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BREVET D'INVENTION PERFECTIONNEMENTS aux APPAREILS INTEGRATEURS.
La présente invention concerne des appareils d'intégration destinés à mesurer les grandeurs d'une quantité ou d'une condition, par exemple la vitesse. d'écoulement d'un liquide ou d'un solide pulvérisé, les grandeurs ducourant électrique, voltage ou puissance, ou les grandeurs d'écart maximum de la norme du courant à haute fréquence ou du courant alternatif ou charge de ligne d'attache.
Conformément à l'invention, le moyen de commande d'un appareil intégrateur ou compteur comprend ou consiste en un mécanisme à effet utile par intervalles ou périodiquement pour des périodes, dont la durée est déterminée par un mécanisme placé conformément à la grandeur de la condition à intégrer;
plus en particulier le moyen de commande comprend un cliquet, ou son équivalent, et un crochet d'arrêt, ou son équivalent, rotatifs l'un par rapport à l'autre et dont les mouvements
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relatifs en emprise ou hors d'emprise réciproque pendant chaque tour sont contrôlés par le susdit mécanisme et par une pièce dont la position est au moins nominalement fixée mais qui peut en certains cas, comme lorsque la position du dit mécanisme n'est pas une fonction linéaire de la grandeur de la condition, varier pour compenser cette non-linéarité.
Conformément à, certaines formes de la, présente inven- tion, le susdit moyen de commande peut également comprendre un mécanisme différentiel dont un des organes est mis en mou- vernent par intermittence ou périodiquement par le susdit mé- canisme à cliquet et à crochet d'arrêt, ou son équivalent, et un autre de ces organes est mis en mouvement, soit dans une direction et à une vitesse moyenne telles que l'intégra- tion est celle des variations de grandeur au dessus et en des- sous d'une grandeur déterminée d'avance de la condition, ou dans une direction et à une vitesses moyenne telles que l'in- tégration est celle des var ations de grandeur au dessus ou en dessous d'une grandeur déterminée d'avance.
L'invention concerne encore les caractéristiques de construction, de combinaison et dispos tion décrites et revendiquées.
Pour bien comprendre l'invention et dans le but d'en illustrer les diverses variétés, je me réfère aux dessins ci-annexés, dans lesquels
La figure 1, représente en vue perspective un mécanisme intégrateur et des éléments combinés d'un appareil enregistreur et indicateur.
La figure 2 est une vue de détail d'un des éléments du mécanisme intégrateur de la figure 1.
La figure 3 représente en vue perspective une modifica- tion des éléments montrés à la figure 1.
La figure 4 illustre schématiquement un système de mesure comprenant les éléments représentés à la figure 1.
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La figure 5 laisse voir une modification de l'appareil montré à la figure 1.
En ce qui concerne la figure 1, le disque à encoche 1 est ajusté de telle manière que ses positions angulaires correspondent aux grandeurs instantanées d'une condition à mesurer. Dans la disposition particulière de la figure 1, le disque 1 est fixé sur le même arbre 2 que la coulisse 3, laquelle peut être réglée, par exemple au moyen d'un relais mécanique du type révélé au Brevet d'invention de Squibb ou au moyen d'un système à relais électrique du type révélé au Brevet d'invention de Williams, pour rééquilibrer un réseau électrique comprenant la coulisse 3 et également pour mettre le disque 1 en position.
Le mécanisme de relais mécanique montré à la figure 1 comprend un galvanomètre G, des antennes 50, une pièce d'embrayage d'entraînement 51, une pièce d'embrayage entrainée 52, et des cames 53 fixées sur l'arbre.,à vitesse. cons- tante 54 ; pourla description du fonctionnement de ces éléments, se référer au Brevet d'invention Squibb prérappelé.
