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PERFECTIONNEMENTS AUX DISPOSITIFS INDICATEURS A AIGUILLE, CADRAN OU
AUTRE ELEMENT INDICATEUR TOURNANT.
L'invention à trait à des dispositifs indicateurs (par exemple des manomètres, comparateurs à cadran et appareils indicateurs ou de contrô- le de température ) du type comprenant une aiguille, un cadran ou autre élé- ment indicateur tournant.
Un objet de l'invention est de prévoir, dans des dispositifs du type ci-dessus, des moyens d'actionnement perfectionnés pour 1-'élément indi- cateur, et plus spécialement des moyens d'actionnement de construction sim- ple, de faible inertie et, dans la disposition préférée de l'invention, capa- bles de résister aux chocs,
L'invention consiste en un dispositif indicateur du type ci-dessus comprenant un mécanisme d'actionnement pour l'élément indicateur comportant, en combinaison, un axe supporté de façon à tourner, qui porte l'élément indi- cateur ou est fonctionnellement relié à celui-ci (par exemple par engrenage), et qui est pourvu, d'une rainure ou nervure en hélice à pas rapide,
et une la- me flexible dont une extrémité est en engagement dans la rainure en hélice ou bien avec la nervure en hélice, le bord suivant la largeur de la lame étant sensiblement parallèle à la rainure ou nervure à l'emplacement de l'engagement, et cette extrémité de la lame étant mobile dans une direction pratiquement per- pendiculaire au bord de la rainure ou de la nervure au dit emplacement et se déplaçant en réponse à des modifications dans la pression, la température ou toute autre caractéristique à indiquer, grâce à quoi des modifications dans la caractéristique sont traduites ou transformées en mouvement de rotation de l'axe par engagement de la lame avec un bord de la rainure ou de la nervure.
Dans une disposition du dispositif indicateur, la lame est élasti- que et elle est influencée de manière à faire tourner l'axe dans une direction, et l'on prévoit une butée déplacable en réponse aux modifications dans la ca- ractéristique à indiquer pour limiter les déplacements de la lame dans la di- rection de sa -sollicitation en concordance de la valeur de la caractéristique à un moment quelconque donné. De préférence la butée vient en engagement avec la lame dans un emplacement intermédiaire de sa longueur, de sorte que l'élas- ticité de la lame tend à atténuer la transmission à l'axe de chocs provenant de mouvements de la butée.
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Dans la construction usuelle de la disposition de l'invention qui vient d'être décrite, la lame élastique est influencée ou' tendue pour faire tourner l'axe de manière à déplacer l' élément indicateur jusqu'à la position de déflexion maximum de la graduation et la butée est agencée pour limiter le mouvement dans cette direction en concordance avec la va- leur, à un moment quelconque donné,, de la caractéristique à indiquer.
On peut fixer à la lame principale une seconde lame élastique se déplaçant avec elle, et dénommée lame de compensation de jeu, qui, lors- que la lame principale est engagée dans uue rainure de l'axe, s' engage éga- lement dans la rainure et est influencée ou tendue de manière à s'écarter de la lame principale, de sorte que les deux lames viennent s'appliquer par une pression élastique sur les bords opposés de la rainure, en empêchant ainsi le jeu. Lorsque la lame principale engage une nervure de l'axe, les deus lames sont influencées ou tendues de façon à se rapprocher l'une de l'autre pour saisir la nervure entre elles.
Alors que la lame principale est influencée ou tendue pour faire tourner l'axe comme il est indiqué plus haut, la lame de compensation de jeu est de préférence établie dans un ma- tériau élastique notablement plus faible de manière à exercer sur l'axe une pression moindre que la lame principale.
Une disposition type de manomètre conforme à l'invention et cer- taines modifications de celle-ci seront décrites ci-après à titre d'exemple de l'invention et en référence aux dessins annexés, sur lesquels:
Fig. 1 est une vue de face du manomètre, le cadran arraché pour montrer le mécanisme d'actionnement;
Fig. 2 est une vue en coupe selon II-II de la fige 1 en regardant dans la direction des flèches.
