Dispositif de pesée piézométrique
La présente invention a pour objet un dispositif de pesée piézométrique dans lequel la force exercée par le poids à mesurer est transmise à un organe de mesure piézométrique par l'intermédiaire d'un fluide.
On connaît divers dispositifs de pesée piézométrique de ce genre comprenant un plateau supportant le poids à mesurer, au moins une enceinte interposée entre le plateau et un bâti, cette enceinte étant emplie d'un fluide, et un appareil relié à l'enceinte pour la mesure de la pression du fluide qu'elle contient.
Ces divers dispositifs présentent généralement divers inconvénients, plus particulièrement en ce qui concerne l'imprécision de la mesure résultant de variations de la position du centre de gravité du plateau chargé par rapport aux surfaces de portée du plateau sur l'enceinte.
La présente invention permet de remédier à cet inconvénient et de réaliser un appareil de pesée piézométrique de charges lourdes pouvant dépasser vingt tonnes, avec une précision remarquable, sans influence des variations de la température ambiante ni de la position du centre de gravité du plateau chargé dans une large limite.
Le dispositif, faisant l'objet de la présente invention, comprend un plateau supportant la charge à peser, au moins une enceinte interposée entre le plateau et un bâti, cette enceinte étant exclusivement emplie par un volume de fluide incompressible inférieur à la capacité maximale de l'enceinte et étant limitée par des parois en un matériau étanche, déformable et inextensible et un appareil relié à l'enceinte pour la mesure de la pression du fluide qu'elle contient, ce dispositif étant caractérisé en ce que l'enceinte repose librement sur le bâti par la partie inférieure, que le plateau repose sur la paroi de l'en- ceinte par au moins deux surfaces de portée, séparées, et que les parties du plateau et de l'enceinte adjacentes à leurs parties en contact sont conformées de manière à permettre un roulement relatif entre ledit plateau et ladite enceinte,
la disposition des surfaces de portée étant choisie de manière que le centre de gravité de l'ensemble formé par le plateau et la charge se trouve entre ces surfaces.
Les enceintes peuvent être au nombre d'au moins deux, au moins un conduit en un matériau étanche et inextensible les faisant communiquer entre elles.
Dans une forme de réalisation, les enceintes peuvent être constituées par au moins deux tuyaux cylindriques fermés à leurs extrémités d'une façon étanche.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution particulière du dispositif objet de l'invention.
La fig. 1 est une vue schématique en coupe du disspositif de pesée dans laquelle la charge P se trouve dans le plan médian transversal;
La fig. 2 est une vue schématique en coupe du même dispositif dans laquelle la charge P est excentrée;
La fig. 3 est une vue en coupe, à échelle agrandie, montrant une forme particulière des surfaces d'appui d'une enceinte respectivement sur le bâti et sur le plateau de charge.
La fig. 4 est une vue en perspective avec arrachement, à échelle réduite, du dispositif de pesée appliqué à un silo de farine.
En se référant plus particulièrement aux fig. 1 et 2, on voit un bâti 1 sur lequel reposent deux enceintes 2a et 2b emplies d'un fluide 3 qu'un conduit 4 met en communication; un appareil 5 de mesure de la pression de ce fluide est relié à ce conduit; sur ces enceintes repose un plateau 6 sur lequel est placé un poids P.
Les enceintes 2a et 2b présentent des parois constituées par un matériau étanche, déformable et pratiquement inextensible pour la capacité limite de pesée du dispositif; ces enceintes peuvent être constituées par deux tuyaux de toile imperméable dont les extrémités sont fermées de façon étanche. Elles contiennent un fluide incompressible tel que de l'eau, additionnée par exemple de glycol pour abaisser le point de congélation; ce liquide a été introduit de telle sorte que les tuyaux ne contiennent pas d'air; le taux de remplissage de ces tuyaux est de l'ordre de 50 /o de leur capacité totale.
