Dispositif pour instruments de mesure permettant d'effectuer la multiplication
de deux grandeurs.
La présente invention concerne un dispo sitif pour instruments de mesure, permettant d'effectuer mécaniquement la multiplication de deux grandeurs, dont l'une est pro portionnelle au temps.
La mesure de certaines grandeurs définies par le produit de deux ou plusieurs grandeurs indépendantes et du temps, telles que par exemple les calories fournies par une distribution d'eau chaude, les volumes corri- ges des variations de pression ou de densité, de fluides compressibles, circulant dans une canalisation, etc., peut s'effectuer au moyen d'instruments connus constitués principalement par :
1 un compteur, ou appareil effectuant directement l'intégration, d'es produits élé mentaires X. dt, de l'une des grandeurs cons tituantes X, par les fractions infiniment petites du temps dt ;
2-0 un appareil de mesure instantané de la seconde grandeur constituante Y ;
3 un mécanisme assurant les fonctions suivantes :
décomposition en tranches élémentaires,
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de durée 1'2Tj des indications du compteur ;
multiplication de la valeur instantanée Y, supposée invariable pendant la durée T2-Ti, par la valeur de la tranche considérée de
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totalisation des produits élémentaires :
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Il existe différents types de ces mécha- nismes. On peut, en particulier, soit totaliser les rotations d'une roue à rochets entraînée par un ou plusieurs cliquets portés par un bras mobile tournant autour d'un axe concentriquement à la roue sous l'action d'un moteur à vitesse constante oud'uncompteur ayant une vitesse proportionnelle à la grandeur X, soit utiliser un dispositif à coincement pour assurer la liaison entre un patin mobile entraîné en rotation, comme les cli- quets précédents et un disque lisse dont on totalise les révolutions, l'embrayage étant, dans ces deux mécanismes, assuré pendant chaque tour, suivant un angle variable, au moyen de deux cames concentriques,
l'une d'elles étant placée sous le contrôle de l'ap- pareil de mesure instantané de la grandeur
Y et l'autre fixe.
Ces mécanismes présentent certains inconvénients, notamment les suivants :
1 La roue à rochets ou le disque mobile, de même que la minuterie totalisatriee du nombre de tours effectués, sont libérés pério diquement pendant une fraction du cycle et sous l'effet d'un balourd et de vibrations ; ces mobiles peuvent alors tourner intempestivement, ce qui fausse les indications obtenues.
2 La précision de l'instument est fonction du nombre de dents de la roue à rochets, ou du diamètre du disque lisse dans le cas du mécanisme à coincement, et cette précision peut être jugée insuffisante lorsqu'on réalise un appareil de petite dimension.
3 Le couple résistant offert par ces mécanismes au compteur qui doit les entraîner, est parfois trop important pour que celui-ci n'ait pas lui-même ses indications faussées.
La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients.
Les moyens mis en oeuvre pour arriver à ce but consistent en un dispositif pour instrument de mesure permettant d'effectuer mécaniquement la multiplication de deux grandeurs, dont l'une est proportionnelle au temps, le dispositif étant caractérisé par un axe tournant sous l'influence d'une grandeur, et actionnant, d'une part, un différentiel à cliquets de solidarisation et de libéra tion du planétaire d'un mouvement d'horlo- gerie final, d'autre part, un jeu de deux cames basculant un ensemble de galets, le ca- lage relatif des deux cames étant déterminé par une deuxième grandeur, par l'intermé- diaire d'un deuxième différentiel, l'ensemble de galets et lesdits cliquets étant solidaires et basculants,
réglant ainsi le temps de libération du planétaire actionnant le mouvement d'horlogerie, sur lequel s'inscrit le produit des deux grandeurs.
L'invention concerne également l'appliea- tion de ce dispositif multiplicateur à un appareil de mesure quelconque.
Le dessin ci-annexé représente, à titre d'exemple, trois formes d'exécution du dispositif objet de l'invention.
La fig. 1 représente, en perspective, l'en- semble schématique du dispositif selon la première forme d'exécution.
La fig. 2 est une vue schématique en perspective d'une partie du dispositif, certaines pièces de celui-ci occupant des positions dif férentes de celles de la. fig. 1.
La fig. 3'est une vue schématique en pers- pective d'une deuxième forme d'exécution du dispositif.
La fig. 4 représente les mêmes éléments que ceux de la fig. 3, mais dans une position différente.
La fig. 5 représente en perspective l'ensemble schématique d'une troisième forme d'exécution du dispositif selon l'invention.
A la fig. 1, on voit en 1, un arbre mû par un compteur mesurantunegrandeur.t.
Cet arbre transmet son mouvement à 1'arbre 4 au moyen de l'engrenage 2 et 3. Sur l'arbre 4 est calé un satellite 5 d'un différentiel dont les deux planétaires 6 et 7 sont, selon l'habitude, supportés par l'arbre 4, sans être toutefois calés sur lui.
Le planétaire 7 entraîne, au moyen de roues dentées 8 et 9, une minuterie totalisa- trice 10 d'un type connu quelconque.