Fig. 3 est une vue fragmentaire en regardant dans la direction III-III de la fige 1;
Fige 4 est une vue montrant rengagement des lames avec l'axer
Fig. 5 est une vue de détail montrant les moyens utilisés pour fixer l'axe de la butée;
Fig. 6 est une vue correspondant à la fige 4 et montrant une dis- position modifiée;
Fig. 7 est une vue montrant une forme modifiée d'axe et de palier de support; et,
Fig. 8 est une vue à échelle agrandie de l'agencement d'une ex- trémité de l'axe représenté dans la figo 7.
Dans le manomètre représenté dans les figures 1 à 5, l'axe 1 est pourvu d'une partie centrale parallèle ou cylindrique 1, réduite en diamètre à chaque extrémité à des pivots courts 23 supportés par des coussinets de rubis, 4,5 dans le cadre 6 de l'instrument. Des tampons-ressorts, non repré- sentés, engagent des extrémités pointues des pivots pour s'opposer au dépla- cement axial de l'axe. L'aiguille 7 est fixée à la partie parallèle ou cylin- drique de l'axe à une extrémité de celui-ci et elle est coudée d'une manière couramment employée dans des instruments électriques comme des voltmètres, pour traverser une ouverture centrale pratiquée dans un cadran gradué 8 et se placer au voisinage de la face du cadran.
L'aiguille, de construction lé- gère, est équilibrée par des poids 9 et aménagée pour se mouvoir sur 300 à 3500 sur le cadran.
La partie parallèle ou cylindrique 1 de l'axe est pourvue d'une rainure en hélice 10 s'étendant depuis l'aiguille jusqu'à l'extrémité opposée de cette partie de l'axe. L'angle de l'hélice formée par la rainure est d'en- viron 30 à 45 sur l'axe longitudinal de l'axe et la rainure s' étend sur en- viron un tour complet de l'axe.
Une lame-ressort plate 12 - la lame principale - est fixée par une extrémité au cadre 6 de l'instrument, l'autre extrémité de la lame étant
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reçue dans la rainure hélicoïdale 10 de 1-1 axe. La lame est sectionnée dans sa largeur, qui est notable avec le bord placé suivant l'angle de l'hélice (voir en particulier fig. 2) et la longueur de la lame s'étend radialement à partir de l'axe- La lame est influencée ou tendue - de manière à tendre à se déplacer vers la gauche dans les figs. 1 et 4 - afin de faire tourner l'a- xe par engagement avec le bord 15 de la rainure et mouvoir l'aiguille dans le sens des aiguilles d'une montre lorsqu'elle est vue comme dans la fig.
1, en sorte d' obtenir une déflexion couvrant l'entièreté de la graduation.
Sur la face arrière de la lame principale (par rapport à la di- rection de sa sollicitation) est fixée, pour se mouvoir avec elle, une cour- te lame de compensation de jeu, 20, tendue ou influencée pour engager avec une faible pression le bord opposé 21 de la rainure, la pression étant suf- fisante pour que le mouvement de la lame principale,. dans l'une et l'autre direction, détermine la rotation de l'axe sans jeu. La largeur des deux la- mes est sensiblement la même. La lame principale présente une épaisseur d'en- viron 0,125 mm et la lame de compensation de jeu présente une épaisseur d'en- viron 0,085 mm.