Sur les fig. 1 et 2, on a représenté des surfaces d'appui planes pour les plateaux 6 et bâti 1 sur des enceintes 2a et 2b qui auraient, au taux de remplissage de 100O/o, une section cylindrique.
Le plateau chargé 6 a un poids P qui exerce sur les surfaces de portée sur les enceintes 2a et 2b, respectivement deux forces: si le centre de gravité du plateau 6 se trouve dans le plan médian transversal (fig. 1) les deux forces F1 et F2 sont chacune égale à - et les surfaces de portée du plateau: sl sur l'en
2 ceinte 2a et s2. sur l'enceinte 2b sont égales et telles que, en appelant p la pression du fluide dans ces enceintes communiquantes, l'on ait:
P P
p.sl = - et p.s2 = - ou p(sl + s2) = P
2 2
Si le poids P varie, le liquide étant incompressible, les surfaces sl et s2 restent inchangées et seule varie la pression p qui est proportionnelle à P:
la mesure de la pression p donne la valeur de P et l'on peut graduer l'organe de mesure piézométrique en unités de poids, compte tenu de la tare constituée par le plateau.
Si pour un poids P donné, on déplace son point d'application sur le plateau par rapport au plan médian transversal de ce plateau, comme on l'a montré sur la fig. 2, les forces F1 et F2. appliquées sur les
'P sufaces de portée ne sont plus chacune égale à @/2 : la force appliquée sur la surface de portée vers laquelle on a déplacé le poids P augmente et devient
F'2, tandis que l'autre force devient F'1, la somme
F'1 + F'2 restant égale à P.
L'augmentation de la valeur initiale de la force
F2 a pour effet de tendre à faire augmenter la valeur de la pression p du fluide contenu dans l'enceinte correspondante, tandis que la diminution de la valeur initiale de la force F1 a pour effet de tendre à faire diminuer la valeur de la pression p du fluide contenu dans l'autre enceinte.
Les enceintes étant communiquantes, une certaine quantité de fluide passera de l'enceinte surchargée dans l'enceinte déchargée.
I1 en résultera, de par la définition des parties adjacentes aux surfaces de portée, un accroissement de la valeur de la surface s2 qui devient s'2. et une diminution de la valeur de la surface sl qui devient s'1, la pression p restant constante jusqu'à ce que l'on ait:
F'1 F'2
p = et et p = stl s'2 avec p (s'l + s'2) = F'1 + F'2 = P, d'où l'on déduit que la somme des valeurs des surfaces s' 1 et s'2 reste constante et égale à sl + s2.
C'est la raison pour laquelle la définition des parties adjacentes aux surfaces de portée contient l'obligation selon laquelle les parties du plateau et de l'enceinte adjacentes à leurs parties en contact sont conformées de manière à permettre un roulement relatif entre ledit plateau et ladite enceinte.
On peut concevoir, par exemple, une surface plane de portée du plateau sur une enceinte qui, au taux de remplissage de 100o/o, présenterait une section circulaire - ou une surface cylindrique de portée du plateau sur une même enceinte - ou encore toute autre combinaison convenable de ce genre.
Il y a lieu de noter que le déplacement du centre de gravité de l'ensemble formé par le plateau et la charge ne peut être illimité; si, par exemple, ce déplacement était tel que la charge P venait à l'aplomb d'une des surfaces de portée, cette surface porterait toute la charge et l'autre ne porterait plus aucune charge. On aurait alors théoriquement du côté de la surface entièrement déchargée, une enceinte emplie au taux de 100ouzo et une ligne de tangence entre l'appui du plateau et l'enceinte; la mesure de la charge portée serait alors faussée.
Dans la pratique des pesées industrielles, ce cas limite se trouve écarté, les décentrages des charges étant généralement assez faibles.
On conçoit aisément que l'on puisse d'ailleurs influer sur le décentrage du centre de gravité pour un même déplacement de la charge portée par le plateau en utilisant un plateau de poids relativement élevé par rapport à celui de la charge.
