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ETRE
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DANS
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Est A
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Bip
(1)
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Molecule
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mercury
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water
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DES
(1)
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Physical
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de 1 metre
(2)
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de 100 grammes
(1)
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de 10 centimetres
(1)
[18][_]
Organism
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[19][_]
precis
(1)
[20][_]
Disease
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Lues
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Publication
_________________________________________________________________
Number FR2522137A1
Family ID 8131616
Probable Assignee Abf
Publication Year 1983
Title
_________________________________________________________________
FR Title AMPLIFICATEUR HYDRAULIQUE UNIVERSEL POUR LA MESURE DE
DENIVELLATIONS, INCLINAISONS, ACCELERATIONS, POIDS OU NIVEAU
EN Title HYDRAULIC AMPLIFIER FOR E.G. INCLINOMETER - USES TWO COLUMNS
CONTG. LIQUIDS OF DIFFERENT DENSITIES FOR MEASURING GRADIENT,
INCLINATION, ACCELERATION OR WEIGHT
Abstract
_________________________________________________________________
APPAREILLAGE DESTINE A ASSURER L'AMPLIFICATION OU LA DEMULTIPLICATION
HYDRAULIQUE DE LA FORCE EXERCEE SUR UNE COLONNE LIQUIDE OU GENEREE PAR
LE POIDS DE CETTE COLONNE.
IL EST ESSENTIELLEMENT CONSTITUE D'UN TUBE 4 CONTENANT UN LIQUIDE
"LEGER" 3 ET PORTANT A UNE EXTREMITE UN VOLUME SOUPLE 5 EQUIPE D'UN
DISPOSITIF D'EQUILIBRAGE 6 ET A L'AUTRE UN VOLUME RIGIDE 7 PORTANT UNE
CLOISON MOBILE 8 ASSURANT LA TRANSMISSION DE LA PRESSION A UN VOLUME 9
REMPLI D'UN LIQUIDE DENSE DEBOUCHANT DANS UN TUBE DE LECTURE 10.
CE DISPOSITIF PEUT ETRE MONTE DANS UN ENSEMBLE COMPLEXE POUR Y ASSURER
DES FONCTIONS SPECIFIQUES OU ETRE EMPLOYE COMME OUTIL MOBILE AUTONOME
COMPORTANT SON PROPRE MOYEN DE LECTURE DE LA MESURE OU TRANSFORMATION
EN SIGNAL DEVANT ETRE UTILISE A L'EXTERIEUR.
L'OBJET DE CE BREVET EST PARTICULIEREMENT DESTINE A LA CONSTRUCTION
D'OUTILLAGES DE CONTROLE, DE MESURE OU DE POSITIONNEMENT EMPLOYES DANS
LA CONSTRUCTION, LE MONTAGE MECANIQUE, LA CIRCULATION TERRESTRE,
MARITIME OU AERIENNE, LE POSITIONNEMENT D'APPAREILS MEDICAUX OU AUTRES
COMME POUR TOUTES MESURES DE NIVEAUX DE LIQUIDES OU DE POIDS.
The hydraulic device amplifies or reduces the force applied to one of
its liquid columns. It comprises two interconnected liquid columns.
The two liquids have very different densities, e.g. oil and mercury.
This device can be part of an apparatus for measuring gradients,
inclinations, accelerations and levels. Such an apparatus can be used
by a non-specialist. It can be intended to give a direct measurement
or to be part of a servomechanism. In one example, the device is used
in an inclinometer. At one end, bellows are connected to a tube filled
with a light liquid. At the measurement end, the tube is connected to
a chamber separated by a membrane from the volume of heavy liquid
connected to the measuring tube.
Description
_________________________________________________________________
L'appareil faisant l'objet du present brevet est destine a la mesure
precise des denivellations, inclinaisons, accelerations, poids ou
niveaux. I1 permettra d'en assurer la lecture directe et immediate, de
l'enregistrer, la comparer ou d'agir sur une commande quelconque
positive ou negative, en relation avec ce niveau, cette denivellation
ou ce poids, en rapport ou non avec autres parametres quelconques tels
que le temps, l'altitude, la pression, la vitesse ou autre; par
exemple le prix pour usage de balance.
Les materiels actuellement sur le marche remplissant l'un ou l'autre
de ces offices et ayant certaines analogies d'emploi ou de principe
peuvent etre consideres comme de deux grandes familles.