Le manomètre est pourvu d'un tube Bourdon sensible à la pression, 25, en forme de bande comme il est décrit dans la demande de brevet de même date de la demanderesse pour "Perfectionnements aux tubes Bourdon et éléments tubulaires élastiques, sensibles à la pression, analogues". L'extrémité libre du tube est pourvue d'une vis pointue 26 qui constitue la butée précitée, et qui vient en engagement avec la face'antérieure de la lame principale 12 dans un emplacement intermédiaire (de préférence médian) de la longueur de la la- me et, à la pression nulle, exerce sur la lame une force suffisante pour la fléchir et, avec elle, déplacer l'aiguille en sorte d'amener cette aiguille sur la graduation zéro du cadran.
La vis est réglable dans un écrou 27-porté par l'extrémité du tube 25, pour modifier la force appliquée sur la lame, et l'écrou peut être monté à rotation dans sa console de support 28 pour modi- fier l'emplacement où la vis vient en engagement avec la lame, et par suite la puissance du levier agissant sur la lame. L'application d'une pression in: terne au tube Bourdon oblige la vis à se mouvoir'et la lame à suivre dans la même direction et d'une quantité propre à déplacer l'aiguille sur le cadran à la graduation correspondant à la pression appliquée,
Dans le fonctionnement du manomètre, la lame se meut contre le bord de la rainure avec un très faible ou pas de glissement, et conformément une résistance de friction très réduite est opposée au déplacement.
Le mano- mètre comporte un minimumde parties ou organes mobiles, avec peu d'inertie et est résistant aux chocs.
Dans la modification représentée dans la fige 6, la rainure 10 est remplacée par une nervure en hélice 30 formée sur l'axe, et les lames 12, 20 sont agencées pour saisir la nervure, en restreignant ainsi le jeu. Comme dans l'exemple précédent, le bord des lames est pratiquement parallèle à l'hé- lice au point d'engagement, et le déplacement des lames est sensiblement per- pendiculaire à l'hélice..
Ainsi qu'il est bien connu, la résistance de friction à la rota- tion d'un axe tel que celui décrit ci-dessus, dépend, entre autres facteurs, du diamètre des pivots, et il est de pratique courante d'établir ce diamètre aussi réduit que compatible avec la résistance à 1-'effet de réduire les frot- tements. Les fig. 7 et 8 illustrent une disposition permettant une réduction supplémentaire de la résistance de frottement. L'axe plein utilisé dans la construction précédente est remplacé par un tube 40 qui est pourvu à ses ex- trémités de coussinets ou paliers en rubis, 41.
Le tube est supporté sur un fil fixé 42 maintenu sous tension entre les plaques 43-44 du cadre de l'in- strument. Le fil étant p lacé sous tension peut être établi de diamètre moindre que les pivots formés aux extrémités de l'axe comme dans la construction pré- cédente, et il possèdera une résistance adéquate pour supporter l'axe,
L'invention peut être appliquée à des instruments destinés à indi- quer des caractéristiques autres que la pression.
Par exemple, la butée peut être actionnée par une bande bi-métallique sensible à la chaleur, ou par la
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dilatation d'une tige métallique pour la mesure des températures, ou bien par une force mécanique directement appliquée (par exemple dans un comparateur à cadran)., ou encore par une force électro-magnétique. Une bande bi-métallique sensible à la chaleur peut être employée pour l'indication de caractéristiques électriques.
Pour, par exemple mesurer des volts, la bande peut être entourée d'une bobine de chauffage en fil de résistance auquel la tension est appli- quée, etpourmesurer des ampères, le courant peut être passé dans la matière de la bande même pour chauffer la bande par sa propre résistance..La bande peut, dans cette dernière disposition, être divisée par une fente longitudi- nale s' étendant depuis son extrémité fixée jusqu'au voisinage de son extrémité libre (l'extrémité de la butée), et le courant amené à passer d'un emplacement à l'extrémité fixée jusqu'à l'extrémité de la butée et en retour le long de l'autre partie -jusqu'à l'extrémité fixée.
