FR3093563A1 - système de détection d’un flux de produit fluide ou pâteux par un transducteur statique et circuit de lubrification en graisse associé - Google Patents
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Abstract
Un système de détection (24) d’un flux de produit fluide ou pâteux comporte : un corps rigide (26) dans lequel est formé un conduit (29) tubulaire de passage du flux de produit fluide ou pâteux, délimitant un milieu ambiant de mesure, et un transducteur de mesure (32) statique apte à capter et convertir en signal électrique des variations d’une grandeur physique variant au passage du flux de produit fluide ou pâteux. Le transducteur statique est positionné dans le conduit (29). Le corps (26) comporte deux tronçons (27, 28) séparés, chacun des deux tronçons formant une portion tubulaire du conduit tubulaire (29), les deux tronçons (27, 28) étant fixés l’un à l’autre, le système de détection comportant un support (30) supportant le transducteur de mesure (32) et positionné entre les deux tronçons (27, 28). (Figure de l’abrégé : Fig. 3)
Description
Domaine technique de l’invention
L’invention se rapporte à la détection d’un flux de produit fluide ou pâteux, et de façon non exclusive à un détecteur de lubrification, destiné à être placé dans un circuit de lubrification d’un ou plusieurs composants à lubrifier, et notamment dans un circuit de lubrification destiné à alimenter en lubrifiant les composants à lubrifier de façon intermittente. Elle est particulièrement adaptée à un circuit de lubrification destiné à alimenter en graisse des composants à lubrifier.
Certains composants d’installations industrielles, de machines ou de véhicules nécessitent une lubrification en graisse. Une telle lubrification est réalisée de façon intermittente, par exemple à intervalles réguliers ou bien en fonction de paramètres d’utilisation du composant (durée d’utilisation, température…) ou de paramètres environnementaux (température ambiante). Elle peut être réalisée par une intervention manuelle locale d’un opérateur de maintenance injectant de la graisse dans le composant, ou de façon distante et le cas échéant automatisée, par l’intermédiaire d’un circuit de lubrification, dans lequel peut circuler de la graisse depuis un réservoir jusqu’au composant à lubrifier.
Un tel circuit nécessite des détecteurs pour déterminer si le passage de fluide, en l’occurrence le passage de graisse, vers le composant à lubrifier, a bien eu lieu. Les causes de dysfonctionnement de la lubrification peuvent en effet être nombreuses : rupture du conduit de graissage, bouchon dans le circuit, panne de pompe, erreur humaine, etc... Les solutions couramment retenues pour détecter un passage de graisse mettent en œuvre une pièce mobile dans le conduit de circulation de la graisse, cette pièce mobile étant rappelée vers une position de repos par un ressort, et entraînée par la graisse vers une position active au moment de l’écoulement, le déplacement de cette pièce étant détecté par tout moyen approprié, et notamment par détection électromagnétique. Mais des dispositions doivent alors être prises pour parfaitement contrôler le mouvement de la pièce mobile, et notamment son retour à la position de repos, quel que soit l’état de la graisse, produit pâteux dont les propriétés mécaniques sont fortement variables avec la température. Ces dispositions amènent à une sophistication qui rend onéreux les détecteurs utilisant le déplacement d’une pièce dans le flux de graisse.
On connaît par ailleurs des systèmes de mesure d’un flux de produit fluide, comportant un ou plusieurs sondes de mesure statiques, c’est-à-dire sans pièce en mouvement, disposées dans un conduit de passage du produit fluide. Il a été ainsi proposé, dans le document US2017/0254686, de positionner au moins une thermistance de mesure dans un conduit. La thermistance de mesure est fixée sur une plaque de circuit imprimé positionnée à l’intérieur d’une sonde métallique ayant la forme générale d’une vis creuse, pourvue d’un filetage, qui est introduite dans le conduit par un trou radial également fileté. Le positionnement du thermistor, et notamment son orientation par rapport à l’axe de l’écoulement du fluide dans le conduit, est toutefois difficile à maîtriser avec une fixation par vissage. Le volume intérieur cylindrique offert par une sonde devant être vissée dans le trou radial du conduit est faible et impose une miniaturisation importante des composants électroniques.
