Tube manométrique et procédé pour sa fabrication. La présente invention a trait .à un tube manométrique, ainsi qu'à un procédé pour sa fabrication. Ces tubes manométriques sont utilisés, soit pour la construction de mano mètres proprement dits, servant à la mesure de pressions, soit comme tubes manométriques faisant partie d'instruments servant à d'au tres mesures: des manomètres et thermo mètres à distance.
On sait que ces tubes, à section générale ment elliptique, servent presque universelle ment à la construction des manomètres indus triels; ils affectent le plus souvent, dans l'appareil construit, la forme d'un tore.
Dans beaucoup d'applications, ces tubes supportent des pressions considérables dont les effets se manifestent principalement, dans les tubes déjà connus, sur les bouchons qui ferment les extrémités du tore et sur les deux génératrices déterminées par les deux extré mités du petit axe du cylindre elliptique formé par le tube avant le cintrage en forme de tore. Ces bouchons, qui ont la forme inté rieure ou extérieure -du tube, sont fixés aux extrémités de celui-ci au moyen d'une sou dure fondant à une température relativement basse, soudure à l'étain généralement.
'Une telle soudure est évidemment défec tueuse, car non seulement elle altère l'écrouis- sage du métal par échauffement, mais offre à la pression régnant dans l'intérieur du tube moins de résistance que les soudures fondant à une plus haute température, par exemple. que les soudures à l'argent ou au cuivre; mais, de telles soudures ne peuvent être utili sées dans le cas considéré, car la température à laquelle il faudrait porter les deux extrémi tés -du tube manométrique modifierait consi dérablement son élasticité, et par suite la pré cision du manomètre dont il commandera l'ai guille se trouverait altérée.
On est donc obligé de faire usage de soudure à l'étain et quoique dans ce cas, on pratique des rainures sur la surface de contact des bouchons, c'est tou jours par le décollement partiel ou total de ceux-ci sous l'effort,de la pression intérieure du tore que les fuites se produisent.
On a cherché, par divers moyens, à éviter ces fuites tout en ménageant l'élasticité du tube manométrique: par exemple, en termi nant les extrémités de ce tube par des par ties cylindriques; filetées extérieurement ou intérieurement, et qui permettent, soit de fer mer le tube, soit de le raccorder, de toute manière appropriée, à un tube de petit dia mètre par lequel il est mis en communica tion avec l'enceinte dont l'appareil doit me surer la pression. Néanmoins, on n'a pas jus qu'ici réussi à supprimer complètement les défauts, qui viennent d'être rappelés.
La présente invention permet d'éviter complètement -ces inconvénients en permet tant d'obturer ou raccorder les extrémités du tube aussi bien avec de la soudure autogène ou à l'argent qu'avec de la soudure à l'étain, celà sans la moindre modification d'élasticité du tube manométrique. A cet effet, le corps du tube manométrique auquel l'invention est relative, corps conformé en tore et servant de moteur à l'aiguille ou organe indicateur, se continue à chaque extrémité par des pro longements venus d'une seule pièce avec ledit tore et consistant en des tubes de petit dia mètre,
dont la longueur est telle que les sou dures .de fermeture ou de jonction soient si tuées à une distance suffisante du tore pour que l'échauffement produit par la soudure ne puisse pas influencer l'élasticité de la partie active du tube.
Grave à cette construction, on peut don ner à la section des tubes à obturer, des dia mètres aussi petits qu'on le désire et comme la force qui tend à arracher les bouchons est proportionnelle à la surface de ceux-ci sur laquelle s'exerce la pression régnant dans le tube, on peut ainsi éviter toute fuite par ces organes,
ainsi que tout risque de fuite par les soudures de raccord si le genre de l'appli cation exige une très grande longueur de petit tube entre le manomètre proprement dit et l'enceinte dont on veut mesurer la pression dans le cas de mesure à distance -de pressions ou de températures. L'invention se rapporte aussi à un procédé pour la fabrication d'un tel tube manométrique, selon lequel le tube est étiré d'abord au moyen de filières, puis conformé à froid par pression hydraulique.
Les diverses figures schématiques du des sin seront énoncées au courant de la descrip tion. Dans certaines de ces figures qui sont toutes en élévation ou coupe longitudinale, on a indiqué le tracé de la coupe transversale d'une ou de plusieurs parties de la figure.