Il rentre dans le cadre de l'invention d'actionner l'axe à aiguil- le directement à l'aide d'une lame bi-métallique ou autre lame sensible. Ain- si, par exemple, l'extrémité libre d'une bande bi-métallique sensible à la chaleur, ou d'un tube sensible à la pression, peut être engagée directement dans une rainure en hélice formée dans l'axe de manoeuvre, aucune butée telle que décrite n'étant nécessaire en pareil cas. Cet agencement convient lors- qu'il n'est pas indispensable que l'instrument'doit pouvoir résister aux chocs.
REVENDICATIONS.
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1. - Un dispositif indicateur du type décrit,. caractérisé par un mécanisme d'actionnement pour l'élément ou organe indicateur qui comprend,, en combinaison, un axe supporté de manière à pouvoir tourner., qui porte l' élément indicateur ou qui est fonctionnellement relié à celui-ci (par exemple par en- grenages) et qui est pourvu d'une rainure ou d'une nervure en hélice à pas ra- pide, et une lame flexible dont une extrémité est en engagement dans la rainure en hélice ou bien avec la nervure en hélice, le bord de la lame suivant la lar- geur de celle-ci étant sensiblement parallèle à la rainure ou nervure à l'empla- cement de l'engagement,
et cette extrémité de la lame étant mobile dans une di- rection pratiquement perpendiculaire au bord de la rainure ou de la nervure au dit emplacement et se déplaçant en réponse à des modifications dans la carac- téristique à indiquer, grâce à quoi des modifications dans la caractéristique sont traduites ou transformées en mouvement de rotation détaxe par engagement de la lame avec un bord de la rainure ou de la nervure.
2. - Un dispositif indicateur tel que revendiqué dans la revendica- tion 1,caractérisé en ce que la lame est élastique et est influencée ou ten- due pour faire tourner l'axe dans une direction, tandis que l'on prévoit une butée qui se meut en réponse à des modifications survenant dans la caractéris- tique à indiquer pour limiter les mouvements de la lame dans la direction de sa sollicitation en concordance avec la valeur., à un moment quelconque donné., de la caractéristique à indiquer.
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IMPROVEMENTS TO NEEDLE, DIAL OR INDICATOR DEVICES
OTHER ROTATING INDICATOR ELEMENT.
The invention relates to indicating devices (eg, manometers, dial comparators, and temperature indicating or monitoring apparatus) of the type comprising a needle, dial or other rotating indicating element.
An object of the invention is to provide, in devices of the above type, improved actuation means for the indicating element, and more especially actuation means of simple construction, of small size. inertia and, in the preferred arrangement of the invention, capable of withstanding shocks,
The invention consists of an indicating device of the above type comprising an actuating mechanism for the indicating element comprising, in combination, an axis supported so as to rotate, which carries the indicating element or is operatively connected to it. the latter (for example by gear), and which is provided with a groove or rib in a fast-pitch helix,
and a flexible blade, one end of which engages in the helical groove or else with the helical rib, the edge along the width of the blade being substantially parallel to the groove or rib at the location of the engagement, and that end of the blade being movable in a direction substantially perpendicular to the edge of the groove or rib at said location and moving in response to changes in pressure, temperature or any other characteristic to be indicated, by virtue of whereby changes in the characteristic are translated or transformed into a rotational movement of the axis by engagement of the blade with an edge of the groove or rib.
In one arrangement of the indicating device, the blade is resilient and is influenced to rotate the axis in one direction, and a movable stopper is provided in response to changes in the characteristic to be indicated to limit. the movements of the blade in the direction of its demand in accordance with the value of the characteristic at any given moment. Preferably, the stopper engages with the blade in a location intermediate its length, so that the elasticity of the blade tends to attenuate the transmission to the axis of shocks originating from movements of the stopper.
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In the usual construction of the arrangement of the invention which has just been described, the elastic blade is influenced or stretched to rotate the axis so as to move the indicator element to the position of maximum deflection of the shaft. graduation and the stopper is arranged to limit movement in that direction in accordance with the value, at any given time, of the characteristic to be indicated.