D'une part les traditionnels niveaux a water (autrement denommes
niveaux a fioles) et les variantes et extrapolations qui en resultent,
utilisant des liquides de densite plus ou moins grande (entierement
remplis de mercury par exemple) et des lectures electriques, ainsi que
les accelerometres a masselottes ou a bille, les balances ou bascules
a fleaux, leviers ou pesons divers.
D'autre part de materiels de haute technicite, asservis a des
gyroscopes, ou mettant en oeuvre des optiques ou des lasers (pour
mesures de pentes et d'horizontales) des jauges ultrasoniques ou de
contraintes et des appareillages electroniques et complexes pour les
poids, niveaux, accelerations et autres usages.
L'interet de l'invention decrite ici est de permettre la realisation
d'appareils, tant autonomes qu'incorpores a des ensembles divers,
d'usage extremement simple par une personne non avertie. Ils peuvent
etre contus aussi bien pour la lecture directe que pour servir de base
de mesure a des asservissements ou installations complexes utilisables
dans les domaines les plus varies.
Le choix judicieux des materiaux permettra a l'homme de l'art la
construction d'appareils precis, robustes et indereglables.
L'invention faisant l'objet du present brevet a pour but de permettre
la construction de l'element de mesure dont les indications peuvent
etre lues directement ou utilisees en phase automatique en evitant
tout a la fois l'im- precision due a l'appreciation personnelle de
l'operateur dans le cas de niveau a fioles ou le danger d'un tube
plein de mercury et la delicatesse necessitant apprentissage et
competence pour la mise en oeuvre d'appareillages complexes utilisant
les techniques optiques, lumineuses, radio-electriques, par exemple.
On peut ainsi construire un appareil robuste et fiable, de bonne
precision, assurant le juste milieu des avantages et inconvenients des
divers moyens disponibles sur le marche pour effectuer ces mesures.
L'appareil de mesure decrit ici peut aussi bien servir a la
construction de simples niveaux de macon ou de clinometres,
d'accelerometres ou de dscelero- metres, comme a celle des
automatismes les plus complexes assurant soit la mesure de
denivellations asservissant, interdisant ou declenchant une mgnoeuvre
quelconque, soit au contraire permettant d'assurer l'aplomb, la
denivellation, le niveau ou le poids moulu de l'element ou de
l'ensemble considere, in situ ou a distance, sur installations fixes
ou mobiles.
Pour exemples de diversite, nous citerons simplement: mesure et
commande de compensation de la g;te ou du tanguage d'un navire, d'un
avion, comme l'inclinaison a la demande de rampes de manutentio. ou
d'acces, voire de sous-marin ou aeronef, releve de la denivellation
d'un terrain a partir d'un vehicule mobile ou de l'inclinaison de ce
vehicule, terrestre ou non, en fonction ou non de la charge et de la
vitesse, soit pour lecture et avertissement ou pour action sur essieux
ou transmission, mise a niveau ou a l'angle d'un appareillage par
rapport a un mobile, lui-meme en position variable ou non tel qu'une
antenne directionnelle sur un vehicule; on peut encore assurer des
mesures industrielles de poids ou de charges de niveaux de liquides en
reservoirs ou sites naturels, etc...
L'objet du present brevet peut etre utilise en association avec
d'autres systemes tels par exemple que ceux qui utilisent la position
d'une bille ou d'un curseur sur une surface ou une piste.
C'est a proprement parler un levier dont le point d'appui serait la
membrane de separation de deux liquides de densites differentes, un
demultiplicateur ou, inversement, un amplificateur hydraulique. Il met
en oeuvre l'interaction des pressions generees dans deux liquides de
densites tres differentes places en continuite dans un circuit unique.
Selon que l'on appliquera la force ou la pression sur le liquide dense
ou le liquide leger, on aura un deplacement mesurable de la colonne de
l'autre liquide qui sera proportionnelle ou inversement
proportionnelle a cette force.
Elle pourra ainsi etre lue sur une echelle plus maniable parce que
plus courte, ou plus precise parce que plus longue, dans le rapport
exact des densites.
Traduite en indication pieumatique, magnetique, electrique ou autre,
cette indication peut etre exploitee au point de mesure ou de lecture
ou transmise par fil ou voie hertzienne comme dans le cas d'emploi a
usage de reseau de surveillance de crue par exemple.
Pour atteindre ses divers objectifs, l'invention decrite emploie une
veine fluide (3) en equilibre dans un tube (4) dont la longueur limite
la portee de l'appareil.
Les densites des liquides incompressibles conditionnent la gamme de
mesures et la precision obtenues en fonction des criteres retenus pour
la realisation.