L’invention vise à remédier aux inconvénients de l’état de la technique et à proposer une détection d’un flux de produit fluide ou pâteux, notamment un flux de graisse, qui s’affranchisse de pièces mobiles et soit facile à industrialiser.
Pour ce faire est proposé, selon un premier aspect de l'invention, un système de détection d’un flux de produit fluide ou pâteux, comportant : un corps rigide dans lequel est formé un conduit tubulaire de passage du flux de produit fluide ou pâteux, délimitant un milieu ambiant de mesure, et un transducteur de mesure statique apte à capter et convertir en signal électrique des variations d’une grandeur physique variant au passage du flux de produit fluide ou pâteux, le transducteur statique étant positionné dans le conduit. Le corps comporte deux tronçons séparés, chacun des deux tronçons formant une portion tubulaire du conduit tubulaire, les deux tronçons étant fixés l’un à l’autre. Le système de détection comportant un support supportant le transducteur de mesure et positionné entre les deux tronçons. Le positionnement du support entre les deux tronçons permet une maîtrise de la position, et notamment de l’orientation de la thermistance de mesure, dans le conduit.
Suivant un mode de réalisation particulièrement avantageux, le support est une plaque. Les surfaces de référence pour le positionnement relatif du support et des deux tronçons du corps sont planes. Suivant un mode de réalisation, le support est une carte de circuit imprimé. Le support a donc une double fonction mécanique et électrique.
Suivant un mode de réalisation, le support comporte au moins une lumière de passage positionnée dans le conduit pour permettre le flux de produit fluide ou pâteux. De préférence, on prévoit au moins deux lumières de passage entre lesquelles est positionnée la thermistance de mesure, de sorte que la thermistance de mesure soit positionnée de façon centrale dans le flux de produit fluide ou pâteux.
Suivant un mode de réalisation, le système de détection comporte en outre un ensemble d’un ou plusieurs joints d’étanchéité positionnés entre le support et chacun des deux tronçons du corps . De préférence, l’ensemble d’un ou plusieurs joints d’étanchéité comporte au moins un joint annulaire entourant le conduit tubulaire, et de préférence au moins deux joints annulaires entourant le conduit tubulaire, un des deux joints annulaires étant positionné entre chacun des deux tronçons du corps et le support, les deux joints annulaires ayant de préférence des dimensions ou des rigidités différentes. Le ou les joints annulaires peuvent être des joints toriques. Suivant un mode de réalisation, l’ensemble d’un ou plusieurs joints d’étanchéité comporte au moins un premier joint d’appui, pincé entre le support et un premier des deux tronçons, le support n’ayant pas de contact direct avec le premier des deux tronçons. L’écrasement du joint d’appui permet d’assurer l’étanchéité, alors qu’un jeu fonctionnel est ménagé entre le support et le premier tronçon. De préférence, le support comporte au moins une gorge annulaire de positionnement entourant le joint d’appui et dans laquelle pénètre une portion d’extrémité annulaire du premier des deux tronçons. La portion annulaire d’extrémité du premier des deux tronçons et la gorge annulaire de positionnement forment ensemble une chicane qui s’oppose à une migration du joint d’appui sous l’effet de la pression régnant dans le conduit, et contribue le cas échéant au maintien du support.
De préférence, l’ensemble d’un ou plusieurs joints d’étanchéité comporte au moins un deuxième joint d’appui, pincé entre le support et un deuxième des deux tronçons, le support n’ayant pas de contact direct avec le deuxième des deux tronçons. Le jeu fonctionnel de montage entre le support et les deux tronçons est alors réparti entre le support et chacun des deux tronçons.
Alternativement, on peut prévoir que le support est en appui direct contre le deuxième des deux tronçons. Le jeu fonctionnel de montage est alors constitué entre le support et le premier des deux tronçons.
Suivant un mode de réalisation, le système de détection comporte en outre une pièce intermédiaire guidée en translation par rapport au corps parallèlement à un axe du conduit tubulaire, la pièce intermédiaire étant disposée entre un joint de l’ensemble d’un ou plusieurs joints d’étanchéité et l’un des tronçons du corps, ledit joint étant en appui contre le support, la pièce intermédiaire étant mise en appui contre le joint par un élément élastique, le support étant au contact de la pièce intermédiaire et de l’autre des tronçons du corps. Le jeu fonctionnel de montage est alors absorbé par le mouvement de la pièce intermédiaire, l’élément élastique assurant une pression de maintien maîtrisée sur le support.
