FR3022627A1

FR3022627A1 - Dispositif de mesure de pression et de temperature

Info

Publication number: FR3022627A1
Application number: FR1455867A
Authority: FR
Inventors: Benoit Gresset; Jerome Crinquand
Original assignee: Schrader SA
Current assignee: Schrader SA
Priority date: 2014-06-24
Filing date: 2014-06-24
Publication date: 2015-12-25
Anticipated expiration: 2034-06-24
Also published as: FR3022627B1

Abstract

Un dispositif de mesure de pression comporte un boîtier (1) destiné à être fixé de manière étanche à un réservoir (R) dans lequel la pression est mesurée, un support (3) de capteur en isolant électrique comportant un corps d'épreuve (30), le support (3) séparant une chambre de référence (12) sous vide, sous pression ou en communication fluidique avec l'atmosphère et une chambre de mesure (13) en communication fluidique avec le réservoir (R) pour soumettre le corps d'épreuve (30) à la différence de pression entre la chambre de mesure (13) et la chambre de référence (12). Le dispositif comporte en outre un capteur de température (2) du côté de la chambre de mesure (13), et des moyens de traversée (7) pour relier électriquement le capteur de température (2) du côté de la chambre de référence (12).

Description

1 Dispositif de mesure de pression et de température. Domaine technique La présente invention se rapporte à un dispositif de mesure de pression et de température. Etat de la technique Les dispositifs de mesure de pression sont réalisés pour la plupart en prévoyant un corps d'épreuve qui se déforme sous l'effet d'une différence de pression entre une chambre de référence et une chambre de mesure. La chambre de référence est par exemple reliée à l'atmosphère, est soumise au vide ou encore à une pression définie. La chambre de référence peut aussi être soumise à une autre source de pression lorsqu'on souhaite connaître la différence de pression entre deux volumes.

Il est connu de réaliser le corps d'épreuve sous forme d'un disque ou d'une plaque en céramique ou en silicium. Un réseau de pistes conductrices est réalisé sur la surface du disque. La déformation du corps d'épreuve sous l'effet de la pression déforme les pistes de telle sorte que la résistance électrique du réseau varie ou encore la fréquence propre du matériaux dans le cas notamment de capteur de type piezoélectriques. Un circuit électronique associé permet de conditionner le signal et de délivrer une mesure sous diverses formes comme un signal analogique calibré, une valeur numérique disponible par une liaison filaire ou par radiofréquence.

Ces capteurs intègrent fréquemment une sonde de température afin de prendre en compte l'influence de la température sur la mesure. Ce capteur est placé sur ou à proximité du corps d'épreuve. Il est parfois nécessaire de mesurer la température à l'intérieur d'un réservoir en même temps qu'on mesure la pression. Dans ce cas le capteur de température du dispositif de mesure de pression est mal placé 3022627 2 donc peu sensible. Une solution consiste à disposer un capteur de température à l'intérieur d'un doigt de gant dans le réservoir mais cette solution génère une intertie de mesure très significative et multiplie les opérations de fabrication pour doter un réservoir des deux fonctions de 5 mesure. L'invention vise à fournir un dispositif de mesure de température du media ultra sensible. De plus, la mesure pourra être remontée ou pas via le port destiné au capteur de pression de manière intégrée afin de limiter les opérations 10 de mise en oeuvre. Description de l'invention Avec ces objectifs en vue, l'invention a pour objet un dispositif de mesure de pression comportant un boîtier destiné à être fixé de manière étanche à un réservoir dans lequel la pression est mesurée, un support de 15 capteur en isolant électrique comportant un corps d'épreuve, le support séparant une chambre de référence sous vide, sous pression ou en communication fluidique avec l'atmosphère et une chambre de mesure en communication fluidique avec le réservoir pour soumettre le corps d'épreuve à la différence de pression entre la chambre de mesure et la 20 chambre de référence, caractérisé en ce que le dispositif comporte en outre un capteur de température du côté de la chambre de mesure, et des moyens de traversée pour relier électriquement le capteur de température du côté de la chambre de référence. Le dispositif de mesure selon l'invention permet de réaliser les deux 25 fonctions de mesure, pression et température, de manière intégrée. Ainsi, il n'est nécessaire de prévoir sur le réservoir qu'un seul organe de fixation du dispositif de mesure tel qu'un manchon fileté. Une seule opération de montage est suffisante. De plus, en cas de report des mesures par liaison filaire, on ne prévoit qu'un dispositif de connexion pour les deux mesures.