Les liquides peuvent etre ou non conducteurs selon les cas. Ils auront
un coefficient de dilatation favorable.
Les tubes, membranes, materiaux et liquides mis en oeuvre seront en
outre choisis pour leur compatibilite chimique afin que les
caracteristiques meca niques ne varient pas dans le temps du fait de
l'action des fluides et que ceux-ci ne diffusent pas a travers les
parois.
En outre, selon les conditions d'usage, le tube de transmission (4)
qui sera, selon les cas, fixe ou mobile, sera choisi pour resister
d'une part a la pression maximale que pourra engendrer la plus grande
denivellation ou la plus forte charge a mesurer et, d'autre part, aux
contraintes exterieures d'abrasion, ecrasement, temperature, pliage,
etc...
La construction par ce procede d'un niveau du type de celui qu'-
utilisent les macons est l'exemple qui permet de montrer la totalite
du principe et de la finalite de ce brevet avec la meilleure clarte de
cas concret connu de tous.
Le niveau traditionnel a fioles, base sur le principe des vases
communicants est une balance en equilibre.
L'appareil decrit utilise a une extremite et dans son tube de
transmission un liquide peu dense et, a l'extremite servant a la
mesure, un liquide tres dense qui sert de contrepoids au precedent.
Leurs deplacements relatifs sont dans le rapport des densites.
On adjoint un dispositif pneumatique ou mecanique de compensation a
l'une des extremites, represente en (6) au temoin de reference (1). Un
moyen de lecture approprie au probleme, realise par un procede connu
au moment de la construction et qui n'est pas l'objet du present
brevet concu selon les sujetions de precision et d'emploi prevues sera
place en lien direct avec l'extremite de lecture (2) ou incorpore a
celle-ci.
Hydrauliquement, l'appareil comprend
- A l'extremite (1), un soufflet ou volume a membrane souple (5) relie
directement au tube (4) au point haut de celui-ci. L'ensemble est
completement plein du liquide "leger" degaze.
- A I'extremite de mesure (2), le tube (4) se termine par une enceinte
(7) separee par une membrane (8) du volume (9) plein de liquide
"lourd" degaze en relation avec le tube de lecture (10) termine par un
retour inverse debouchant a l'air libre, ou debouchant dans une vessie
sans pression (11) ou tout systeme inversable connu rempli ou non de
gaz inerte selon la nature du liquide "lourd" et son pouvoir de
dissolution.
Le systeme est equilibre lors du montage par action sur le dispositif
schematise (6) qui peut etre pneumatique si l'on ne doit pas craindre
de fortes variations de temperatures, ou mecanique a ressort par
exemple. Pour des appareillages plus sophistiques, on pourra avoir par
exemple une compen sation automatique asservie a la position du O sur
la lecture.
On notera que cette compensation peut etre faite en n'importe quel
point du circuit et sa representation en (1) est pour une meilleure
clarte. Pour certains emplois particuliers, cette compensation pourra
etre reglee pour un decalage de hauteur, de pression ou de poids entre
a) et(2) de part et d'autre duquel on voudra assurer la mesure.
On comprend des lors que si l'on eleve le temoin (1) au dessus de
l'ensemble (2), celui-ci recevra une pression different elle egale au
poids de la colonne de liquide "leger" sur la hauteur de la
denivellation. Par exemple, pour un liquide "leger" de densite 1, une
denivellation de 1 metre creera une surpression de 100 grammes.
Cette surpression se transmettra integralement par la cloison mobile
(8) (ou d'une vessie a l'autre, ou piston ou membrane) au liquide
"lourd" contenu en (9). Si sa densite est,l0, on aura alors une
elevation de lllOeme de metre de sa colonne dans le tube (10).
Si, au contraire, on descend le bloc (2) de 1 metre, on lira une
diminution de 10 centimetres.
La precision de l'appareil sera donc liee a celle de la lecture et
l'homme de l'art devra etablir le juste milieu entre la plage de
mesure recherchee et l'echelle de lecture possible selon les
dimensions que l'on peut donner a l'appareil.
La lecture pourra, par exemple, etre directe sur un tube vertical tel
que represente en (10) (eclaire ou non artificiellement) mais pourra
aussi etre faite par un dispositif electrique, electronique,
ultrasonique ou magnetique par exemple, qui le traduira en affichage
analogique, digital, acoustique ou autre qui pourra delivrer un signal
utilisable a d'autres fins que la lecture.