Des cliquets 11 et 12 portés respectivement par des bras 13 et 14 ; peuvent être en contact respectivement avec les tranches des roues planétaires 6 et 7, tranches portant les dents d'entraînement.
Ces bras 13 et 14 sont calés sur un arbre 15 de telle façon que lorsqu'un des cliquets est en prise avec son planétaire, ou avec la roue à roehets correspondante, l'autre soit complètement dégagé de son planétaire ou de sa roue à rochets.
Sur 1'arbre 15 est également calé un bras 16 relié au moyen d'un ressort 17, à un bras 18 calé sur un arbre 19 sur lequel est fixé un levier')''.
Le bras 18 peut osciller entre des butées 20 et 21, réglables ou non en position.
A chaque extrémité du levier 22 sont montés des galets 23 et 24 pouvant tourner librement sur leur axe.
Deux cames 25 et 26 comportent des saillies pouvant rencontrer respectivement et uniquement les galets 23. et 24. Ces deux cames 25 et 96 sont supportées par un même arbre 27, mais peuvent tourner indépendam- ment l'une de l'autre. La came 26 reçoit son mouvement d'un arbre 30 au moyen d'un engrenage 28 et 29. La came 25 est aussi mue par 1'arbre 30, mais par l'intermédiaire d'un différentiel 32, 33, 36, le planétaire 32 étant en prise avec un pignon denté 331 solidaire de la came 25, le planétaire 33 étant relié à l'arbre 30 au moyen d'un engrenage 34 et 35.
Le satellite 36 de ce différentiel est calé sur un arbre 37 et peut occuper une position quelconque dans le tour, au moyen de la roue dentée 38 et du secteur 39 calé sur l'arbre 40 ou de toute autre disposition équivalente connue.
Dans la disposition de la fig. 1, les cames 25 et 26 tournent en sens inverse l'une de l'autre comme l'indiquent les flèches. Leur vitesse'est la. même, grâce au choix judicieux des engrenages de transmission du mouve- ment issu de l'arbre 30. Elles pourraient tout aussi bien tourner dans le même sens sous réserve que leur vitesse reste identique et que la rampe de leur saillie soit orientée en conséquence.
Elles sont représentées comme ne posséclant chacune qu'une saillie ; elles pourraient aussi en comporter un nombre entier quelconque, identique pour chacune d'elles, ces saillies étant régulièrement réparties sur leur circonférence.
L'arbre 30 peut être mû soit indépendam- ment de l'arbre 1 par un moteur, de préfepence à vitesse constante, par exemple, un petit moteur synchrone, soit directement par r le compteur comme l'arbre 1.
Un arbre 40 est commandé par un appa- reil de mesure instantané de la seconde gran- deur constituante Y.
La fig. 2 représente une partie des pièces de la fig. 1 dans une position différente, ces pièces portent respectivement les mêmes nu- méros que dans la fig. 1.
Le fonctionnement du dispositif est le suivant :
Supposons l'arbre 30 entraîné à vitesse constante dans le sens de la flèche/2 par un moteur auxiliaire ; son mouvement se transmet, comme déjà indiqué, aux cames 25 et 26.
Lorsque la saillie de la came 26 rencontre le galet 24, le levier 22 occupe la. position représentée à la. fig. 1.
Le levier 18 est appuyé sur sa butée 20 et le cliquet 11 est en contact avec le planétaire 6 (ou éventuellement avec la roue à rochets dont il peut être solidaire).
Le compteur entraîne dans le sens indiqué par la flèche à une vitesse proportionnelle à la première grandeur X intervenant dans la définition de la grandeur finale à mesurer, le satellite 5 au moyen des engre- nages 2 et 3 et de l'arbre 4.
Le planétaire 6 du différentiel étant immobilisé, comme on vient de le voir par le cliquet 1. 1, le mouvement du satellite 5 se transmet au planétaire 7 et finalement à la minuterie totalisatrice 10 par l'intermédiaire des engrenages 8 et 9.
Lorsqu'au contraire, la saillie de la came 25 rencontre le galet 23, le levier 22 bascule brusquement en sens inverse grâce au ressort 17 et les organes qu'il commande occupent la position représentée à la fig. 2. A ce moment, c'est le cliquet 12 qui est en contact avec son planétaire 7 (ou éventuellement la roue à rocher dont il peut être solidaire), et l'empêche de tourner alors que le planétaire 6 du différentiel est libéré par le cliquet 11.
Dans cette position, le mouvement de l'arbre 1 qui continue à être entraîne par le compteur, n'est plus transmis au totalisateur 10, lequel est immobilisé indirectement par le cliquet 12.
Le mouvement de l'arbre 1 n'est cepen- dant pas troublé puisque le planétaire 6 peut alors tourner librement.
On voit done que le mouvement du totalisateur 10 a lieu d'une façon cyclique, la du- rén d'un cycle étant égale au temps mis pour faire un tour par les cames 25 et 26, tournant à la même vitesse, si elles ne possèdent qu'une saillie comme montré aux fig. 1 et 2, ou plus généralement au temps qui sépare la rencontre avee le galet conjugué, des saillies d'une même came.