30 Le capteur de température peut être placé librement du côté du réservoir 3022627 3 de manière la plus appropriée aux attentes, sans que l'étanchéité entre la chambre de mesure et la chambre de référence ne soit compromise. Selon un premier mode de réalisation, les moyens de traversée comportent au moins un trou traversant le support, un fil conducteur 5 passant dans le trou et des moyens d'obturation comblant l'espace entre le trou et le fil. Le fil conducteur permet de relier le capteur de température côté réservoir au côté opposé, tandis que les moyens d'obturation assurent l'étanchéité entre les deux côtés. Comme le support est en matière isolante, aucun risque n'existe d'un contact intempestif entre le fil et le 10 support. On prévoit autant de fils qu'il est nécessaire pour relier le capteur de température. De manière avantageuse, les moyens d'obturation sont de la brasure. Cette technique est facile à mettre en oeuvre. Elle assure en outre une grande résistance mécanique et surtout une très faible perméabilité aux 15 gaz. La surface recevant la brasure peut être métallisée pour améliorer l'adhésion. Selon une autre technique, les moyens d'obturation sont de la pâte de verre. Selon une autre technique, les moyens d'obturation sont de la résine 20 synthétique durcissable. La mise en oeuvre peut être réalisée à température ambiante. De plus les qualités de la résine peuvent être adaptées dans de larges plages afin que la facilité de mise en oeuvre et les résultats de tenue mécanique et en température et d'étanchéité soient optimaux.

25 Quelle que soit la technique des moyens d'obturation, le trou est de forme tronconique en étant le plus ouvert du côté de la chambre de mesure. Ainsi, les forces de pression qui s'exercent du côté de la chambre de mesure, et qui ont tendance à pousser les moyens d'obturation vers la chambre de référence, sont contrées facilement du fait que les moyens 30 d'obturation forment un coin qui se loge dans le trou. La tenue du dispositif 3022627 4 est particulièrement adaptée à de très fortes pressions, jusqu'à plusieurs centaines de bars. Selon un deuxième mode de réalisation, les moyens de traversée comportent au moins un trou traversant le support, une couche métallique 5 sur la surface du trou, des moyens de connexion du capteur de température à la couche métallisée et un bouchon réalisé par brasure obturant le trou et adhérant sur la couche métallique. La couche métallique, obtenue par exemple par dépôt métallique en phase vapeur, réalise la conduction électrique de part et d'autre du support. Elle reçoit 10 facilement une brasure pour faire la liaison entre le bouchon et le support. Une étanchéité solide et efficace est ainsi réalisée, tout en permettant la liaison électrique de part et d'autre du support. De manière particulière, le capteur de température est choisi parmi un thermocouple, une thermo-résistance et une thermistance. Ces 15 capteurs fonctionnent de manière électrique, soit par génération d'une tension, soit en présentant une résistance variable en fonction de la température. De manière complémentaire, le dispositif peut comporter un circuit électronique de mesure pour conditionner les mesures de pression et de 20 température, le circuit étant placé dans la chambre de référence et connecté aux moyens de traversée. Le circuit électronique permet de conditionner les signaux des capteurs au plus près de la mesure, afin d'éviter des perturbations. Le même circuit peut être utilisé pour la mesure de la pression et pour la mesure de température.