La fig. 1 représente un tube métallique A, généralement cylindrique, qui sert à ob tenir toutes les formes décrites ci-après et représentées par les figures suivantes: Ce tube A est d'abord étiré à un bout (fig. 2) de manière à comporter une partie A du diamètre initial, prolongée par un tube flexible va de petit diamètre. On place à l'in térieur de la partie A un corps allongé B de forme quelconque, de préférence cylindrique et de telle manière que son extrémité b touche le fond du tube A à son raccordement avec. le tube a.
Dans la suite, on appellera "âme" ce corps B qui peut consister en une tige de métal, un faisceau de fils métalliques, etc. Sur le dessin, le corps ou âme solide B a. été représenté par un tracé en hachures; il n'a pas été représenté dans toutes les figures puisque, comme on le verra, le tube peut être formé avec une âme liquide et alors être vidé de ce liquide après qu'il s'est mis à la forme désirée.
Cet ensemble étant ainsi préparé, on le place sur le banc d'étirage muni d'une filière dont la forme est celle que l'on désire donner à la section droite du tube; forme qui sera généralement elliptique, comme il est d'usage pour les tubes manométriques et qui sera prise comme exemple dans ce qui va suivre.
On obtient ainsi un tube tel que celui qui est représenté par la fig..3, composé de trois par ties: la partie cylindrique A d'un diamètre égal au diamètre primitif et la partie cylin drique a de petit diamètre, reliées entre elles par la partie A1 à section elliptique, dans la quelle se trouve le corps ou âme B qui a subi la modification de forme par la même opé ration.
En étirant ensuite la partie cylindrique A de diamètre initial avec des filières ordinai res de forme circulaire, on obtient un tube AZ de diamètre aussi petit qu'on veut, de façon à donner à l'ensemble- du tube la forme re présentée par la fig. 4.
La fig. 5 montre le tube de la fig. 4 vu perpendiculairement à cette figure, en section longitudinale passant par le petit axe de la partie elliptique A'.
On peut terminer une extrémité, ou cha- clue extrémité, du corps elliptique Ai par un ou deux bossages qui seront souvent -cylindri ques. La fig. 6, analogue à la fig. 5, montre le tube formé avec un tel bossage A3 qui peut être utile pour fixer dans la boîte du mano mètre le tube manométrique A'.
Les autres formes représentées par la fig. 7, la fig. 8 et la fig. 9 (profil -de la fig. 8) s'obtiennent au banc par un moyen analogue à celui employé pour obtenir le tube représenté par la fig. 4 et en partant du tube A-a montré par la fig. 2 et muni d'une âme B.
On remarquera que les parties cylindri ques A' de ces tubes peuvent être filetées extérieurement pour les nécessités ou la faci lité de la construction et du montage de l'ap pareil.
En ce qui concerne le corps ou âme B introduit dans la partie A' du tube, il ne peut généralement pas être extrait, mais la présence de cette âme dans le tube manomé- trique est, .dans la plupart des cas, très avan tageuse parce qu'elle diminue la capacité in térieure de tube et facilite son enroulement en forme de tore.
Bien entendu, la section du corps B est telle que tout en facilitant la conformation du tube, elle ne l'obture jamais complètement et laisse passage au fluide manométrique. Mais, si l'on ne veut pas que l'âme reste dans le tube, on peut, dans les opérations précitées, remplacer l'âme solide, en métal, par une âme liquide, l'eau par exemple, ou même un corps solide pulvérisé dont les particules glissent facilement les unes sur les autres, -du sable fin par exem- ple, que l'on évacue finalement hors du tube. On procède à cet effet de la manière suivante: On commence par étirer les deux extrémi tés du tube cylindrique initial en deux tube de faible diamètre, propres à l'application prévue.
On ferme hermétiquement un de cc,, tubes par un fil ou une petite tige; on intro duit par l'autre extrémité une quantité d'eau qui est fonction de la capacité de la partie du tube que l'on veut étirer en forme ellip tique; puis on ferme le tube.
Le système ainsi préparé étant placé sur le banc à étirer muni d'une filière "ad hoc", on fait plusieurs passes avec cette filière en rapprochant à chaque passe les mâchoires et cela jusqu'à ce que la partie cylindrique ait pris la forme elliptique désirée. L'âme étant nécessaire pour l'enroulement du tube en forme de tore ou toute autre forme désirée, on retire d'une longueur déterminée la pelïfr tige qui ferme une des extrémités du tub(,. cela pour éviter la déformation du tube ellip tique, à cause de l'incompressibilité du li quide; puis on donne ensuite au tube la forme de tore par les procédés connus.
Ceci fait, on débouche les deux petits tubes; l'eau s'écoule et l'on obtient ainsi un tube manométrique sans âme .dont l'intérieur est entièrement vide.