A chaque cycle, les rouages du totalisateur 10 décrivent un nombre de tours proportion nel, d'une part, à celui effectué pendant ce temps par l'arbre 1 et, d'autre part, au rapport entre la durée de libération du planétaire 7 et la durée d'un cycle.
On sait que le nombre de tours pendant la durée d'un cycle de 1'arbre 1, commandé par le compteur, représente l'intégration pendant cette durée des produits élémentaires X. dt.
Le rapport entre la durée de libération du planétaire 7 et la durée d'un cycle est égal an rapport entre l'angle de décalage existant entre les saillies homologues des cames 25 et 26 et l'angle séparant deux saillies successives d'une même came, sous réserve du calage initial correct du satellite 36 et du choix judicieux du nombre de dents des engrenages assurant la transmission du mouvement de l'arbre 40. Le rapport précédent, représente la grandeur Y, puisque l'arbre 40 est eommandé par l'appareil de mesure de. cette grandeur ; cet appareil doit toutefois fournir des indications proportionnelles à celle-ei.
En définitive, on voit que le mécanisme, accouplé à des appareils appropriés, fournit bien des indications proportionnelles à la grandeur finale à mesurer, c'est-à-dire au produit
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ou dans un temps donné
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Lorsque les grandeurs X et Y varient peu ou très lentement, les résultats donnés par le mécanisme sont indépendants de la durée des cycles ; dans le cas-contraire, on a intérêt à faire en sorte que cette durée soit la plus courte possible.
Ainsi qu'on l'a déjà indiqué, l'arbre 30 peut être mû par le compteur entramant l'arbre 1, comme dans les mécanismes connus ; la durée des cycles est alors inversement proportionnelle a la. grandeur ', e qui peut présenter des inconvénients lorsque la grandeur Y varie rapidement et selon une loi non linéaire ; de plus, le couple résistant de tous les mobiles reliés à l'arbre 30 est demandé à ce compteur.
On peut aussi, et c'est un avantage offert par le dispositif décrit, entraîner cet arbre 30 par un moteur auxiliaire qui, quoique restant très petit, peut être dimensionné pour faire tourner, par exemple, plus rapidement qu'au- paravant les cames 25 et 26, ce qui raccourcit la durée des cycles et augmente beaucoup la précision de l'instrument lorsque les grandeurs X et surtout Y varient rapidement. Il n'en résulte aucune action néfaste à la précision du compteur, puisque le couple résistant correspondant à la rotation des cames ne lui est pas demandé.
Un autre avantage du dispositif réside dans le fait que les vitesses de l'arbre 4 et de l'arbre 30 peuvent être indépendantes l'une de l'autre. On peut done faire tourner l'ar- bre 4 : plus rapidement qu'on ne le faisait dans les mécanismes comns jusqu'iei, ce qui produit le même effet qu'une augmentation du nombre de dents de la roue à rochet et diminue d'autant l'erreur due à l'incertitude d'une dent, existant nécessairement dans l'em- brayage d'un cliquet sur sa roue à rochets.
A noter que l'augmentation de vitesse de l'arbre 4 n'a que peu d'influence sur le couple résistant du mécanisme, car la partie principale de cette résistance est provoquée par le mouvement des cames 25 et 26, dont. la vitesse peut être plus faible que celle de l'arbre 4.
Les fig. 3 et 4 représentent dans une position différente des organes une seconde forme d'exécution du dispositif, figures dans lesquelles les mêmes pièces portent les mêmes numéros que dans la fig. 1, mais avee l'indication (').
Les cliquets 11'et 12'portés respectivement par les bras 13'et 14'calés sur l'arbre 15', sont mus par un levier 51 sur lequel est-fixé un galet 53 susceptible de tourner librement sur son axe 52.
Ce galet 53 peut être soulevé par les saillies des deux cames identiques 55 et 56 supportées par le même arbre 27'. L'une de ces cames, 56, reçoit par l'intermédiaire des roues dentées 28', 29'le mouvement d'un arbre 30'et l'autre, 55, qui tourne à la même vitesse et dans le même sens, est mue par le même arbre 3a par l'intermédiaire d'une roue dentée 31'et d'un différentiel 32', 33', 36', de la roue dentée 34', solidaire du planétaire 33'et de la roue dentée 35'. La position du satellite 36'de ce différentiel est commandée, comme précédemment, par un arbre 40'au moyen du secteur 39', du pignon 38'et de l'arbre 37'.
Un ressort 54 oblige le galet 53 à rester toujours en contact avee les cames 55 ou 56.
A la fig. 3, le galet 53 est levé et le eli- quet 11'est en prise avee le planétaire 6' (ou éventuellement avec la roue à rochets dont il serait solidaire), le cliquet 12'ayant libéré le planétaire 7' (ou éventuellement la roue à rochets dont il serait solidaire).
A la fig. 4, le galet 53 est abaissé, de sorte que c'est le planétaire 6'qui est libéré par le cliquet 11'alors que le planétaire 7' est immobilisé par le cliquet 12'.