A second resilient blade moving with it, called a backlash compensation blade, can be attached to the main blade, which, when the main blade is engaged in a groove in the axle, also engages in the slot. groove and is influenced or tensioned so as to move away from the main blade, so that the two blades come to rest by elastic pressure on the opposite edges of the groove, thus preventing play. When the main blade engages a rib of the axis, the two blades are influenced or stretched so as to approach one another to grip the rib between them.
While the main blade is biased or tensioned to rotate the axle as indicated above, the backlash compensating blade is preferably made of a significantly weaker elastic material so as to exert a pressure on the axle. less pressure than the main blade.
A typical arrangement of a pressure gauge in accordance with the invention and certain modifications thereof will be described below by way of example of the invention and with reference to the accompanying drawings, in which:
Fig. 1 is a front view of the pressure gauge, the dial cut away to show the actuation mechanism;
Fig. 2 is a sectional view along II-II of fig 1 looking in the direction of the arrows.
Fig. 3 is a fragmentary view looking in the direction III-III of fig 1;
Fig. 4 is a view showing re-engagement of the blades with the axis
Fig. 5 is a detail view showing the means used to fix the axis of the stop;
Fig. 6 is a view corresponding to fig 4 and showing a modified arrangement;
Fig. 7 is a view showing a modified form of the support shaft and bearing; and,
Fig. 8 is a view on an enlarged scale of the arrangement of one end of the axle shown in FIG. 7.
In the manometer shown in Figures 1 to 5, the axis 1 is provided with a parallel or cylindrical central part 1, reduced in diameter at each end to short pivots 23 supported by ruby pads, 4,5 in the frame 6 of the instrument. Spring buffers, not shown, engage pointed ends of the pivots to oppose axial displacement of the axle. The needle 7 is attached to the parallel or cylindrical part of the shaft at one end thereof and is bent in a manner commonly employed in electrical instruments such as voltmeters, to pass through a central opening in the shaft. a graduated dial 8 and be placed in the vicinity of the face of the dial.
The hand, of light construction, is balanced by weights 9 and arranged to move 300 to 3500 on the dial.
The parallel or cylindrical part 1 of the axle is provided with a helical groove 10 extending from the needle to the opposite end of this part of the axle. The angle of the helix formed by the groove is about 30 to 45 on the longitudinal axis of the axis and the groove extends for about one full revolution of the axis.
A flat leaf spring 12 - the main blade - is fixed by one end to the frame 6 of the instrument, the other end of the blade being
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received in the helical groove 10 of 1-1 axis. The blade is sectioned in its width, which is notable with the edge placed at the angle of the helix (see in particular fig. 2) and the length of the blade extends radially from the axis. is influenced or strained - so as to tend to move to the left in figs. 1 and 4 - in order to rotate the pin by engagement with the edge 15 of the groove and move the needle clockwise when viewed as in fig.
1, so as to obtain a deflection covering the entire scale.
On the rear face of the main blade (in relation to the direction of its stress) is fixed, in order to move with it, a short backlash compensation blade, 20, stretched or influenced to engage with low pressure. the opposite edge 21 of the groove, the pressure being sufficient for the movement of the main blade ,. in either direction, determines the rotation of the axis without play. The width of the two blades is approximately the same. The main blade has a thickness of about 0.125 mm and the play compensating blade has a thickness of about 0.085 mm.
The manometer is provided with a pressure-sensitive Bourdon tube, 25, in the form of a band, as described in the applicant's patent application of the same date for "Improvements to Bourdon tubes and elastic tubular elements, sensitive to pressure , analogues ". The free end of the tube is provided with a pointed screw 26 which constitutes the abovementioned stop, and which engages with the anterior face of the main blade 12 in an intermediate location (preferably median) of the length of the blade. - me and, at zero pressure, exert sufficient force on the blade to bend it and, with it, move the needle so as to bring this needle to the zero graduation of the dial.