En pratique, on peut prévoir qu’au moins un des deux tronçons du corps comporte au moins une portée radiale de maintien d’un joint de l’ensemble d’un ou plusieurs joints d’étanchéité; une telle portée est destinée à empêcher un échappement du joint sous l’effet de la pression régnant dans le conduit.
Suivant un mode de réalisation, le transducteur de mesure statique est un transducteur thermoélectrique de mesure, de préférence une thermistance de mesure.
Dans la mesure où les variations de température observées dans le conduit peuvent être liées au passage d’un flux de produit fluide ou pâteux, mais également à une variation de la température ambiante, on prévoit le support est positionné de manière telle qu’une partie intérieure du support est positionnée dans le conduit et supporte le transducteur de mesure et qu’une partie extérieure du support est située hors du conduit, et en ce qu’il comporte en outre un transducteur thermoélectrique de compensation positionné dans un milieu ambiant de référence à l’extérieur du conduit et supporté par la partie extérieure du support. Le cas échéant, la partie intérieure du support peut comporter un amincissement localisé au niveau du transducteur de mesure, pour minimiser l’inertie thermique. De préférence, le système de détection comporte en outre un circuit électronique de mesure intégrant le transducteur thermoélectrique de mesure et le transducteur thermoélectrique de compensation. Le transducteur thermoélectrique de compensation est ainsi à même de suivre les variations de la température ambiante d’un milieu de référence, ce qui permet par un traitement judicieux des signaux de discriminer les variations du signal électrique du transducteur thermoélectrique de mesure qui sont liées au passage du produit fluide ou pâteux ce celles qui sont liées aux fluctuations de la température ambiante. De préférence, le corps comporte une cavité de logement du transducteur thermoélectrique de compensation, sans communication fluidique avec le conduit, et constituant le milieu ambiant de référence, la cavité de logement étant de préférence fermée.
Le système de détection est particulièrement adapté à une graisse et à un conduit de graissage apte à être intégré à un circuit de lubrification en graisse d’un ensemble d’un ou plusieurs composants mécaniques d’une installation industrielle, d’une ou plusieurs machines ou d’un véhicule.
Suivant un autre aspect de l'invention, celle-ci a trait à un circuit de lubrification en graisse d’un ensemble d’un ou plusieurs composants d’une installation industrielle, d’une ou plusieurs machines ou d’un véhicule, comportant un système de détection tel que décrit précédemment, le conduit de graissage du système de détection étant intégré au circuit de lubrification en graisse.
Suivant un autre aspect de l’invention, est proposé un système de détection d’un flux de produit fluide ou pâteux, comportant :
- une thermistance de mesure ayant un coefficient de température négatif, la thermistance de mesure étant apte à être positionnée dans un milieu ambiant de mesure ayant une température ambiante donnée et à présenter, par rapport au milieu ambiant de mesure, une résistance thermique qui varie en fonction de la présence ou de l’absence d’un flux de produit fluide ou pâteux dans le milieu ambiant de mesure,
- un circuit de détection de variations temporelles d’une différence de potentiel de mesure entre une borne de la thermistance de mesure et un potentiel de référence, et
- un circuit d’alimentation de la thermistance de mesure régulé en courant, piloté par un dipôle électrique de compensation comportant une ou plusieurs thermistances de compensation ayant un coefficient de température négatif identique branchées en série ou en parallèle, la ou les thermistances de compensation étant aptes à être positionnées dans un milieu ambiant de référence à la température ambiante donnée, de manière à délivrer un courant d’alimentation de la thermistance de mesure ayant une intensité qui est inversement proportionnelle à la résistance du dipôle électrique de compensation.
La puissance dissipée dans la thermistance de mesure peut être exprimée comme une puissance électrique fonction de la résistance électrique de la thermistance de mesure. Elle peut également être exprimée comme une puissance thermique fonction de la résistance thermique entre la thermistance de mesure et le milieu ambiant. Ainsi, les variations de résistance thermique lors des variations du flux de produit fluide ou pâteux se traduisent par des variations de tension électrique aux bornes de la thermistance de mesure. Mais la résistance électrique d’une thermistance varie exponentiellement avec l’inverse de la température ambiante. Utiliser une thermistance de mesure sans compensation thermique n’est donc pas réalisable en pratique, car la sensibilité de la mesure diminue fortement lorsque la température augmente.