Le fonctionnement du dispositif, selon cette forme d'exécution, est identique à celui de la forme d'exécution précédente (fig. 1-2).
L'arbre 1'est mû, dans le sens de la flèehe fl par le compteur, à une vitesse proportionnelle à la (grandeur X. Il entraîne les engrenages 2', 3', l'arbre 4'et le satellite 5' qui fait tourner à son tour, soit le planétaire 6', soit le planétaire 7', selon la position occupée par les cliquets 11'et 12'Lorsque c'est le planétaire 7'qui est libéré par son cliquet 19t, le totalisateur 10'est lui-même entraîné.
Les cames 515 et 56 tournent à la même vitesse, dans le même sens/2, sous l'action soit d'un moteur auxiliaire, soit du compteur lui-même et peuvent être décalées l'une par rapport à l'autre, d'un angle proportionnel à la grandeur Y grâce au différentiel 32', 33', 36', sous le contrôle d'un appareil de mesure sensible à cette grandeur, agissant au moyen des intermédiaires appropriés, non représentés à la figure, sur l'arbre 40'.
Il s'ensuit que les indications du totali sateur 10'sont identiques à ce qu'elles étaient dans la première forme d'exécution.
Les cames 55 et 56 doivent ici avoir chacune une saillie sur une demi-circonfé- rence, de sorte qu'on utilise leur mouvement sur un demi-tour seulement. Pour obvier à cet inconvénient, on peut, comme il a déjà été fait dans les dispositifs connus, pour doubler l'utilisation des cames, placer deux galets tels que 53, diamétralement ; opposés autour des cames 55 et. 56 et actionnant, au moyen d'un renvoi de mouvement connu quelconque, l'arbre 15'de commande des cliquets 11'et 12'.
La fig. 5 représente une vue schématique d'une troisième forme d'exécution du dispo sitif. L'on voit en l",2",3",4"5",6",7" 8", 9", 10", 11", 12", 13 !', 15", 16", 17", les mêmes pièces que celles portant les mêmes numéros sans indice de la première forme d'exécution (fig. 1 et 2.).
L'arbre 1", comme dans cette forme d'exé- cution, est entraîné par le compteur mû par la grandeur X.
On voit, en outre, des pièces nouvelles : en 60 un levier oscillant autour de l'arbre 63, entre deux butées 61 et 62 réglables ou non en position. A l'une de ses extrémités, le levier 60 est relié au levier 16"par le ressort 17" ; son autre extrémité a la forme d'une fourche entre les branches de laquelle est placé un disque 66 solidaire d'un arbre 64, dont la direction est perpendiculaireà celle de l'arbre 63.
Sur l'arbre 64 sont également calés d'au- tres disques 66 et 67, entre lesquels sont pla eées respectivement des extrémités de deux leviers 69 et 72, oscillant autour de leurs arbres respectifs 70 et 73.
L'arbre 70 est porté par un support fixe 75 situé d'un coté d'une came 77.
L'arbre 73 est porté par un support 76 situé sur la face de la came, opposée à celle où est placé le support fixe 75.
Le support 76 peut être déplacé dans un plan perpendiculaire à l'arbre 64, concen- triquement à ce dernier, sous l'action de l'appareil de mesure de la grandeur Y, grâce à des intermédiaires non représentés à la figure.
La came 77 porte sur chacune de ses deux faces deux bossages latéraux représentés en 78. Cette came est concentrique à l'arbre 64 et tourne d'un mouvement continu, entraînée par le compteur ou par un moteur auxiliaire au moyen d'intermédiaires non représentés dans la figure.
Les bossages peuvent respectivement'en- trer en contact avee les galets 68 et 71, sus- ceptibles de tourner librement autour de leur axe situé à l'extrémité extérieure respectivement des leviers 69 et 72.
Le fonctionnement de cette forme d'exé- cution est identique à celui des deux précé- dentes.
Le différentiel 5", 6", 7"est actionné par l'arbre 1"du compteur.
La came à bossages 77 est actionnée par un moteur à vitesse constante ou par le compteur, comme dans les antres formes d'exécution.
Les galets 68 et 71, ce dernier fixé sur un support 76 actionné par l'appareil qui mesure Y, sont. soulevés par les bossages 78 et impriment à l'arbre 64 des mouvements de translation de sens opposés (flèches/4 et f'4) ; ces mouvements sont. transmis aux cliquets 11"et 12."par le mécanisme 60, 61 ou 62, 63 et 17", le reste des organes fonctionnant comme dans les précédentes formes d'exécution.
Le support 75 du galet 68 au lieu d'être fixe, comme représenté à la figure, peut être actionné comme le support 76, chacun étant solidaire d'un appareil de mesure dont la différence d'indication donne Y. Egalement, les deux bossages 78 peuvent être portés par deux roues 77 indépendantes. Dans ce cas, on retombe dans les formes d'exécution précé- dentes, seule l'action des bossages sur les galets étant différente.