Ainsi qu'il a été dit au début de cette description, on a pris comme forme type du tube manométrique la forme elliptique, mais cette forme est quelquefois désavantageuse surtout lorsqu'il s'agit de mesurer de très fortes pressions pouvant déformer le tube ou même le faire éclater suivant les deux géné ratrices passant par les extrémités A et C du grand axe :de l'ellipse (fig. 10). En effet, 1a pression qui règne à l'intérieur du tube agit sur les deux faces concaves<I>A B</I> C-A <I>D C</I> en regard, et tend à transformer le tube en un tube à section circulaire.
Pour obvier à ces deux inconvénients, on peut obtenir avec une filière "ad hoc", un tube manométrique de forme hyperbolique dans lequel les deux faces concaves dont il vient d'être question sont remplacées par deux faces convexes. La section droite d'un tel tube a la forme d'une hyperbole<I>a b</I> c-a' b1 cl (fig. 11) dont les deux arcs sont réunis par deux courbes <I>a a</I> @-c cl.
Les deux extrémités -du tube ainsi obtenu étant .étirées comme il a été dit précé demment pour les tubes elliptiques, on obtien dra un tube manométrique hyperbolique venu d'étirage en une seule et même pièce avec ses prolongements capillaires à chacune de ses extrémités.
La fig. 12 montre l'ensemble d'un tube propre à certaines applications. A cet effet, une partie du tube cylindrique A -de la fig. 3 peut être étirée à partir du point a' (fi-. 3) en un tube flexible AZ (fig. 12) de la lon gueur nécessaire, terminé à son autre extré mité par un tube cylindrique C d'un dia mètre égal au diamètre du tube initial ou plus petit, s'il y a lieu.
La fig. 12 représente ainsi l'ensemble d'un tube en préparation composé du tube de petit diamètre a formé au début du travail, de la partie à. section elliptique A' contenant l'âme B et qui sera le tube de l'instrument manométrique, du petit tube Az qui sera le tube de transmission, et de la partie cylin drique de plus grand diamètre C placée dans le milieu à observer.
Cette réunion du tube elliptique A' par le tube de petit diamètre AZ avec le réservoir cylindrique C peut avoir de l'intérêt dans certaines applications industrielles, par exem ple, .dans le cas de la construction des thermo mètres à distance métalliques fonctionnant par exemple par dilatation du mercure ou bien par tension de vapeurs saturantes; dans un tel cas, le tube de petit diamètre Az sera le tube de transmission depuis le lieu dont la température est à mesurer jusqu'au lieu où elle doit être observée.
On sait que le mercure attaque tous les métaux usuels, excepté l'acier. L'enveloppe thermométrique dans laquelle on doit le pla cer, pour qu'il soit employé comme agent thermométrique, doit être complètement en acier et sans soudure: or, l'enveloppe thermo métrique d'un tel instrument se compose du tube manométrique, d'un tube flexible de lon gueur nécessaire à l'usage de l'instrument et d'un petit tube métallique servant de réser voir thermométrique.
Le dispositif qui vient d'être décrit et représenté par la fig. 12 affecte cette dis position et peut être utilisé comme enveloppe thermométrique, soit .dans le cas où l'agent thermométrique est du mercure, soit dans le cas où cet agent est un fluide quelconque. On réalise ainsi un progrès important en ce sens que l'enveloppe en question ne compor tant aucune soudure sur toute sa longueur, les fuites du fluide (ou de sa vapeur) qu'elle contient sont complètement supprimées.
On peut fabriquer en série, beaucoup plus rapidement et d'une façon plus parfaite qu'au banc d'étirage, -des tubes manométriques tels que ceux décrits précédemment; on procède alors à l'aplatissement du tube en faisant. agir directement sur sa paroi extérieure une pression obtenue par la presse hydraulique, qu'il s'agisse des tubes manométriques à âme ou des tubes sans âme.
On procède pour celà de la façon suivante: On ferme à une extrémité le tube A par une tige cylindrique E (fig. 1â), puis, si l'on veut obtenir un tube hyperbolique à âme par e#,emple, on introduit l'âme B par l'autre extrémité ouverte du tube A et on ferme cette extrémité par une tige F. Si, au contraire, on désire un tube hyperbolique, sans âme so lide, on introduit dans le tube A une quan tité d'eau déterminée et on le ferme.