25 Selon un perfectionnement, le boîtier comporte une canne destinée à placer le capteur de température en saillie dans le réservoir. Ainsi le capteur de température est au coeur du média dont la température est à mesurer et présente une très faible inertie thermique, afin de restituer le plus rapidement et le plus fidèlement possible la température dudit media.

3022627 5 Brève description des figures L'invention sera mieux comprise et d'autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, la description faisant référence aux dessins annexés parmi lesquels : 5 - la figure 1 est une vue en coupe d'un dispositif conforme à un premier mode de réalisation de l'invention ; - la figure 2 est une vue en coupe du support de capteur du dispositif de la figure 1 ; - la figure 3 est une vue de dessus du support de la figure 2; 10 - la figure 4 est une vue de dessous du support de la figure 2; - la figure 5 est une vue en coupe similaire la figure selon un deuxième mode de réalisation de l'invention ; - la figure 6 est une vue de dessus du support de la figure 5; - la figure 7 est une vue dessous du support de la figure 5.

15 DESCRIPTION DETAILLEE Un dispositif de mesure de pression selon un premier mode de réalisation de l'invention est représenté sur les figures 1 à 4. Le dispositif est destiné à être fixé à un réservoir R, empli d'un fluide, et à mesurer la pression et la température à l'intérieur du réservoir R. Le dispositif 20 comporte un boîtier 1 pourvu sur sa surface extérieure d'un filetage 10 afin de le fixer de manière étanche sur un manchon ou raccord M soudé sur le réservoir R. La forme générale du boîtier 1 est tubulaire selon un axe longitudinal A. Le boîtier 1 comporte une canne 11 destinée à faire saillie dans le réservoir R. La canne 11 supporte un capteur de température 2 à 25 une extrémité opposée au boîtier 1. Un support 3 de capteur en isolant électrique est logé dans le boîtier 1 et a une forme générale de disque épais. Le support 3 comporte un corps d'épreuve 30 d'un seul tenant avec le support 3 et réalisé par une réduction d'épaisseur du disque sur une surface 32 de forme circulaire. Le 30 support 3 sépare une chambre de référence 12 en communication fluidique 3022627 6 avec l'atmosphère et une chambre de mesure 13 en communication fluidique avec le réservoir R par l'intermédiaire de la canne 11 pour soumettre le corps d'épreuve 30 à la différence de pression entre la chambre de mesure 13 et la chambre de référence 12. Le support 3 est 5 monté de manière étanche avec le boîtier 1 de manière à empêcher toute communication fluidique entre les deux chambres 12, 13. Des jauges de déformation 31 sont réalisées en surface sur le corps d'épreuve 30 du côté de la chambre de référence 12. Le dispositif comporte en outre un circuit électronique 4 du côté de la 10 chambre de référence 12 connecté respectivement aux jauges de contraintes 31 et au capteur de température 2 par des conducteurs électriques 5, 6. Le circuit électronique 4 est monté en surface sur le support 3, mais il pourrait être indépendant. Des moyens de traversée 7 sont prévus pour relier électriquement le capteur de température 2 avec le 15 circuit électronique 4 du côté de la chambre de référence 12. Les moyens de traversée 7 comportent un trou 70 traversant le support 3 pour chaque conducteur relié au capteur de température 2. Le fil conducteur passe dans le trou 70 et des moyens d'obturation 71 comblent l'espace entre le trou 70 et le fil. Dans ce mode de réalisation, les moyens d'obturation 71 sont de la 20 brasure, par exemple à base d'étain. Cependant, ce pourrait être de la résine synthétique durcissable. Le trou 70 est de forme tronconique en étant le plus ouvert du côté de la chambre de mesure 13 de telle sorte que la brasure 71 forme un coin qui se bloque dans le trou 70 sous l'effet de la pression côté chambre de mesure 13. Les fils conducteurs 6 sont continus 25 jusqu'au capteur de température 2, en passant par la canne 11. Le capteur de température 2 peut être un thermocouple. Dans ce cas, deux fils conducteurs du capteur de nature différente sont joints à l'extrémité de la canne 11. Le capteur de température 2 peut être une thermo-résistance telle qu'une sonde en platine du type PT100 ou PT1000.