La présente invention concerne également l'application du dispositif décrit, particulière- ment aux compteurs de calories pour distri- bution d'eau chaude, dans lesquels il s'agit d'établir le produit du débit d'eau par la température, ou la différence de la température d'entrée et de sortie, mais également l'application à tout compteur de fluide, de matière, d'électricité, à pression, tempéra- ture, densité, section ou prix variables, dans lequel une multiplication est nécessaire.
En ne considérant que le premier cas de la liste ci-dessus, eelui de la mesure des calories fournies au milieu ambiante par un ou plusieurs radiateurs de chauffage à eau chaude, on voit que le dispositif décrit permet de réaliser un instrument de mesure pour toute grandeur définie par la relation :
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Les lettres de la relation précédente ont alors la signification suivante :
X représente le débit d'eau chaude eircu- lant dans le ou les radiateurs :
Y et 1"représentent respectivement la température de l'eau à l'entrée et à la sortie du ou des radiateurs.
Dans ce cas, l'arbre 1 ou 1'ou 1"du méca- nisme décrit sera entraîné par un compteur d'eau chaude d'un type quelconque ; l'arbre 30 ou 30'sera mû soit par un moteur auxiliaire, soit par ledit compteur lui-même.
L'arbre 40 ou 40'ou le support 76 sera mû par un thermomètre à dilatation de gaz ou d'un autre type, mesurant par exemple la température de l'eau à l'entrée du ou des radiateurs ; la température à leur sortie étant mesurée par un second thermomètre identique au premier, qu'on fera agir sur un différentiel pour commander la came 26 (fig. 1 et 2) ou 56 (fig. 3 et A) ou le support 75 (fig. 5). On pourrait aussi faire d'abord la différence de ces deux températures avec un différentiel et faire agir cette différence sur l'arbre 40 (ou 40') ou le support 76 (fig. 5), comme on l'a expliqué.
On ne sort pas du domaine de l'invention si l'on réalise, en vue du même but, un méeanisme permettant d'effectuer la multipli- cation de deux grandeurs par des moyens équivalents, soit principalement par :
un dispositif comportant un axe tournant sous j'influence de la variable et actionnant. un différentiel à cliquets de solidarisation et de libération grâce à des galets et des cames, le décalage entre les deux cames étant déterminé par la deuxième variable Y ; un moteur à vitesse constante, mais supérienre à la vitesse du compteur de la va riable, moteur à vitesse constante, hydrau- lique, électrique ou autre ;
un appareil de mesure de la variable Y avec ou sans came de proportionnalité, la valeur Y pouvant être elle-même complexe, par exemple in fluencée par la pression et la température, cette deuxième variable Y agissant par l'intermédiaire d'nn deuxième différentiel.
Device for measuring instruments for carrying out multiplication
of two sizes.
The present invention relates to a device for measuring instruments, allowing the mechanical multiplication of two quantities, one of which is proportional to time.
The measurement of certain quantities defined by the product of two or more independent quantities and time, such as for example the calories supplied by a hot water distribution, the volumes corrected for variations in pressure or density, of compressible fluids circulating in a pipe, etc., can be carried out by means of known instruments consisting mainly of:
1 a counter, or device directly integrating the elementary products X. dt, of one of the constituent quantities X, by the infinitely small fractions of the time dt;
2-0 an instantaneous measuring device of the second constituent quantity Y;
3 a mechanism ensuring the following functions:
decomposition into elementary slices,
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duration 1'2Tj of the counter indications;
multiplication of the instantaneous value Y, assumed to be invariable during the period T2-Ti, by the value of the considered slice of
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totalization of elementary products:
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There are different types of these mechanisms. One can, in particular, either totalize the rotations of a ratchet wheel driven by one or more pawls carried by a movable arm rotating about an axis concentrically to the wheel under the action of a motor at constant speed or ' a counter having a speed proportional to the magnitude X, or use a wedging device to ensure the connection between a movable pad driven in rotation, like the preceding pawls, and a smooth disc whose revolutions are totaled, the clutch being, in these two mechanisms, ensured during each revolution, at a variable angle, by means of two concentric cams,
one of them being placed under the control of the instantaneous quantity measuring device
Y and the other fixed.
These mechanisms have certain drawbacks, in particular the following:
1 The ratchet wheel or the movable disc, as well as the totalized timer for the number of revolutions performed, are released periodically during a fraction of the cycle and under the effect of unbalance and vibrations; these mobiles can then turn untimely, which falsifies the indications obtained.
2 The precision of the instrument is a function of the number of teeth of the ratchet wheel, or of the diameter of the smooth disc in the case of the wedging mechanism, and this precision may be considered insufficient when making a small device.
3 The resistive torque offered by these mechanisms to the meter which must drive them is sometimes too great for the latter to not itself have its distorted indications.
The object of the present invention is to remedy these drawbacks.
The means implemented to achieve this goal consist of a device for a measuring instrument making it possible to carry out mechanically the multiplication of two quantities, one of which is proportional to time, the device being characterized by an axis rotating under the influence of a size, and actuating, on the one hand, a differential with ratchets for securing and releasing the sun gear from a final clock movement, on the other hand, a set of two cams tilting a set of rollers, the relative timing of the two cams being determined by a second magnitude, through the intermediary of a second differential, the set of rollers and said pawls being integral and tilting,
thus regulating the release time of the sun gear actuating the clockwork movement, on which the product of the two magnitudes is inscribed.