On devra alors completer le montage d'un circuit electronique
convenable et de son alimentation assembles dans un boitier contenant
l'ensemble de mesure, de lecture et les piles.
Afin d'ameliorer la precision relative de cette mesure, on aura
interet pour une denivellation donnee, a allonger le tube (10), par
exemple en l'enroulant en spirale. La hauteur de la colonne sera alors
identique, mais la longueur developpee de tube de lecture dans lequel
on noiera par exemple une resistance, sera considerablement augmentee
et la precision egalement (12).
On peut ainsi donner a la spirale un diametre tel que son developpe
soit dans le rapport exact des densites afin que la longueur parcourue
par le liquide de lecture soit identique a la denivellation. Par
l'augmentation de ce diametre on peut, au contraire, avoir une
longueur superieure a celle de la denivellation.
On voit par cette application tpe que cet amplificateur peut avoir des
usages multiples selon la configuration de l'extremite (1) qui peut,
par exemple, etre un capteur de pression a vessie, a membrane ou
autre, ou meme ouvert dans le fond d'un bassin ou dcun cours d'water
dont on pourra ainsi mesurer le niveau avec une grande precision.
Cette mesure pourra donc faire l'objet de tous les traitements
necessaires.
Elle pourra etre transmise par radio ou par fil pour ltetablissement
d'un reseau de surveillance de crues (14) ou etalonne en poids dans la
construction d'une balance hydraulique (13).
Dans le cas d'installation fixe du systeme, la distance entre (l) et
(2) etant immuable, outre la denivellation on pourra assurer avec une
tres grande precision la mesure de la pente de la ligne des deux
points sur l'horizontale soit pour simple lecture, soit pour action
decoulant de la mesure telle que le controle de la plongee de
sous-marin par exemple, ou la stabilisation d'aero- nefs.
Plusieurs appareils peuvent donner des indications complementaires,
longitudinales et transversales par exemple.
Dans les realisations fixes, les comnandes, les circuits annexes et
l'alimentation energetique pourront ou non etre dissocies de
l'appareil ou incomber au reseau general.
Les appareils a alimentation autonome ou non pourront etre equipes de
tous dispositifs connus n'etant pas ltobjet de ce brevet tels que:
test d'usure de piles, clignotement et/ou bip sonore a certaines
valeurs remarquables, even- tuellement programmables, microprocesseurs
permettant les changements d'unites.
Claims
_________________________________________________________________
REX
1) Appareillage destine a l'amplification ou la lenultlplicdtlon
h-drauli- nu de la force exercee sur l'une de ses deuy colonnes
liquides, caracterisi en ce qui utilise pour cela la connexion de deux
colonnes liquides de densites tres differentes tels que huile et
mercury par exemple.
2) Dispositif selon revendication 1, ca acteris e ce eu'il est
entierement autonome et que, de ce fait, il permet de mesurer le
deplacement relatif de ses deux extremites.
3) Dispositif selon revendication 1, caracterise en ce qu'il est fixe
dans un ensemble dont il peut a tout moment mesurer la denivellation
ou l'inclinai- son.
4) Dispositif selon revendication 1, caracterise en ce qu'il assure la
mesure de pression a proximite du fond d'un volume naturel ou
artificiel afin de donner connaissance de la hauteur de liquide
contenu dans ce volume a un instant donne, quelle que soit la cause
des variations de cette hauteur.
5) Dispositif selon les revendications precedentes, caracterise en ce
que la colonne "dense" est etablie a l'aide de mercury conducteur qui
modifie par son deplafement une valeur electrique proportionnelle ou
inversement proportionnelle a sa variation de hauteur.
6) Dispositif selon l'une quelconque des revendications precedentes
caracterise en ce que la lecture est faite sur un affichage digital ou
analogique permettant la lecture directe des valeurs mesurees en
differentes unites commutables.
7) Dispositif selon revendication 4, caracterise en ce que les
indications de mesures sont transmises a distance par cable ou moyen
hertzien pour etude ou enregistrement dans le cadre de controle unique
ou de reseau de controle en divers points ainsi equipes.
8) Dispositif selon l'une quelconque des revendications precedentes,
caracterise en ce que la position des colonnes liquides est lue par un
capteur de pression de fabrication exterieure telle qu'au moment de la
realisation.
9) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 a 7
inciusivement caracterise en ce que le niveau du liquide "lourd" est
lu par un lecteur de niveau de fabrication exterieure telle qutau
moment de la realisation, a ultrasons par exemple.
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