30 La connexion d'une telle sonde utilise deux, trois ou quatre fils 3022627 7 conducteurs, selon le choix du montage. Ce peut être également une thermistance, connectée en général par deux fils. Le circuit électronique 4 de mesure conditionne les mesures de pression et de température.

5 Selon un deuxième mode de réalisation, montré sur les figures 5 à 7, les moyens de traversée 7' comportent au moins un trou 70' traversant le support 3'. Une couche métallique 72 recouvre la surface du trou 70'. Des moyens de connexion 8 sont prévus pour connecter le capteur de température 2 à la couche métallique 72 du côté de la chambre de mesure 10 13', par exemple sous la forme d'une pastille métallique à proximité de la périphérie du trou 70' et en continuité avec la couche métallique 72 à l'intérieur du trou 70'. Un bouchon 73 réalisé par brasure obture le trou 70' en adhérant sur la couche métallique 72. Un fil conducteur 6' du capteur de température 2 est brasé sur la pastille 8. Une autre pastille 9 est également 15 prévue du côté de la chambre de référence 12' afin de connecter la couche métallique 72 du trou 70' au circuit électronique 4. Dans les deux modes de réalisation, autant de trous sont réalisés que de fils conducteurs sont nécessaires pour le capteur de température 2. La figure 1 met en évidence un perçage 16 du boîtier 1 près de la 20 cane 11 afin de faciliter la communication entre le réservoir R et la chambre de mesure 13. Ce perçage 16 peut également s'appliquer au deuxième mode de réalisation.

Claims

REVENDICATIONS1. Dispositif de mesure de pression comportant un boîtier (1) destiné à être fixé de manière étanche à un réservoir (R) dans lequel la pression est mesurée, un support (3) de capteur en isolant électrique comportant un corps d'épreuve (30), le support (3) séparant une chambre de référence (12) sous vide, sous pression ou en communication fluidique avec l'atmosphère et une chambre de mesure (13) en communication fluidique avec le réservoir (R) pour soumettre le corps d'épreuve (30) à la différence de pression entre la chambre de mesure (13) et la chambre de référence (12), caractérisé en ce que le dispositif comporte en outre un capteur de température (2) du côté de la chambre de mesure (13), et des moyens de traversée (7) pour relier électriquement le capteur de température (2) du côté de la chambre de référence (12).
2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel les moyens de traversée (7) comportent au moins un trou (70) traversant le support (3), un fil conducteur passant dans le trou (70) et des moyens d'obturation (71) comblant l'espace entre le trou (70) et le fil.
3. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel les moyens d'obturation (71) sont de la brasure.
4. Dispositif selon la revendication 3, dans lequel les moyens de traversée (7') comportent une couche métallique (72) sur la surface du trou (70), et la brasure adhérant sur la couche métallique.
5. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel les moyens d'obturation (71) sont de la pâte de verre.
6. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel les moyens d'obturation (71) sont de la résine synthétique durcissable. 3022627 9
7. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 6, dans lequel le trou (70) est de forme tronconique en étant le plus ouvert du côté de la chambre de mesure (13).
8. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel les moyens de 5 traversée (7') comportent au moins un trou (70') traversant le support (3'), une couche métallique (72) sur la surface du trou (70'), des moyens de connexion (8) du capteur de température (2) à la couche métallique et un bouchon (73) réalisé par brasure obturant le trou (70') et adhérant sur la couche métallique (72). 10
9. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le capteur de température (2) est choisi parmi un thermocouple, une thermo-résistance et une thermistance.
10. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un circuit électronique (4) de mesure pour 15 conditionner les mesures de pression et de température, le circuit étant placé dans la chambre de référence (12) et connecté aux moyens de traversée (7).
11. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le boîtier (1) comporte une canne (11) destinée à placer le capteur 20 de température (2) en saillie dans le réservoir (R).