The invention also relates to the application of this multiplier device to any measuring device.
The accompanying drawing represents, by way of example, three embodiments of the device which is the subject of the invention.
Fig. 1 represents, in perspective, the schematic assembly of the device according to the first embodiment.
Fig. 2 is a schematic perspective view of part of the device, certain parts thereof occupying positions dif ferent from those of the. fig. 1.
Fig. 3 is a schematic perspective view of a second embodiment of the device.
Fig. 4 shows the same elements as those of FIG. 3, but in a different position.
Fig. 5 shows in perspective the schematic assembly of a third embodiment of the device according to the invention.
In fig. 1, we see in 1, a tree moved by a meter measuring a size.
This shaft transmits its movement to the shaft 4 by means of the gears 2 and 3. On the shaft 4 is wedged a satellite 5 of a differential, the two planetary 6 and 7 of which are, as usual, supported by shaft 4, without however being fixed on it.
The sun gear 7 drives, by means of toothed wheels 8 and 9, a totalizing timer 10 of any known type.
Pawls 11 and 12 carried respectively by arms 13 and 14; may be in contact respectively with the edges of the planetary wheels 6 and 7, edges bearing the drive teeth.
These arms 13 and 14 are wedged on a shaft 15 in such a way that when one of the pawls is in engagement with its sun gear, or with the corresponding roehet wheel, the other is completely disengaged from its sun gear or its ratchet wheel. .
On the shaft 15 is also wedged an arm 16 connected by means of a spring 17, to an arm 18 wedged on a shaft 19 on which is fixed a lever ')' '.
The arm 18 can oscillate between stops 20 and 21, which may or may not be adjustable in position.
At each end of the lever 22 are mounted rollers 23 and 24 which can rotate freely on their axis.
Two cams 25 and 26 have projections which can meet respectively and only the rollers 23. and 24. These two cams 25 and 96 are supported by the same shaft 27, but can rotate independently of one another. The cam 26 receives its movement from a shaft 30 by means of a gear 28 and 29. The cam 25 is also moved by the shaft 30, but through a differential 32, 33, 36, the sun gear 32 being engaged with a toothed pinion 331 integral with the cam 25, the sun gear 33 being connected to the shaft 30 by means of a gear 34 and 35.
The satellite 36 of this differential is wedged on a shaft 37 and can occupy any position in the lathe, by means of the toothed wheel 38 and the sector 39 wedged on the shaft 40 or any other known equivalent arrangement.
In the arrangement of FIG. 1, the cams 25 and 26 rotate in the opposite direction of each other as indicated by the arrows. Their speed is there. Likewise, thanks to the judicious choice of the gears for transmitting the movement coming from the shaft 30. They could just as easily turn in the same direction, provided that their speed remains the same and that the ramp of their projection is oriented accordingly.
They are represented as each having only one projection; they could also include any integer, identical for each of them, these projections being regularly distributed over their circumference.
The shaft 30 can be moved either independently of the shaft 1 by a motor, preferably at constant speed, for example, a small synchronous motor, or directly by the counter like the shaft 1.
A shaft 40 is controlled by an instantaneous measuring device of the second constituent quantity Y.
Fig. 2 shows part of the parts of FIG. 1 in a different position, these parts respectively bear the same numbers as in FIG. 1.
The operation of the device is as follows:
Suppose the shaft 30 driven at constant speed in the direction of arrow / 2 by an auxiliary motor; its movement is transmitted, as already indicated, to cams 25 and 26.
When the protrusion of the cam 26 meets the roller 24, the lever 22 occupies the. position shown in. fig. 1.
The lever 18 is pressed on its stop 20 and the pawl 11 is in contact with the sun gear 6 (or possibly with the ratchet wheel to which it may be integral).
The counter drives in the direction indicated by the arrow at a speed proportional to the first quantity X involved in the definition of the final quantity to be measured, the satellite 5 by means of the gears 2 and 3 and of the shaft 4.
The sun gear 6 of the differential being immobilized, as we have just seen by the pawl 1.1, the movement of the planet gear 5 is transmitted to the sun gear 7 and finally to the totalizer timer 10 via the gears 8 and 9.
When, on the contrary, the projection of the cam 25 meets the roller 23, the lever 22 swings abruptly in the opposite direction thanks to the spring 17 and the members which it controls occupy the position shown in FIG. 2. At this moment, it is the pawl 12 which is in contact with its sun gear 7 (or possibly the rock wheel to which it may be integral), and prevents it from turning while the sun gear 6 of the differential is released by the pawl 11.
In this position, the movement of shaft 1, which continues to be driven by the counter, is no longer transmitted to the totalizer 10, which is immobilized indirectly by the pawl 12.
The movement of the shaft 1 is not, however, disturbed since the sun gear 6 can then rotate freely.