L'engrenage 4, libre de tourner sur l'arbre 2 est entrainé sans cesse ou par intermittence à une vitesse moyenne constante par l'engrenage 5, soit relié directement à une source d'énergie appropriée, tel qu'un moteur synchronique ou un moteur équipé d'un régulateur de vitesse convenable, ou bien à cette source d'énergie à l'intervention d'un mouvement de Genève ou son équivalent; dans le dispositif particulier représenté à la figure 1, l'engrenage 5 tourne à la même vitesse que l'arbre 54, qui l'entraîne. Aux cotés opposés de l'engrenage 4 se prolongent les bras 6 supportant à pivots la pièce de monture 7 qui se prolonge dans et est à cheval sur la jante de l'engrenage 4 tout en laissant la périphérie libre d'être en prise avec l'engrenage 5.
Au prolongement 8 de la pièce 7 est attaché le crochet
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d'arrêt 9, ou un élément équivalent de commande déclenchable adapté, lorsque la pièce 7 est balancée en sens inverse des aiguilles d'une montre autour de ses pivots 10, pour mettre en prise le cliquet 11, ou un élément commandé équivalent, convenablement fixé au manchon 12 qui peut tourner librement sur l'arbre 2 passant à travers ce manchon. L'engrenage 13, fixé au manchon 12, est en prise avec l'engrenage 14 raccordé plus ou moins directement au dispositif enregistreur de tours 15 ou à un mécanisme totalisateur équivalent.
Au prolongement 16 de la pièce de monture 7 est fixée relativement en 17 une came 18 (de construction similaire à celle de la pièce 64 de la demande n' 345 761, suivie du Brevet d'invention N )laquelle est décentrée par un ressort (non représenté) versla position représentée en traits pleins à la figure 2.
Lorsque, au cours d'une circonvolution de la pièce de monture 7 autour de l'axe de l'arbre 2, le rouleau 19 de la came 18 roule dans et sur l'encohe 20 du disque l, la came 18 est balancée dans le sens des aiguilles d'une montre autour de son pivot 17 (position en traits pointillés, figure 2) : alors le ressort 21 relié entre la pièce 7 et l'engrenage 4 parvient à faire basculer la pièce 7 en sens opposé des aiguilles d'une montre autour de son pivot, ou vers l'axe de l'arbre 8, de façon à, provoquer l'emprise du crochet d'arrêt 9 avec le cliquet 11.
Cette liaison de commande ainsi réalisée entre l'engrenage 4 et le cliquet 11 est maintenue jusqu'à ce que ,dans la suite de la même révolution, la face inférieure du prolongement incliné 22 de la place 7 met en prise et roule le long de la butée ou cheville 23 relativement fixe; là-dessus, la pièce 7 est balancée en sens des aiguilles d'une montre autour de son pivot 10, empêchant le crochet d'arrêt 9 de venir en prise avec le cliquet 11.
La came 18 retournera alora sa position primitive (position en traits pleins, figure 2)
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par son ressort décentrant et écarte ainsi le crochet d'arrêt 9 de toute emprise aveo le cliquèt 11, jusqu'à ce que la came 18, dans la suivante révolution de l'engrenage 4, s'engage de nou- veau dans l'encoche 20 du disque 1.
Ainsi à chaque tour de l'engrenage 4, un assemblage de commande entre cet engrenage et le totalisateur 15 est réalisé durant une fraction de la révolution, ou une grandeur angulaire, ou un nombre de degrés, qui est déterminé par les positions rela- tives de l'encoche 20 et de la butée 23; plus l'angle est grand entre l'encoche 20 et la butée 23, mesuré dans le sens de la rotation de l'engrenage 4, plus gaand sera le pourcentage d'une révolution pendant laquelle le crochet d'arrêt et le cliquet, ou des pièces de débrayage équivalentes, restent en prise.
Le rapport des engrenages 13, 14 ou de moyens équivalents de transmission de mouvement, est inversément proportionnel au rapport de l'étendue angulaire de la coulisse 3 à 360 ; par exemple, lorsque l'étendue de la coulisse 3 est 324 , les engrenages 13, 14 doivent avoir un rapport de vitesse multipli- cateur de 10 à 9 en compensation de l'inégalité entre la gamme de réglage de la coulisse et la période maximum d'emprise, par révolution de l'engrenage 4, entre le crochet d'arrêt 9 et le oliquet 11.