Dans l'un ou l'autre cas, il est bon de chasser l'air qui se trouve dans le tube cylin drique A que l'on veut transformer en tube hyperbolique. Mais il n'est pas toujours né cessaire d'expulser l'air. D'ailleurs, l'une des tiges F qui ferment, les extrémités du tube peut être percée -d'un petit canal f pour le dégagement de l'air.
Le tube A ainsi préparé est introduit dans un .cylindre d'acier G (fig. 6) que l'on peut mettre en communication avec une presse hydraulique. Il peut être quelquefois utile, pour éviter une mauvaise déformation du tube A, de l'entourer d'un tube cylindrique ajouté 21 ayant un diamètre égal à celui du grand axe du tube hyperbolique que l'on veut ob tenir, ce tube<I>II</I> servant, en quelque sorte, de calibre extérieur au tube A.
Deux cuirs emboutis I entourant le tube A et s'appuyant sur les deux bouchons file tés J du cylindre G rendent étanche à la pression de l'eau tout le système.
L'intérieur du cylindre G étant mis en communication avec une presse hydraulique de puissance convenable, on actionne celle-ci jusqu'à ce que le manomètre de la presse ayant -commencé à monter d'une façon con tinue, redescende d'une façon très marquée; cette descente du manomètre de la presse in dique que le tube cylindrique A s'est aplati par l'effet de la pression, en se moulant en quelque sorte sur une âme solide ou liquide. La baisse du manomètre de la presse indique ainsi la fin de l'opération; il est bon, toute fois, de maintenir encore pendant quelques instants la pression à la valeur moyenne mar quée par le manomètre et même à une valeur supérieure.
En dévissant un des bouchons J qui ferment le cylindre G et en retirant le tube A, on constate que celui-ci a été trans formé en un tube ayant la section désirée.
Il est à remarquer que la forme que prend le tube cylindrique initial sous l'effet de la pression hydraulique dépend de la forme et de la nature de l'âme placée à son intérieur. On peut, par expérience, déterminer la forme et le volume de l'âme ;de telle manière que le tube cylindrique initial prenne à la fin de l'opération la forme de section désirée.
Si, au lieu d'un tube indéfini, on veut obtenir une série de tubes hyperboliques de dimensions identiques, devant servir à la construction d'une série de manomètres de même type, on procède de même:
on ferme hermétiquement à une extrémité le tube cy lindrique A par une tige K soudée (fig. 17) puis on introduit ensuite successivement dans ce tube une âme L', une tige M2 et ainsi de suite jusqu'à l'autre extrémité du tube que l'on ferme par une tige soudée 0.
On fera de même si l'âme, au lieu d'être solide, est liquide. En -disposant le système ainsi préparé dans le cylindre d'acier G (fig. 18) sembla ble à celui décrit précédemment et en injec tant dans ce cylindre de l'eau avec une pres sion croissante, comme il a été dit plus haut, on atteindra la pression à laquelle tous les intervalles Nl, N2, N3 <I>...</I> du tube<I>A</I> sont aplatis par l'effet de la pression, à la forme désirée, et transformés tous à la fois en tubes manométriques (fig. 18);
ces tubes sont de longueurs égales si les intervalles Nl, NZ <B>...</B> sont égaux et de longueurs différentes si ces intervalles sont inégaux.
En opérant ainsi avec plusieurs appareils semblables au cylindre G et communiquant hydrauliquement entre eux, on peut obtenir en une seule opération et à froid, un grand nombre -de tubes manométriques de longueurs égales ou de longueurs différentes s'il y a lieu.
I1 ne reste plus qu'à couper à la. scie le tube A dans les intervalles Ml, M= entre les parties Nl, N2 <I>et</I> étirer au banc les extré mités cylindriques de chaque tronçon en un tube de faible diamètre pour obtenir une sé rie .de tubes manométriques munis de prolon gements capillaires à. chacune de leur extré mité. On, peut aussi fabriquer à la fois un grand nombre de tubes manométriques en obtenant leur conformation voulue avec l'a platissement résultant d'une pression hy draulique.
Pour opérer de cette manière, on tron çonne en morceaux de longueur convenable le tube cylindrique initial puis on donne à chacun de ces tronçons la. forme du tube re présenté par la fig. 2 des dessins annexés.
Comme il a été expliqué précédemment, on ferme l'extrémité d'un des prolongements ca pillaires a de chacun de ces tronçons et on introduit par l'autre extrémité ouverte de ce tronçon <I>l'âme</I> de substance convenable qui peut être un métal ou une matière plastique appropriée ou bien un faisceau de fils d'acier, de lames d'acier, ou bien une quantité con venable d'un liquide, cela suivant la qualité que l'on veut donner au tube manométrique à. obtenir.