En particulier, lorsqu'il s'agit de peser des camions sur une bascule utilisant le dispositif décrit, on aura intérêt à employer un plateau relativement très lourd, de telle sorte que l'appareil pourra admettre sans erreur de mesure un décentrage du camion par rapport au plateau de pesée.
Par ailleurs, il y a lieu de noter l'influence des formes et de la valeur des surfaces de portée ainsi que celle du taux de remplissage des enceintes sur la capacité limite du dispositif de pesée. Cette capacité limite est notamment atteinte lorsque l'une des surfaces de portée du plateau vient en butée inférieure ou supérieure; la butée inférieure correspond à l'absence de fluide entre les parois de l'enceinte comprises entre le bâti et la surface de portée du plateau; la butée supérieure correspond à un remplissage au taux de 100 /o d'une enceinte pour laquelle la section droite de cette enceinte montre un point de tangence des surfaces de portée.
En ce qui concerne les formes, il est bien évident qu'une surface de portée du plateau possédant une courbure trop prononcée aura pour effet d'aboutir trop rapidement à la butée inférieure ci-avant définie.
En ce qui concerne la valeur des surfaces de portée, il est non moins évident que, la valeur de la surface sl d'une enceinte allant en augmentant avec le déplacement du centre de gravité du plateau chargé, la capacité limite du dispositif de pesée sera atteinte lorsque la valeur de la surface de portée sl ne pourra plus augmenter, par exemple si la surface de portée du plateau présentait une largeur insuffisante ; à titre d'exemple, en considérant en section droite une portée plane du plateau sur une enceinte qui, au taux de remplissage de 100 lu/,, présenterait une section cylindrique de rayon R, la capacité maximale du dispositif sera obtenue avec une surface de portée du plateau d'une largeur au moins égale à xR.
En ce qui concerne enfin l'influence du taux de remplissage sur la limite de capacité du dispositif de pesée, cette influence ressort nettement des indications qui précèdent sur les positions de butée inférieure et supérieure: en effet un taux de remplissage insuffisant aurait pour effet de provoquer une butée inférieure pour une valeur du déplacement du centre de gravité de la charge qui pourrait être inférieure à celle qui pourrait se produire en pratique - et un taux de remplissage trop important aurait pour effet de provoquer une butée supérieure pour une telle valeur de déplacement de ce centre de gravité.
En pratique, le taux de remplissage le plus favorable est généralement un peu supérieur à 50 /o.
On a représenté sur la fig. 3 une forme avantageuse des surfaces de portée sur l'enceinte du plateau et du bâti. Entre le bâti 1 et l'enceinte 2a est intercalée une pièce support la de forme légèrement convexe. De même, entre cette enceinte et le plateau 6, est intercalée une pièce support 6a de même forme.
Sur la fig. 4 on a représenté une application du dispositif de pesée à un silo, par exemple de farine.
On voit, reposant sur un bâti 10, deux fers en I référencés 1 la et 1 lb, sur lesquels reposent deux enceintes 12a et 12b incomplètement emplies d'un fluide incompressible 13.
Un conduit 14 fait communiquer entre elles les enceintes 1 2a et 1 2b et un organe 15 de mesure piézométrique est relié à ce conduit.
Un silo 16 prend appui sur les enceintes 12a et 12b par des blocs 16a et 16b solidaires du silo.
Celui-ci comporte une manche de remplissage 17 et un cône de vidange 18 muni d'une manche 19.
On a représenté la masse de farine sous la forme d'une pyramide excentrée 20. Cette masse de farine, s'accumulant sous l'effet du chargement supérieur par la manche 17, ne se trouve pas généralement parfaitement centrée, mais on a vu, par la description qui précède, que le décentrage relativement faible n'a aucune influence sur la lecture du poids effectuée au moyen de l'organe de mesure piézométrique.