La compensation selon l’invention vise à moduler le courant d’alimentation de la thermistance de mesure en vue de stabiliser en fonction de la température la différence de potentiel entre la borne de la thermistance de mesure et le potentiel de référence. En choisissant un circuit d’alimentation piloté par une ou plusieurs thermistances de compensation, on réalise cette compensation de manière particulièrement simple.
De préférence, le coefficient de température négatif de la thermistance de mesure et le coefficient de température négatif de la ou les thermistances de compensation sont appariés de manière telle que, dans une plage de la température ambiante donnée comprise entre -40°C et 105 °C, la différence entre la tension de mesure constatée pour une première valeur de la résistance thermique et la tension de mesure constatée pour une deuxième valeur de la résistance thermique comprise entre 20% et 90% de la première valeur de la résistance thermique, est en valeur absolue comprise entre 50% et 150% de la différence entre la tension de mesure constatée à 25°C pour la première valeur de la résistance thermique et la tension de mesure constatée à 25°C pour la deuxième valeur de la résistance thermique . En particulier, cette performance peut être obtenue lorsque le coefficient de température négatif βMde la thermistance de mesure et le coefficient de température négatif βCde la ou les thermistances de compensation sont appariés de telle sorte que :
De préférence :
De préférence : Suivant un mode de réalisation de l’invention, le circuit de détection de variations d’une différence de potentiel de mesure entre une borne de la thermistance de mesure et un potentiel de référence est un circuit différentiateur, de préférence de premier ordre
Pour une mise en œuvre pratique, on peut notamment prévoir en outre un circuit auxiliaire d’amplification de la différence de potentiel de mesure, comportant au moins une thermistance d’amplification ayant un coefficient de température négatif, la thermistance d’amplification étant apte à être positionnée dans le milieu ambiant de référence, le circuit auxiliaire d’amplification ayant un rapport d’amplification variant linéairement en fonction de la résistance de la thermistance d’amplification.
Suivant un mode de réalisation, le système de détection comporte en outre un conduit de passage du flux de produit fluide ou pâteux, délimitant le milieu ambiant de mesure dans lequel est positionnée la thermistance de mesure, et un support extérieur au conduit, sur lequel est positionnée la thermistance de compensation, le support extérieur étant couplé thermiquement au conduit. De préférence, le produit fluide ou pâteux est une graisse, et le conduit est un conduit de graissage apte à être intégré à un circuit de lubrification en graisse d’un ensemble d’un ou plusieurs composants mécaniques d’une installation industrielle, d’une ou plusieurs machines, ou d’un ou plusieurs organes de véhicule
Suivant un autre aspect de l'invention, celle-ci a trait à un circuit de lubrification en graisse d’un ensemble d’un ou plusieurs composants d’une installation industrielle, d’une ou plusieurs machines, ou d’un ou plusieurs organes de véhicule, comportant un système de détection tel que décrit précédemment, le conduit de graissage du système de détection étant intégré au circuit de lubrification en graisse.
Suivant un autre aspect de l’invention, celle-ci a trait à une méthode de détection d’un flux de produit fluide ou pâteux, comportant :
- un positionnement d’une thermistance de mesure ayant un coefficient de température négatif, dans un milieu ambiant de mesure ayant une température ambiante donnée, la thermistance de mesure étant apte à présenter, par rapport au milieu ambiant de mesure, une résistance thermique qui varie en fonction de la présence ou de l’absence d’un flux de produit fluide ou pâteux dans le milieu ambiant de mesure, et
- une mesure d’une variation temporelle d’une différence de potentiel de mesure entre une borne de la thermistance de mesure et un potentiel de référence,
- un positionnement d’un dipôle électrique comportant une ou plusieurs thermistances de compensation ayant un coefficient de température négatif identique branchées en série ou en parallèle, dans un milieu ambiant de référence à la température ambiante donnée, et
- une alimentation de la thermistance de mesure par un courant d’alimentation régulé ayant une intensité qui est inversement proportionnelle à la résistance électrique du dipôle de compensation.