Pour faire tourner l'engrenage 5 sans discontinuer, la butée 23 peut être placée de telle manière que le crochet d'arrêt 9 se désengrène d'avec le cliquet 11, à l'intérieur de l'angle correspondant à l'ouverture de 36 dans la coulisse.
En raison du rapport de transmission et de remplacement de la butée 23, l'appareil intégrera toute position de la coulisse et avec un cliquet de 360 dents il est pratiquement exact jusqu'au moins 1/3 de 1% de l'échelle complète.
Lorsque l'arbre est réglé par un relais mécanique du type Squibb susmentionné ayant une came 53 dont la durée d'embrayage maximum avec le bras 51 n'est pas supérieur à
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90 environ d'une révolution de l'engrenage 4, ce dernier est calé en phase par rapport au mécanisme de relais qui met en mouvement l'arbre 8, de telle façon que le disque 1 n'est, à aucune position de la coulisse 3 au-dessus de 80% environ de son étendue, en mouvement lorsque le crochet d'arrêt 9 est en prise avec le cliquet 11 afin de réduire au minimum les erreursqui autrement résulteraient du mouvement du disque 1 pendant que le cliquet est en mouvement.
Pendant la rotation intermittente de l'engrenage 5, il est calé en phase de telle façon qu'il est au repos durant la partie du cycle au cours de laquelleune came 53 peut reculer la coulisse 3 et le disque 1.
En vue d'enregistrer et/ou d'indiquer les grandeurs instantanées d'une condition, on peut généralement, comme décrit au Brevet N , prévoir l'échelle 24 et le graphique 25 qui coopérant respectivement avec l'aiguille 26 et le marqueur 27 qui sont accouplés, par la corde 28 et la poulie 29, à l'arbre 2 et le disque 1.
Lorsque le rapport entre les positions de la coulisse et les grandeurs mesurées de la condition n'est pas un rapport linéaire, c'est-à-dire, pour des accroissements égaux de changement demandeur de la condition la coulisse 3 doit âtre réglée à des étendues inégales pour restaurer l'équilibre les positions de la coulisse 3, figure 1 ou 5 peuvent néanmoins être correctement totalisées pour intégrer la grandeur de cette condition grâce au mécanisme représenté à la figure 3, ou son équivalent.
Dans cette variante, la butés 23, qui dans chaque révolution de l'engrenage 4 détermine le soulèvement du crochet d'arrêt 9 ou de la pièce de commande équivalente, est réglée pour chaque .grandeur différente de la condition dans un sens et une étendue comprenant la susdite non-linéarité, aussi longtemps qu'il n'y a pas de changement dans la grandeur de la condition mesurée,
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la butée 23 reste fixe pendant tout le temps des cycles successifs d'activité du mécanisme à crochet d'arrêt et cliquet.
Comme on le voit aux dessins, la butée 23 peut être portée par un bras 30, qui peut librement pivoter autour de l'arbre 2, et dont un bout est reçu par l'extrémité à fourchette ou à fente d'un bras 31 pivotant en 32 sur une partie fixe appropriée de l'appareil et portant une came 33 laquelle sans cesse embraie avec la came de redressement 34 fixée sur l'arbre 2. L'emplacement et la forme de la came 34 en oonfor mité aveo le principe particulier que l'appareil doit répondre à la condition à mesurer, sont prévus tels que pour des accroissements égaux de changement de grandeur de la condition, les durées d'emprise de commande entre les pièces 4 et 11 varient proportionnellement.
La came 34 n'influe pas sur les positions du marqueur 27 et de l'indicateur 26 dont le graphique et l'échelle peuvent être non-linéaires, et en conséquence elle ne néces- site pas la modification de l'échelle ou du graphique lorsqu'on a besoin ou envie d'intégrer.