It can therefore be seen that the movement of the totalizer 10 takes place in a cyclical fashion, the duration of one cycle being equal to the time taken for one revolution by the cams 25 and 26, rotating at the same speed, if they do not. have only one projection as shown in fig. 1 and 2, or more generally at the time which separates the meeting with the conjugate roller, of the projections of the same cam.
At each cycle, the cogs of the totalizer 10 describe a number of revolutions proportional, on the one hand, to that carried out during this time by the shaft 1 and, on the other hand, to the ratio between the release time of the sun gear 7 and the duration of a cycle.
It is known that the number of revolutions during the duration of a cycle of 1'arbre 1, controlled by the counter, represents the integration during this duration of the elementary products X. dt.
The ratio between the duration of release of the sun gear 7 and the duration of a cycle is equal to the ratio between the offset angle existing between the homologous projections of the cams 25 and 26 and the angle separating two successive projections of the same cam , subject to the correct initial setting of the satellite 36 and the judicious choice of the number of teeth of the gears ensuring the transmission of the movement of the shaft 40. The previous report represents the quantity Y, since the shaft 40 is controlled by the measuring device. this magnitude; however, this device must provide indications proportional to this ei.
Ultimately, we see that the mechanism, coupled with appropriate devices, provides indications proportional to the final quantity to be measured, that is to say to the product.
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or in a given time
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When the quantities X and Y vary little or very slowly, the results given by the mechanism are independent of the duration of the cycles; otherwise, it is in the interest of ensuring that this duration is as short as possible.
As already indicated, the shaft 30 can be moved by the counter driving the shaft 1, as in the known mechanisms; the duration of the cycles is then inversely proportional to the. quantity ', e which can present drawbacks when the quantity Y varies rapidly and according to a nonlinear law; in addition, the resistive torque of all the moving parts connected to the shaft 30 is requested from this counter.
It is also possible, and this is an advantage offered by the device described, to drive this shaft 30 by an auxiliary motor which, although remaining very small, can be dimensioned to make the cams turn, for example, more quickly than before. 25 and 26, which shortens the duration of the cycles and greatly increases the precision of the instrument when the quantities X and especially Y vary rapidly. This does not result in any action detrimental to the accuracy of the counter, since the resistive torque corresponding to the rotation of the cams is not required of it.
Another advantage of the device lies in the fact that the speeds of the shaft 4 and of the shaft 30 can be independent of one another. We can therefore make the shaft 4 turn faster than it has been done in the mechanisms as before, which produces the same effect as an increase in the number of teeth of the ratchet wheel and decreases d 'so much the error due to the uncertainty of a tooth, necessarily existing in the engagement of a pawl on its ratchet wheel.
Note that the increase in speed of the shaft 4 has little influence on the resistance torque of the mechanism, because the main part of this resistance is caused by the movement of cams 25 and 26, including. the speed may be lower than that of shaft 4.
Figs. 3 and 4 show in a different position of the members a second embodiment of the device, figures in which the same parts bear the same numbers as in FIG. 1, but with the indication (').
The pawls 11 ′ and 12 ′ carried respectively by the arms 13 ′ and 14 ′ wedged on the shaft 15 ′, are driven by a lever 51 on which is fixed a roller 53 capable of rotating freely on its axis 52.
This roller 53 can be lifted by the projections of the two identical cams 55 and 56 supported by the same shaft 27 '. One of these cams, 56, receives through the toothed wheels 28 ', 29' the movement of a shaft 30 'and the other, 55, which rotates at the same speed and in the same direction, is driven by the same shaft 3a via a toothed wheel 31 'and a differential 32', 33 ', 36', the toothed wheel 34 ', integral with the sun gear 33' and the toothed wheel 35 ' . The position of the satellite 36 ′ of this differential is controlled, as before, by a shaft 40 ′ by means of the sector 39 ′, the pinion 38 ′ and the shaft 37 ′.
A spring 54 forces the roller 53 to always remain in contact with the cams 55 or 56.
In fig. 3, the roller 53 is lifted and the eliquet 11 is engaged with the sun gear 6 '(or possibly with the ratchet wheel to which it would be integral), the pawl 12' having released the sun gear 7 '(or possibly the ratchet wheel). ratchet wheel which it would be integral with).
In fig. 4, the roller 53 is lowered, so that it is the sun gear 6 'which is released by the pawl 11' while the sun gear 7 'is immobilized by the pawl 12'.
The operation of the device, according to this embodiment, is identical to that of the previous embodiment (fig. 1-2).
The shaft 1 is moved, in the direction of the arrow fl by the counter, at a speed proportional to the (magnitude X. It drives the gears 2 ', 3', the shaft 4 'and the satellite 5' which turns either the sun gear 6 'or the sun gear 7', depending on the position occupied by the pawls 11 'and 12' When it is the sun gear 7 'which is released by its pawl 19t, the totalizer 10' is himself trained.
The cams 515 and 56 rotate at the same speed, in the same direction / 2, under the action either of an auxiliary motor, or of the speedometer itself and can be offset with respect to each other, d 'an angle proportional to the quantity Y thanks to the differential 32', 33 ', 36', under the control of a measuring device sensitive to this quantity, acting by means of the appropriate intermediaries, not shown in the figure, on the tree 40 '.