Cette opération étant effectuée, on étire l'extrémité ouverte de chaque tronçon en un tube de faible diamètre par lequel on peut faire le vide à. l'intérieur du tronçon, mais ce vide n'est pas obligatoire. Après avoir fermé l'extrémité du tube capillaire on intro duit tous les tronçons ainsi préparés dans un récipient quelconque propre à supporter la pression hydraulique par exemple dans le cylindre G (fig. <B>16)</B> décrit précédemment. Cette pression étant mise en action, tous les tronçons de tube placés dans l'enceinte subis sent la déformation prévue.
Dans la conformation des tubes manométri- ques par la pression hydraulique, il est utile de fixer préalablement la direction du profil à obtenir en passant légèrement dans une filière ad hoc le tube cylindrique générateur, afin que ce profil soit symétrique par rap port à un plan diamétral déterminé de ce cylindre.
Les tubes manométriques obtenus par l'un ou l'autre des procédés qui viennent d'être décrits sont roulés sur des mandrins appro priés pour être transformés en tubes mano- métriques en forme de tore; tels que les re présentent les fig. 1'd, 14, 20 et 21; leurs petits tubes d'extrémité<I>p</I> p' peuvent avoir pour un même tube manométrique des dia mètres et des longueurs différents.
Ils peu vent aussi comporter des parties cylindriques p2 s'il y a lieu, pour faciliter le montage. Ces tubes peuvent également, par les procé dés connus, être enroulés en spirale plane en une ou plusieurs spires, en spirale hélico@i- dale, parabolique, etc.
D'après l'exposé qui va suivre, on com prendra comment dans les tubes, manométri- ques décrits, des fuites dues .à un décollage ou commencement d'arrachement .des bouchons ou aux défectuosités des soudures ne peuvent pas se manifester.
Dans ces tubes, les bouchons toujours sujets à des fuites, peuvent de fait Hêtre sup primés puisque l'obturation est faite à dis tance du tube manométrique, en coulant un petit grain de soudure dans l'un des tubes de faible diamètre p p' qui prolongent le tube manométrique proprement dit servant de moteur à l'aiguille indicatrice.
Il est à remarquer que les forces qui s'exercent sur ce point de soudure obturant un tube de cinq dixièmes de millimètre par exemple et ayant donc une surface de deux dixièmes de milli mètre carré sont, relativement à ce que repré senteraient les bouchons d'un tube elliptique ayant une section de quarante-huit milli mètres carrés soixante-quinze (dimension usuelle pour les manomètres) dans le rapport de 2 : 488;
ce qui revient à dire que la force qui s'exerce sur le petit grain de soudure qui ferme le tube manométrique conforme à l'in vention est 244 fois plus petite que celle qui s'exerce sur le bouchon d'un tube manomé- trique usuel.
De plus, les soudures servant à l'obtura tion du tube manomstrique, .ou à la jonction avec un tube de transmission de grande lon gueur, sont reportées à distance du tube manométrique proprement dit, c'est-à-dire de la partie du tube généralement conformé en tore et qui sert de .moteur à l'aiguille de l'appareil; dans ces conditions, les qualités d'élasticité de ce tube ne peuvent pas être altérées par la .chaleur nécessaire à l'opéra tion de soudure.
On voit ainsi que l'on réalise des condi tions d'étanchéité jusqu'ici impossibles à ob tenir et que les conditions,de durée et d'utili sation des tubes manométriques conformes à l'invention sont grandement améliorées par rapport aux tubes manométriques usuels.
Toutes les mesures décrites dans le pré sent brevet,ayant pour principal but la conser vation de l'élasticité du tube manométrique et du degré cl'ho.mogénéité de son écrouissage, on doit éviter tout échauffement de ce tube au moment de la fixation dudit tube dans sa boîte. Par conséquent, aucune soudure pou vant échauffer ce tube ne doit être employée dans cette opération. Ce tube peut être fixé en utilisant les bossages ménagés sur le tube au moment de son étirage; bossage cylindri que fileté, prismatique, etc.
Dans l'utilisation industrielle des divers tubes manométriques à âme qui viennent d'être décrits, il faut que le fluide dont on veut mesurer la pression n'apporte, dans ce tube, aucun corps étranger pouvant gêner le fonctionnement ,du tube. Pour éviter cet in convénient, on intercale entre le prolonge ment capillaire P et la conduite d'adduction du fluide dans le tube manométrique, un petit filtre qui peut être placé dans la boîte du manomètre ou .à l'extérieur de cette boîte.