De préférence, le coefficient de température négatif de la thermistance de mesure et le coefficient de température négatif de la ou les thermistances de compensation sont appariés de manière telle que dans une plage de la température ambiante donnée comprise entre -40°C et 105 °C, la différence entre la tension de mesure constatée pour une première valeur de la résistance thermique et la tension de mesure constatée pour une deuxième valeur de la résistance thermique comprise entre 20% et 90% de la première valeur de la résistance thermique, est en valeur absolue comprise entre 50% et 150% de la différence entre la tension de mesure constatée à 25°C pour la première valeur de la résistance thermique et la tension de mesure constatée à 25°C pour la deuxième valeur de la résistance thermique . En particulier, cette performance peut être obtenue lorsque le coefficient de température négatif βMde la thermistance de mesure et le coefficient de température négatif βCde la ou les thermistances de compensation sont appariés de telle sorte que :
De préférence :
De préférence :
Suivant un mode de réalisation de l’invention, la méthode comporte en outre une amplification de la différence de potentiel de mesure avec un rapport d’amplification variant linéairement en fonction de la résistance d’au moins une thermistance d’amplification positionnée dans le milieu ambiant de référence.
Pour une mise en œuvre pratique, on peut notamment prévoir que le milieu ambiant de mesure est délimité par un conduit de passage du flux de produit fluide ou pâteux, le positionnement de la thermistance de mesure étant fait dans le conduit, le positionnement de la ou les thermistances de compensation étant fait sur un support extérieur au conduit et couplé thermiquement au conduit. De préférence, le produit fluide ou pâteux est une graisse, et le conduit est un conduit de graissage intégré à un circuit de lubrification en graisse d’un ensemble d’un ou plusieurs composants d’une installation industrielle, d’une ou plusieurs machines ou d’un ou plusieurs organes de véhicule.
Suivant un autre aspect de l'invention, celle-ci a trait à Méthode de lubrification en graisse d’un ensemble d’un ou plusieurs composants d’une installation industrielle, d’une ou plusieurs machines ou d’un ou plusieurs organes de véhicule, dans laquelle on détecte un passage de graisse dans un conduit de graissage d’un circuit de lubrification de l’ensemble d’un ou plusieurs composants par la méthode de détection précédemment décrite.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront à la lecture de la description qui suit, en référence aux figures annexées, qui illustrent :
, un schéma simplifié d’un circuit de lubrification en graisse d’un ensemble de composants mécaniques ;
, une vue en coupe d’un système de détection de passage de graisse intégré au circuit de lubrification de la figure 1.
, une vue en coupe d’un détail du système de détection de passage de graisse de la figure 2 ;
, une vue éclatée du système de détection de passage de graisse de la figure 2 ;
, une vue en coupe d’un détail d’un système de détection de passage de graisse suivant un deuxième mode de réalisation de l’invention, intégré au circuit de lubrification de la figure 1 ;
, une vue en coupe d’un détail d’un système de détection de passage de graisse suivant un troisième mode de réalisation de l’invention, intégré au circuit de lubrification de la figure 1 ;
, une vue en coupe d’un détail d’un système de détection de passage de graisse suivant un quatrième mode de réalisation de l’invention, intégré au circuit de lubrification de la figure 1 ;
, une vue en coupe d’un détail d’un système de détection de passage de graisse suivant un cinquième mode de réalisation de l’invention, intégré au circuit de lubrification de la figure 1 ;
, un schéma simplifié d’un premier mode de réalisation d’un circuit électronique du système de détection de passage de graisse de la figure 2 ;
, un graphe illustrant en abscisse la température ambiante et en ordonnée les variations de la tension aux bornes d’une résistance de mesure du circuit électronique de la figure 9 ;
, un schéma simplifié d’un circuit d’amplification pouvant être optionnellement ajouté au circuit électronique de la figure 9 ;
, un schéma simplifié d’un deuxième mode de réalisation d’un circuit électronique du système de détection de passage de graisse de la figure 2 ;
, un schéma simplifié d’un troisième mode de réalisation d’un circuit électronique du système de détection de passage de graisse de la figure 2.