A titre d'exemple d'un système utilisant l'invention, modifiée de la sorte en compensation de la non-linéarité, la figure 4 montre un système de mesure dans lequel la coulisse 3 est utilisée comme potentiomètre dont le voltage utileest équilibré par le voltage produit par le thermi- couple 35 qui mesure la température par rayonnement total.
Le voltage produit par le thermicouple ne varie pas en tant que fonotion linéaire de la températira observée, mais suivant une loi exponentielle de puissance supérieur à l'unité. La came 34, ayant la forme et l'emplacement qui conviennent, compense la non-linéarité, de telle façon que la lecture de l'intégrateur 15 représente bien l'addition des grandeurs de la température intégrée par rapport au temps.
Dans la variante de la figure 5, l'engrenage 14 mû à
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intervalles par le mécanisme à crochet d'arrêt et cliquet ( des figures 1 à, 3) ou à son équivalent, est relis à l'un des engrenages de commande 36 de l'engrenage différentiel dont la, pièce embrayée 38 est reliée à 1'arbre 39 du totalissteur 15.
L'autre engrenage de commande 40 de l'engrenage diffé- rentiel est mû à intermittences ou continuellement à une vitesse moyenne convenable et dans la. bonne direction, par l'engrenage 41 en prise avec l'engrenage 42 fixé au manchon 43, auquel est également fixé l'engrenage 40. L'arbre 44 reliant les engrenages 14 et 36 pa,sse librement à travers le manchon 43.
Lorsque les engrenages 5 et 41 sont mus à intermittence, leurs mouvements seront de préférence synchroniques et la v¯tesse maximum de chacun sera constante.
Ainsi par exemple, lorsque l'on désjre intégrer la, déviation des grandeurs d'une condition, (par exemple du courant à haute fréquence ou du courant alternatif) d'une grandeur déterminée à l'avance, dans lequel cas le zéro de l'échelle 24 se trouve entre ou à, mi-chemin des deux extrémités, l'engrenage 40 tournera, dans le sens opposé à celui de l'en-- grenage 36 et à demi-vitesse, en tours par minute, de l'engre- nage 4.
En conséquence, lorsque le disque 1 se trouve en une position correspondant à la. grandeur désirée de la condition, pour chaque tour de l'engrenage 4,, l'engrenage 36 est mû par le mécanisme à crochet d'arrêt et cliquet 9, 11, pour un irrport égal au mouvement de l'engrenage 40 et dans le sens opposé; il s'ensuit que le mouvement net résultant de l'arbre 39 de l'intégrateur 15 est nul.
Lorsque le disque 1 se trouve en une position correspondant à la grandeur qui dépasse la grandeur normale de la condition,, la, somme algébrique des mouvements de l'engrenage 26 et de l'engrenage 40 est positive, et la rotation nette de l'arbre 39 s'effectue dans le sens
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qui augmente le total indiqué par le compteur 15.
Lorsqu'au contraire le disque 1 se trouve en une position correspondant à une grandeur de la condition inférieure à la normale, la somme algébrique des susdits mouvements des engrenages 36 et 40 est négative;et la rotation nette de l'arbre 39 s'effectue dans le sens qui diminue le total indiqué par le compteur 15.
Lorsque, comme indiqué par l'éohelle inférieure 24 ou à zéro supprimé", figure 2, ni la position "minimum" ni aucune autre position de la coulisse ne correspond à la grandeur zéro de la condition à intégrer, le même mécanisme peut être employé, mais le sens de rotation de l'engrenage 40 est renversé, ce qui, dans le dispositif particulier expliqué .ici, a comme résultat l'avancement de l'arbre 39 à une vitesse moyenne pendant la position "maximum" de la coulisse 3 ou du disque 1, vitesse qui est le double de la vitesse moyenne à laquelle il avance lorsque le disque 1 est dans sa position "minimum".