par collage, peut l'être d'une autre façon appropriée, par exemple par brasage, par soudage, etc. L'emploi de la canule 46 comme élément de transmission d'effort ou de déplacement est certes avantageux, mais il est aussi intéressant de prévoir la canule comme ajutage de remplissage, si la transmission de la valeur de mesure (effort ou déplaqement) se fait

d'une quelconque autre façon.

La configuration du capteur de pression décrite est natu-

rellement indépendante de la forme du bottier et du nombre de membra-

nes utilisées. Elle est par exemple applicable aussi aux capteurs de pression différentielle, dans lesquels plus de deux membranes se

trouvent en contact avec le liquide hydraulique dans le volume isolé.

Claims

REVENDICATIONS

1. Capteur de pression comportant un boîtier et au moins

deux membranes, qui délimitent un volume rempli d'un liquide hydrau-

lique, caractérisé en ce que pour le remplissage du liquide hydrau-

lique (50) une membrane (33) est munie d'une ouverture (45) et en ce qu'une canule (46) étanche au liquide est reliée au bord de

l'ouverture (45).

2. Capteur de pression conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que la canule (46) sert d'élément de transmission d'effort ou de déplacement pour relier la membrane (33) à un

capteur d'effort ou de déplacement.

3. Capteur de pression conforme à la revendication 1 ou à

la revendication 2, caractérisé en ce que l'ouverture (45) est pra-

tiquée dans la zone centrale de la membrane (33).

4. Capteur de pression conforme à l'une des revendications

1.5 1 à 3, caractérisé en ce que la canule (46) est constituée d'un

petit tube métallique.

5. Capteur de pression conforme à l'une des revendications

1 à 4, caractérisé en ce qu'une collerette annulaire (47) est prévue sur la canule (46), laquelle collerette est reliée de façon étanche

à la membrane (33).

6. Capteur de pression conforme à la revendication 5, caractérisée en ce que, sur le côté de la membrane (33) opposée à la collerette (47), une bague (49), que l'on a fait glisser sur la

canule (46), est reliée de façon étanche à la membrane (33).

7. Capteur de pression conforme à l'une des revendications

1 à 6, caractérisé en ce que la canule (46) est reliée à la membrane

(33) par collage, par brasage ou par soudage.

8. Capteur de pression conforme à l'une des revendications

1 à 7, caractérisé en ce que la canule (46) est fermée par écrasement,

par brasage ou par soudage.

9. Capteur de pression conforme à l'une des revendications

précédentes, caractérisé en ce que le boîtier a une configuration de pièce filetée (11), comportant un filetage (12) destiné à la fixer par vissage dans une ouverture filetée d'une paroi de réservoir, en ce que la pièce filetée présente un évidement central (14) s'étendant axialement de part en part, et en ce que les deux membranes (32, 33) sont montées dans une pièce rapportée (21) disposée dans l'évidement

central (14).

10. Capteur de pression conforme à la revendication 9, caractérisé en ce que les deux membranes (32, 33) sont disposées des deux côtés d'un corps intermédiaire (34) qui présente des évidements plats (38, 41), dans chacun desquels est fixée de façon étanche à la pression une membrane (32, 33), qui constitue avec ces derniers

un étroit espace intermédiaire (39,44), et en ce que les deux évi-

dements (38, 41) sont reliés l'un avec l'autre par l'intermédiaire

d'un conduit (43).

11. Capteur de pression conforme à la revendication 10, caractérisé en ce qu'au moins l'une des membranes (32) est

soudée le long de son bord avec le corps intermédiaire (34).

12. Capteur de pression conforme à la revendication 10 ou à la revendication 11, caractérisé en ce que la pièce rapportée (21)

présente une douille à vis (22), dans laquelle le corps intermé-

diaire (34) peut être fixé par vissage, et en ce que le bord de la membrane (33) tourné du côté opposé au réservoir est serré entre le

corps intermédiaire (34) et la douille à vis (22).

13. Capteur de pression conforme à la revendication 12, caractérisé en ce que la douille à vis (22) peut être fixée par vissage dans la pièce filetée (11)