FR2810735A1

FR2810735A1 - Instrument for measuring density of liquid, comprises chamber with sealed walls one of which is connected solidly to mobile part of strain gauge while the other is attached to the fixed portion

Info

Publication number: FR2810735A1
Application number: FR0008260A
Authority: FR
Inventors: Gilles Galichet
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-06-27
Filing date: 2000-06-27
Publication date: 2001-12-28
Also published as: WO2002001187A1; AU2001269230A1

Abstract

The instrument has a chamber (1) with convex upper and lower walls (4) which are connected by vertical links (9,10) and have watertight membranes (6). When immersed in a liquid to be measured, pressure is exerted on the instrument walls. The lower wall transmits this pressure through a rod (14) to the mobile part of a force sensor (12) which has a strain gauge (13). The density is deduced from the force measurements made

Description

La présente invention est relative des perfectionnements apportés aux dispositifs de mesure de la densité ou de la masse volumique d'un liquide chimiquement stable ou en cours de fermentation, contenu dans une enceinte. The present invention relates to improvements made to devices for measuring the density or density of a chemically stable or fermenting liquid contained in an enclosure.

De façon connue, les dispositifs de mesure de masse volumique ou de la densité d'un liquide (densimètres manuels, à débit dérivé, à lame vibrante, à mesure de dégagement gazeux, ... ) présentent de nombreux inconvénients comme leur lecture difficile leur utilisation délicate, leur prix, leur coût d'installation élevés, etc... In known manner, the devices for measuring the density or the density of a liquid (manual hydrometers, derived flow rate, vibrating blade, measurement of gas evolution, etc.) have numerous drawbacks such as their difficult reading delicate use, their price, their high installation cost, etc ...

Pour pallier de tels inconvénients, le Demandeur a proposé un dispositif de mesure de la masse volumique d'un liquide (brevet français n 2 733 318) comportant une enceinte dont chacune des extrémités est obturée par une membrane souple qui coopère par sa surface interne avec un organe de transmission relié à un capteur de force à jauge(s) de contraintes, ladite enceinte étant immergée dans une cuve remplie d'un liquide dont on veut mesurer la masse volumique. To overcome such drawbacks, the Applicant has proposed a device for measuring the density of a liquid (French Patent No. 2,733,318) comprising an enclosure, each of the ends of which is closed by a flexible membrane which cooperates by its internal surface with a transmission member connected to a force sensor with strain gauge (s), said enclosure being immersed in a tank filled with a liquid whose density is to be measured.

Ce densimètre d'entretien simple permet de mesurer la masse volumique d'un liquide quelle que soit sa viscosité. Néanmoins, lorsqu'il s'agit de mesurer un liquide chargé, ce qui est notamment le cas dans le domaine agro- alimentaire, cet appareil présente des zones de rétention où risquent de se loger des impuretés. This simple maintenance densimeter allows you to measure the density of a liquid regardless of its viscosity. However, when it comes to measuring a charged liquid, which is particularly the case in the food industry, this device has retention zones where there is a risk of impurities becoming lodged.

Ce dispositif présente également un inconvénient du fait du positionnement des membranes souples à chacune des extrémités de l'enceinte de mesure. En effet, celles-ci comportent une surface importante exposée aux chocs et aux projections et peuvent ainsi se percer lors du fonctionnement ou de la manipulation de l'appareil. Enfin, cet appareil ne dispose pas de système de protection du capteur de force et ainsi, sous l'effet de surcharges, celui-ci risque de donner indication de lecture erronée de la masse volumique du liquide, voire de se détériorer. This device also has a drawback due to the positioning of the flexible membranes at each of the ends of the measurement enclosure. Indeed, these have a large surface exposed to shocks and projections and can thus be pierced during operation or handling of the device. Finally, this device does not have a force sensor protection system and thus, under the effect of overloads, it may give an indication of erroneous reading of the density of the liquid, or even deteriorate.