Pour plus de clarté, les éléments identiques ou similaires sont repérés par des signes de référence identiques sur l’ensemble des figures.
description DÉTAILLÉE de modes de réalisation
Sur la figure1est illustré de façon schématique et simplifiée un circuit10de lubrification en graisse d’un ensemble d’un ou plusieurs composants mécaniques12d’une installation industrielle, d’une ou plusieurs machines ou d’un ou plusieurs organes de véhicule. Le circuit10comporte notamment un réservoir de lubrifiant14, une pompe16, des conduits centraux de distribution de lubrifiant18reliant la pompe16à des électrovannes de distribution20, et des conduits terminaux22d’alimentation en graisse des composants à graisser12, situés pour certains au moins en aval des électrovannes20. Certains aux moins des conduits18,22du circuit de lubrification, notamment certains des conduits terminaux22ou, le cas échéant, des conduits centraux18, sont équipés de systèmes de détection de passage de graisse24.
Le système de détection de passage de graisse24, illustré en détail sur les figures2à4, comporte un corps rigide26, par exemple métallique, constitué de deux tronçons tubulaires27,28fixés l’un à l’autre bout à bout par tout moyen approprié, par exemple par frettage, collage ou vissage, et délimitant ensemble un conduit tubulaire29de passage de la graisse, venant s’insérer dans la partie du circuit de lubrification10que l’on souhaite surveiller. Entre les deux tronçons27,28du corps rigide26est intercalée une carte de circuit imprimé30, par exemple en forme de disque, présentant le cas échéant des méplats ou d’autres formes coopérant avec des formes complémentaires du corps rigide26de façon à assurer une indexation angulaire de la carte de circuit imprimé30lors de son montage, et empêcher sa rotation. Une partie intérieure31de la carte de circuit imprimé30 est disposée à l’intérieur du conduit de passage de la graisse29et supporte un transducteur thermoélectrique de mesure, constitué ici par une thermistance de mesure32. Une ou plusieurs lumières33sont formées dans la partie centrale31de la carte de circuit imprimé30, pour permettre le passage de la graisse. Une partie extérieure34de la carte de circuit imprimé30, située hors du conduit de passage de graisse29, pénètre dans une cavité35du corps26, où elle supporte un transducteur de compensation constitué par une thermistance de compensation36. L’étanchéité est réalisée par des joints toriques37,38, disposés sur les deux faces de la plaque de circuit imprimé30, en appui radial contre des portées cylindriques39,40formées dans les deux tronçons27,28du corps, afin d’empêcher une expulsion des joints37,38par la pression. La carte de circuit imprimé3 0est ainsi pincée entre les joints toriques37,38, en appui contre l’un27des deux tronçons du corps26et sans contact avec l’autre tronçon28. Un jeu fonctionnel est ainsi maintenu entre la carte de circuit imprimé30et le tronçon28. La carte de circuit imprimé30est de préférence pourvue d’une gorge annulaire de positionnement42, dans laquelle pénètre une portion d’extrémité annulaire44du tronçon28, cette portion d’extrémité44constituant l’appui radial40ainsi qu’une chicane annulaire empêchant la migration du joint d’appui38hors de son logement sous l’effet de la pression régnant dans le conduit29. Les deux joints toriques37,38peuvent être identiques. Toutefois, et de manière préférentielle, le joint d’appui38présente une rigidité supérieure au joint torique37, ce dernier étant destiné à s’écraser pour permettre un contact entre la carte de circuit imprimé30et le tronçon27alors que la déformation du joint d’appui38n’amène pas de contact entre la carte de circuit imprimé et le tronçon28. Le système de détection est complété par un conduit de lumière45débouchant dans le conduit29pour permettre un contrôle visuel du passage de graisse, et par un connecteur46reliant la carte de circuit imprimé30à l’extérieur.
En variante, et suivant le mode de réalisation de la figure5, l’un des joints d’étanchéité, en l’occurrence le joint38situé du côté de la carte de circuit imprimé30sans contact avec le corps rigide26, présente un diamètre plus important que l’autre joint37, également pour assurer une bonne maîtrise du contact unilatéral de la carte de circuit imprimé34avec le corps rigide26.