The screw is adjustable in a nut 27-carried by the end of the tube 25, to modify the force applied to the blade, and the nut can be rotatably mounted in its support bracket 28 to modify the location where the screw comes into engagement with the blade, and consequently the power of the lever acting on the blade. The application of an in: dull pressure to the Bourdon tube forces the screw to move and the blade to follow in the same direction and an amount suitable to move the needle on the dial to the graduation corresponding to the pressure. applied,
In the operation of the pressure gauge, the blade moves against the edge of the groove with very little or no slip, and in accordance with much reduced frictional resistance is opposed to the displacement.
The pressure gauge has a minimum of moving parts or components, with little inertia and is shock resistant.
In the modification shown in fig 6, the groove 10 is replaced by a helical rib 30 formed on the axis, and the blades 12, 20 are arranged to grip the rib, thereby restricting the play. As in the example. above, the edge of the blades is substantially parallel to the propeller at the point of engagement, and the movement of the blades is substantially perpendicular to the propeller.
As is well known, the rotational frictional resistance of an axle such as that described above depends, among other factors, on the diameter of the pivots, and it is common practice to establish this. diameter as small as compatible with the resistance to reduce friction. Figs. 7 and 8 illustrate an arrangement allowing further reduction in frictional resistance. The solid shaft used in the previous construction is replaced by a tube 40 which is provided at its ends with ruby bushings or bearings, 41.
The tube is supported on a fixed wire 42 held under tension between the plates 43-44 of the frame of the instrument. The wire being laced under tension can be made smaller in diameter than the pivots formed at the ends of the axle as in the previous construction, and it will have adequate strength to support the axle,
The invention can be applied to instruments intended to indicate characteristics other than pressure.
For example, the stopper can be actuated by a heat-sensitive bi-metallic strip, or by the
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expansion of a metal rod for measuring temperatures, or by a directly applied mechanical force (for example in a dial gauge), or by an electro-magnetic force. A heat sensitive bi-metallic strip can be used for the indication of electrical characteristics.
For, for example, measuring volts, the tape can be surrounded by a heating coil of resistance wire to which voltage is applied, and for measuring amperes, current can be passed through the material of the tape itself to heat the tape. band by its own resistance. The band can, in this last arrangement, be divided by a longitudinal slot extending from its fixed end to the vicinity of its free end (the end of the stop), and the current passed from one location at the fixed end to the end of the stopper and back along the other part - to the fixed end.
It comes within the scope of the invention to actuate the needle axis directly using a bi-metallic blade or other sensitive blade. Thus, for example, the free end of a heat-sensitive bi-metallic strip, or of a pressure-sensitive tube, can be directly engaged in a helical groove formed in the operating axis, no stop as described being necessary in such a case. This arrangement is suitable when it is not essential that the instrument must be able to withstand shocks.
CLAIMS.
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1. - An indicating device of the type described ,. characterized by an actuating mechanism for the indicator element or member which comprises, in combination, a rotatably supported axis, which carries the indicator element or which is operably connected thereto (eg by gears) and which is provided with a fast-pitch helical groove or rib, and a flexible blade one end of which engages in the helical groove or alternatively with the helical rib, the edge of the blade along the width thereof being substantially parallel to the groove or rib at the location of the engagement,
and that end of the blade being movable in a direction substantially perpendicular to the edge of the groove or rib at said location and moving in response to changes in the characteristic to be indicated, whereby changes in the characteristic are translated or transformed into an untaxed rotational movement by engaging the blade with an edge of the groove or rib.
2. - An indicating device as claimed in claim 1, characterized in that the blade is elastic and is influenced or tensioned to rotate the axis in one direction, while a stop is provided which moves in response to changes occurring in the characteristic to be indicated to limit the movements of the blade in the direction of its stress in accordance with the value, at any given time, of the characteristic to be indicated.