La présente invention vise donc ' pallier de tels inconvenients en proposant un dispositif de mesure de la masse volumique d'un liquide qui présente une meilleure résistance aux chocs et aux projections et qui est pourvu d'un dispositif de protection du capteur de force. The present invention therefore aims to 'overcome such drawbacks by proposing a device for measuring the density of a liquid which has better resistance to impacts and splashes and which is provided with a device for protecting the force sensor.

A cet effet, le dispositif de mesure de la masse volumique d'un liquide selon l'invention comprenant une enceinte, étanche au liquide à mesurer, dont chacune des extrémités est obturée par une paroi, ces parois coopérant entre elles par l'intermédiaire d'au moins un organe de liaison, ledit dispositif se caractérise en ce qu'il comporte une pièce de solidarisation reliee à la partie mobile d'un capteur de force à jauge (s) de contraintes et solidaire de l'une desdites parois, la partie fixe du capteur de force demeurant solidaire de ladite enceinte. To this end, the device for measuring the density of a liquid according to the invention comprising an enclosure, impermeable to the liquid to be measured, each of the ends of which is closed by a wall, these walls cooperating with each other by means of '' at least one connecting member, said device is characterized in that it comprises a fastening piece connected to the movable part of a force sensor with strain gauge (s) and secured to one of said walls, the fixed part of the force sensor remaining integral with said enclosure.

D autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description faite ci-après, en référence aux dessins annexés qui en illustrent un exemple de réalisation dépourvu de tout caractère limitatif. Sur les figures la figure 1 est une vue en coupe en élévation frontale, du dispositif selon l'invention ; - la figure 2 est une vue en coupe des membranes surmoulées du dispositif selon la figure 1 ; - la figure 3 est une vue en coupe, en élévation, illustrant un second mode de réalisation du dispositif selon l'invention ; - la figure 4 est une vue en coupe et en élévation illustrant un troisième mode de réalisation du dispositif selon l'invention. Other characteristics and advantages of the present invention will emerge from the description given below, with reference to the appended drawings which illustrate an embodiment thereof devoid of any limiting character. In the figures, Figure 1 is a sectional view in front elevation of the device according to the invention; - Figure 2 is a sectional view of the overmolded membranes of the device according to Figure 1; - Figure 3 is a sectional view, in elevation, illustrating a second embodiment of the device according to the invention; - Figure 4 is a sectional and elevational view illustrating a third embodiment of the device according to the invention.

Si on se réfère à la figure 1 qui représente un mode préféré de réalisation du dispositif de mesure de la densité ou de la masse volumique d'un liquide selon l'invention, on voit que celui-ci comporte essentiellement une enceinte 1 étanche au liquide à mesurer, avantageusement conformée en un tube de section droite notamment circulaire et dont les parois sont rigides. En outre, ces dernières sont constituées à partir d'un matériau conforme réglementations en vigueur dans l'industrie agro-alimentaire, tel que du P.V.C., inox etc... Cette enceinte est recouverte à chacune de ses extrémités 2, 3 d'une paroi 4 de surface égale. De plus, le bord périphérique 5 desdites parois dépasse par rapport à la surface externe l'enceinte 1 en vue de permettre l'installation d'une membrane 6 d'étanchéité entre lesdites parois et ladite enceinte. Ces parois 4 qui représentent la surface sur laquelle s'applique la force engendrée par la pression du liquide dans lequel est immergé le dispositif selon l'invention, sont réalisées de préférence dans un matériau résistant inaltérable, par exemple en plastique ou inox. If reference is made to FIG. 1 which represents a preferred embodiment of the device for measuring the density or density of a liquid according to the invention, it can be seen that it essentially comprises an enclosure 1 impermeable to the liquid to be measured, advantageously shaped into a tube of cross-section, in particular circular, and the walls of which are rigid. In addition, the latter are made from a material conforming to regulations in force in the food industry, such as PVC, stainless steel, etc. This enclosure is covered at each of its ends 2, 3 with a wall 4 of equal surface. In addition, the peripheral edge 5 of said walls exceeds relative to the external surface of the enclosure 1 in order to allow the installation of a sealing membrane 6 between said walls and said enclosure. These walls 4 which represent the surface on which the force generated by the pressure of the liquid in which the device according to the invention is immersed applies, are preferably made of an unalterable resistant material, for example plastic or stainless steel.

Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, les parois 4 possèdent une forme bombée de manière à protéger le dispositif contre des solides pouvant se trouver dans le liquide à mesurer, notamment lorsque celui- ci est chargé. According to an advantageous characteristic of the invention, the walls 4 have a domed shape so as to protect the device against solids which may be present in the liquid to be measured, in particular when the latter is loaded.

Par ailleurs, pour chacune des parois 4, on dispose de façon étanche deux couronnes 7, 8 concentriques dans lesquelles est surmoulée une membrane 6 souple assurant l'étanchéité de 1 ensemble, l'une des couronnes étant disposée sur le bord périphérique de ladite enceinte à 'une de ses extrémités (2, 3), l'autre couronne étant installée sur le bord périphérique 5 inferieur de l'une desdites parois. Ces couronnes sont réalisées de préférence a partir d'une matière polymérisée (plastique, ... ). Furthermore, for each of the walls 4, two concentric rings 7, 8 are provided in a sealed manner in which a flexible membrane 6 is overmolded ensuring the sealing of 1 assembly, one of the rings being disposed on the peripheral edge of said enclosure. at one of its ends (2, 3), the other ring being installed on the lower peripheral edge 5 of one of said walls. These crowns are preferably made from a polymerized material (plastic, ...).

On peut également prévoir une membrane 6 souple qui est placée entre une bride et une contre-bride, 'étanchéité étant assurée par un joint torique. One can also provide a flexible membrane 6 which is placed between a flange and a counter-flange, 'sealing being ensured by an O-ring.

Bien entendu, les couronnes 7, 8 peuvent posséder une forme adaptée à celle de l'enceinte 1 des parois 4 circulaire, carré, rectangulaire, ovale, ... ). Par exemple, dans le cas avantageux d'une enceinte 1 conformée en un tube de section droite circulaire et de parois 4 sphériques, lesdites couronnes sont également circulaires. Of course, the crowns 7, 8 can have a shape adapted to that of the enclosure 1 of the walls 4 circular, square, rectangular, oval, etc.). For example, in the advantageous case of an enclosure 1 shaped as a circular cross-section tube and spherical walls 4, said rings are also circular.

A l'intérieur de l'enceinte, les parois 4 sont reliées entre elles par tout organe de liaison adapté (par exemple, par deux tiges 9, 10) par leur surface interne, de manière à réaliser un équipage mobile de l'ensemble parois et moyens de liaison. Lesdites parois peuvent donc translater ensemble par l'intermédiaire des moyens de liaison, sans frottement et selon un axe longitudinal de ladite enceinte, lesdites parois venant en butée contre les couronnes 7, 8 disposées à chaque extrémité de ladite enceinte. Inside the enclosure, the walls 4 are connected together by any suitable connecting member (for example, by two rods 9, 10) by their internal surface, so as to produce a movable assembly of the wall assembly and connecting means. Said walls can therefore translate together via the connecting means, without friction and along a longitudinal axis of said enclosure, said walls abutting against the crowns 7, 8 disposed at each end of said enclosure.

Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, afin de permettre une translation des parois sans endommager le dispositif de mesure, on prévoit de laisser un jeu de déplacement 11 entre l' des parois 4 et la couronne disposée sur le bord périphérique de ladite enceinte à l'extrémité (2, 3) obturée par cette paroi, ce jeu étant égal ou inférieur au débattement un capteur de force 12 dans ses limites extrêmes de déformation. Ce système a donc pour avantage, en cas de surcharge, de protéger le dispositif par auto-blocage. Bien entendu, ce jeu de déplacement 11 peut être positionné, soit au niveau de la paroi inférieure, soit niveau de la paroi supérieure, ou il peut encore être reparti au niveau des deux parois. According to another advantageous characteristic of the invention, in order to allow a translation of the walls without damaging the measuring device, provision is made to leave a movement clearance 11 between the of the walls 4 and the crown disposed on the peripheral edge of said enclosure at the end (2, 3) closed by this wall, this clearance being equal to or less than the travel, a force sensor 12 within its extreme limits of deformation. This system therefore has the advantage, in the event of an overload, of protecting the device by self-locking. Of course, this movement set 11 can be positioned either at the level of the lower wall or at the level of the upper wall, or it can also be distributed at the level of the two walls.

Par ailleurs, un capteur de force 12 est également installé à l'intérieur de l'enceinte 1. Celui-ci est pourvu jauges de contraintes 13 qui, lorsqu'elles sont soumises à des déformations mécaniques, notamment de compression, torsion, ou de flexion, voient leur impédance varier fonction de l'intensité de ces sollicitations mécaniques. Une pièce de solidarisation 14 reliant mécaniquement ledit capteur de force à la paroi 4 inférieure (ou supérieure) l'enceinte permet de transmettre tout mouvement de translation des parois 4 audit capteur de force. I1 suffit alors d'effectuer un montage électrique adéquat de jauges 13, notamment en pont équilibré ou déséquilibré pour enregistrer les variations d'impédance. Furthermore, a force sensor 12 is also installed inside the enclosure 1. The latter is provided with strain gauges 13 which, when they are subjected to mechanical deformations, in particular of compression, torsion, or bending, see their impedance vary depending on the intensity of these mechanical stresses. A connecting piece 14 mechanically connecting said force sensor to the lower wall (or upper) of the enclosure makes it possible to transmit any translational movement from the walls 4 to said force sensor. I1 then suffices to carry out an adequate electrical assembly of gauges 13, in particular in balanced or unbalanced bridge to record the variations of impedance.

Ainsi, le capteur de force 12 sera soumis à efforts de compression issus des forces opposées engendrées par la pression du liquide sur les parois 4 de l'enceinte 1 et la résultante de ces forces permettra de calculer la masse volumique dudit liquide. En effet, la masse volumique est calculée par l'équation suivante p = R / (H1 x S1 x g - H2 x S2 x g) avec les paramètres suivants - R : résultante des forces s'exerçant sur le capteur de force ; - S1 : surface de l'une des parois 4 ; - S2 : surface de l'autre paroi ; - H1 : hauteur immergée de l'une des parois ; - H2 : hauteur immergée de l'autre paroi ; - p : masse volumique du liquide ; - g : accélération de la pesanteur. Thus, the force sensor 12 will be subjected to compression forces coming from the opposite forces generated by the pressure of the liquid on the walls 4 of the enclosure 1 and the result of these forces will make it possible to calculate the density of said liquid. Indeed, the density is calculated by the following equation p = R / (H1 x S1 x g - H2 x S2 x g) with the following parameters - R: resulting from the forces exerted on the force sensor; - S1: surface of one of the walls 4; - S2: surface of the other wall; - H1: submerged height of one of the walls; - H2: submerged height of the other wall; - p: density of the liquid; - g: acceleration of gravity.

A partir de cette équation, on déduit que si le dispositif est disposé dans un liquide dont on veut déterminer la masse volumique ou la densite, en ayant par hypothèse de construction H1 :;É: HZ et S1 = , la densité est directement proportionnelle à la résultante R. From this equation, we deduce that if the device is placed in a liquid whose density or density we want to determine, by having construction hypothesis H1:; É: HZ and S1 =, the density is directly proportional to the resultant R.