Suivant la variante de la figure6, l’une et/ou l’autre des portées cylindriques39,40peuvent être constituées par des flancs de gorges47,48formées dans les tronçons27,28du corps rigide26.
Suivant la variante de la figure7, on peut prévoir que la carte de circuit imprimé30n’ait aucun contact avec le corps rigide26, auquel cas on prévoit des gorges annulaires41,42sur les deux faces de la carte de circuit imprimé30, et des portions d’extrémité annulaires43,44sur les deux tronçons27,28du corps rigide26, de manière à former des chicanes empêchant l’échappement des joints d’appui37,38.
Suivant le mode de réalisation de la figure8, le système de détection de passage de graisse24comporte une pièce intermédiaire49entre le premier tronçon27du corps rigide26et la plaque de circuit imprimé, et un élément élastique, ici une rondelle déformable50, disposé entre le premier tronçon27et la pièce intermédiaire pour pousser la pièce intermédiaire49axialement au contact de la plaque de circuit imprimé30avec une pression de contact maîtrisée. Un joint torique51assure l’étanchéité entre le premier tronçon du corps rigide26et la pièce intermédiaire49. Cette configuration offre l’avantage de ne pas nécessiter de gorges annulaires41,42pour le maintien des joints toriques37,38.
Suivant une variante non illustrée des modes de réalisation précédents, on peut prévoir à l’interface entre la plaque de circuit imprimé30et l’un et/ou l’autre des joints d’étanchéité37,38une gorge annulaire de positionnement du joint, formée dans l’épaisseur de la plaque de circuit imprimé30.
Sur la figure9est illustré un circuit électronique50du système de détection de passage de graisse24selon un premier mode de réalisation de l’invention.
Ce circuit50est réalisé sur la plaque de circuit imprimé30et comporte la thermistance de mesure32, disposée à l’intérieur du conduit29, un circuit52d’alimentation de la thermistance de mesure en courant régulé, et un circuit54de détection de variations temporelles d’une différence de potentiel de mesure entre une borne de la thermistance de mesure32et un potentiel de référence56.
Le circuit d’alimentation52comporte une source de tension56délivrant une différence de potentielle positiveV C entre une borne de la thermistance de compensation36et une entrée non inverseuse d’un amplificateur opérationnel58, dont l’entrée inverseuse est branchée sur l’autre borne de la thermistance de compensation36. La sortie du transistor opérationnel est reliée à la base d’un transistor bipolaire PNP60, dont l’émetteur est relié à l’entrée inverseuse de l’amplificateur opérationnel, et le collecteur alimente la thermistance de mesure32, reliée par ailleurs au potentiel de référence.
La boucle de rétroaction au travers de la base et de l’émetteur du transistor bipolaire60entre sortie et entrée inverseuse de l’amplificateur opérationnel58impose, aux bornes de la thermistance de compensation36, le maintien de la tension constanteV C , de sorte que le courant traversant la thermistance de compensation36et alimentant l’émetteur du transistor bipolaire60a une intensitéI C qui ne varie qu’en fonction d’une variable, à savoir la résistanceR C de la thermistance de compensation36.
Le transistor bipolaire60a un gain en courant élevé, de sorte que le courant de collecteur et le courant d’émetteur sont sensiblement égaux. Il s’ensuit que l’intensitéI M du courant traversant la thermistance de mesure32est inversement proportionnelle à la résistance de la thermistance de compensation36et que, par suite, la tensionV M aux bornes de la thermistance de mesure32est proportionnelle au rapport des résistances de la thermistance de mesure32et de la thermistance de compensation36.
La résistance électrique de la thermistance de mesure32est caractérisée par une résistance électrique à une température de référenceT 0de 300K et une sensibilité , et varie en fonction de la température absolue T de la thermistance suivant une loi du type :
De façon similaire, la résistance électrique de la thermistance de compensation36est caractérisée par une résistance électrique à la températureT 0et une sensibilité , et varie en fonction de la température absolue T de la thermistance suivant une loi du type :
La puissance électriqueP M dissipée dans la thermistance de mesure32s’exprime en fonction de la résistance électriqueR M et du courant la traversant :
Cette puissance est dissipée thermiquement dans le milieu ambiant dans le conduit29rempli de graisse selon une loi qui dépend de la résistance thermique unitaire (exprimée en K/W) et de la différence de température entre la thermistance de mesure et le milieu ambiant. Or la résistance thermique unitaire dans le conduit29rempli de graisse est relativement élevée et varie fortement en fonction de la présence ou non d’un écoulement de graisse.