It follows that the indications of the totalizer 10 are identical to what they were in the first embodiment.
The cams 55 and 56 must here each have a protrusion on a half-circumference, so that their movement is used for only a half-turn. To overcome this drawback, it is possible, as has already been done in known devices, to double the use of cams, to place two rollers such as 53 diametrically; opposites around the cams 55 and. 56 and actuating, by means of any known movement return, the shaft 15 'for controlling the pawls 11' and 12 '.
Fig. 5 shows a schematic view of a third embodiment of the device. We see in 1 ", 2", 3 ", 4" 5 ", 6", 7 "8", 9 ", 10", 11 ", 12", 13! ', 15 ", 16", 17 ", the same parts as those bearing the same numbers without index of the first embodiment (fig. 1 and 2.).
Shaft 1 ", as in this form of execution, is driven by the counter moved by quantity X.
We also see new parts: at 60 a lever oscillating around the shaft 63, between two stops 61 and 62 which may or may not be adjustable in position. At one of its ends, the lever 60 is connected to the lever 16 "by the spring 17"; its other end has the shape of a fork between the branches of which is placed a disc 66 integral with a shaft 64, the direction of which is perpendicular to that of the shaft 63.
On the shaft 64 are also wedged other disks 66 and 67, between which are respectively placed the ends of two levers 69 and 72, oscillating around their respective shafts 70 and 73.
The shaft 70 is carried by a fixed support 75 located on one side of a cam 77.
The shaft 73 is carried by a support 76 located on the face of the cam, opposite to that where the fixed support 75 is placed.
The support 76 can be moved in a plane perpendicular to the shaft 64, concentrated to the latter, under the action of the device for measuring the quantity Y, by means of intermediaries not shown in the figure.
The cam 77 carries on each of its two faces two lateral bosses shown at 78. This cam is concentric with the shaft 64 and rotates in a continuous movement, driven by the counter or by an auxiliary motor by means of intermediaries not shown. in the figure.
The bosses can respectively come into contact with the rollers 68 and 71, capable of rotating freely about their axis located at the outer end of the levers 69 and 72 respectively.
The operation of this form of execution is identical to that of the two preceding ones.
The 5 ", 6", 7 "differential is actuated by the 1" shaft of the meter.
The boss cam 77 is actuated by a constant speed motor or by the counter, as in the other embodiments.
The rollers 68 and 71, the latter fixed on a support 76 actuated by the device which measures Y, are. raised by the bosses 78 and impart to the shaft 64 translational movements in opposite directions (arrows / 4 and f'4); these movements are. transmitted to the pawls 11 "and 12." by the mechanism 60, 61 or 62, 63 and 17 ", the rest of the members operating as in the previous embodiments.
The support 75 of the roller 68 instead of being fixed, as shown in the figure, can be actuated like the support 76, each being integral with a measuring device whose difference in indication gives Y. Also, the two bosses 78 can be carried by two independent wheels 77. In this case, we fall back to the previous embodiments, only the action of the bosses on the rollers being different.
The present invention also relates to the application of the device described, particularly to calorie counters for the distribution of hot water, in which it is a question of establishing the product of the water flow rate by the temperature, or the difference of the inlet and outlet temperature, but also the application to any meter for fluid, material, electricity, pressure, temperature, density, section or variable prices, in which a multiplication is necessary.
By considering only the first case of the above list, that of measuring the calories supplied to the ambient environment by one or more hot water heating radiators, it can be seen that the device described makes it possible to produce a measuring instrument for any quantity defined by the relation:
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The letters of the preceding relation then have the following meaning:
X represents the flow of hot water circulating in the radiator (s):
Y and 1 "respectively represent the temperature of the water entering and leaving the radiator (s).
In this case, shaft 1 or 1 or 1 "of the mechanism described will be driven by a hot water meter of some type; shaft 30 or 30 will be driven either by an auxiliary motor or by by said meter itself.
The shaft 40 or 40 ′ or the support 76 will be moved by a gas expansion thermometer or of another type, for example measuring the temperature of the water at the inlet of the radiator or radiators; the temperature at their outlet being measured by a second thermometer identical to the first, which will be made to act on a differential to control the cam 26 (fig. 1 and 2) or 56 (fig. 3 and A) or the support 75 (fig. . 5). We could also first make the difference between these two temperatures with a differential and make this difference act on the shaft 40 (or 40 ') or the support 76 (FIG. 5), as has been explained.
One does not depart from the field of the invention if one carries out, with a view to the same aim, a mechanism allowing the multiplication of two quantities to be carried out by equivalent means, namely mainly by:
a device comprising an axis rotating under the influence of the variable and actuating. a differential with ratchets for securing and releasing by means of rollers and cams, the offset between the two cams being determined by the second variable Y; a motor at constant speed, but greater than the speed of the counter of the variable, motor at constant speed, hydraulic, electric or other;
a device for measuring the variable Y with or without a proportionality cam, the value Y itself being able to be complex, for example in fluenced by the pressure and the temperature, this second variable Y acting by means of a second differential .