La valeur de cette résultante R est fournie par le capteur de force à jauge(s) de contrainte. Préférentiellement, l'enceinte 1 comporte un orifice 15 pour le passage de l'ensemble des fils 16 d'entrée et de sortie nécessaires à l'alimentation de l'électronique et à 1 exploitation du signal de mesure provenant du capteur de force 12 à jauges de contraintes 13. The value of this resultant R is supplied by the force sensor with strain gauge (s). Preferably, the enclosure 1 includes an orifice 15 for the passage of all of the input and output wires 16 necessary for supplying the electronics and for processing the measurement signal coming from the force sensor 12 to strain gauges 13.

Selon un second mode de réalisation du dispositif et de l'invention (cf. figure 3), on pourra utiliser une membrane 6 souple d'étanchéité appliquée latéralement et disposée entre chaque paroi 4 et chaque extrémité 2, 3 de 'enceinte 1. Dans ce cas, les parois 4 sur lesquelles 'appliquent les forces issues de la pression du liquide à mesurer, ne dépassent pas par rapport à la surface externe de l'enceinte 1. According to a second embodiment of the device and of the invention (cf. FIG. 3), it is possible to use a flexible sealing membrane 6 applied laterally and disposed between each wall 4 and each end 2, 3 of the enclosure 1. In in this case, the walls 4 on which the forces arising from the pressure of the liquid to be measured apply, do not protrude with respect to the external surface of the enclosure 1.

Enfin, selon un troisième mode de réalisation du dispositif objet de l'invention (cf. figure 4), on peut obtenir une mesure de la masse volumique du liquide à profondeur constante. Pour ce faire, l'une des parois 4 dudit dispositif est réalisée à partir d'un flotteur 17 (par exemple, en forme de coupole) qui permet audit dispositif de mesure de flotter dans le liquide à mesurer, la hauteur d'immersion de la paroi inférieure étant donc toujours constante. Finally, according to a third embodiment of the device which is the subject of the invention (cf. FIG. 4), it is possible to obtain a measurement of the density of the liquid at constant depth. To do this, one of the walls 4 of said device is made from a float 17 (for example, in the form of a dome) which allows said measuring device to float in the liquid to be measured, the immersion height of the bottom wall therefore always being constant.

La présente invention telle que décrite précédemment offre de multiples avantages ; notamment, elle propose un dispositif d'entretien simplifié. Par ailleurs, elle dispose d'un système de protection du capteur de force et son étanchéité et sa résistance aux différents chocs se trouvent améliorées par rapport aux densimètres immergés connus de l'art antérieur. The present invention as described above offers multiple advantages; in particular, it offers a simplified maintenance system. Furthermore, it has a force sensor protection system and its sealing and resistance to various shocks are improved compared to the submerged hydrometers known from the prior art.

Il demeure bien entendu que la présente invention n'est pas limitée aux exemples de realisation décrits et représentés ci-dessus, mais qu'elle englobe toutes les variantes.It remains to be understood that the present invention is not limited to the exemplary embodiments described and shown above, but that it encompasses all variants.

Claims

CLAIMS 1 - Device for measuring the density of a liquid comprising enclosure (1), impermeable to the liquid to be measured, each end of which is closed by a wall (4), these walls cooperating with each other by means of at least one connecting member (9, 10), said device being characterized in that it comprises a fastening part (14) connected to the movable part of a force sensor (with gauges) of stresses and integral with the one of said walls, the fixed part of the force sensor remaining integral with said enclosure. 2 - Device according to claim 1, characterized in that for each of the walls (4), there are sealingly two concentric rings (7, 8) in which is molded a flexible membrane (6) ensuring the tightness of the together, one crown being disposed on the peripheral edge of said enclosure at one of its ends (2, 3), 1 other crown being installed on the lower peripheral edge (5) of one of said walls. 3 - Device according to claim 2, characterized in that it comprises a movement clearance (11) between one of the walls (4) crown disposed on the peripheral edge of said enclosure at the end (2, 3) closed by this wall, said clearance being equal to or less than the force sensor deflection within its extreme limits of deformation. 4 - Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the walls (4) have a domed shape so as to protect the device against solids which may be present in the liquid to be measured, in particular when the latter is charged .