En l’absence de mouvement, la variation de température entre la température de la thermistance et la température ambiante étant désignée , et la résistance thermique unitaire , on peut écrire :
La thermistance de compensation36est quant à elle positionnée dans la cavité35, hors du conduit29où se trouve la thermistance de mesure32, à proximité de cette dernière, de sorte à être exposée à la même température ambiante. La thermistance de compensation36est toutefois plus volumineuse que la thermistance de mesure32, et présente une surface d’échange thermique plus importante avec le milieu ambiant. De plus, la valeur est beaucoup plus faible que la valeur , d’un facteur supérieur à 10, voire de l’ordre de 100, de sorte que l’échauffement de la thermistance de compensation36est très faible, et que l’on peut considérer que la thermistance de compensation36se trouve toujours à la température ambiante.
L’équation [MATH 6] peut donc s’exprimer plus précisément de la façon suivante :
L’équation [MATH 6] peut donc s’exprimer plus précisément de la façon suivante :
On peut donc, pour une température ambiante donnée, exprimer la tension obtenu en l’absence de mouvement de graisse, de la manière suivante :
De façon similaire, en présence de mouvement de graisse, la variation de température entre la température de la thermistance et la température ambiante étant désignée et la résistance thermique unitaire , on peut écrire :
Il s’ensuit que, pour une valeur donnée de la température ambiante, la tension aux bornes de la thermistance de mesure32prend une valeur en l’absence de mouvement de graisse dans le conduit, et une valeur différente en présence d’un mouvement de graisse.
La variation de tension constitue donc une indication d’un mouvement de graisse.
Cette variation de tension est toutefois une fonction non constante de la température ambiante . Or, pour que le circuit de détection des variations temporelles de la tensionV M puisse fonctionner sur une gamme importante de température ambiante, il est nécessaire que les variations de la différence en fonction de la température ambiante soient faibles.
En pratique, il s’avère que l’on peut choisir opportunément le rapportkentre la sensibilité de la thermistance de compensation36et la sensibilité de la thermistance de mesure32, pour minimiser ces variations. On peut, par une méthode itérative, déterminer les variations de la différence de tension (en ordonnées) en fonction de la température ambiante (en abscisse) pour une gamme de températures ambiantes donnée (entre -40°C et 100°C), pour différentes valeurs du rapport . Les résultats d’un tel calcul numérique itératifs ont été illustrés sur le graphe de la figure10, où l’axe des abscisses représente (en abscisse) et l’axe des ordonnées représente la différence de tension .
Les courbes se croisent pour une valeur de la température ambiante à la température de référenceT 0.On observe que les courbes sont relativement plates pour des valeurs dekcomprises entre 0,72 et 0,77. En pratique, on retiendra comme coefficients k valables, les coefficients qui permettent d’assurer que, dans une plage de la température ambiante donnée comprise entre -40°C et 105 °C, la différence entre la tension de mesure constatée pour une première valeur de la résistance thermique et la tension de mesure constatée pour une deuxième valeur de la résistance thermique comprise entre 20% et 90% de la première valeur de la résistance thermique, est en valeur absolue comprise entre 50% et 150% de la différence entre la tension de mesure constatée à 25°C pour la première valeur de la résistance thermique et la tension de mesure constatée à 25°C pour la deuxième valeur de la résistance thermique :
Le circuit54de détection de variations temporelles d’une différence de potentiel de mesure entre une borne de la thermistance de mesure32et un potentiel de référence est un circuit différentiateur, faisant appel à un transistor opérationnel62dont l’entrée non inverseuse est au potentiel de référence et l’entrée inverseuse et reliée à la sortie par un condensateur64de valeurC D et à la borne du thermistor de mesure32donnant la tensionV S par une résistance66de valeurR D . La tension de sortieV D suit alors la loi :
Les valeurs du filtre passe-haut sont choisies pour que les variations lentes du signal d’entréeV M liées aux variations de la température ambianteT amb soient filtrées, et que les variations rapides liées aux mises en mouvement de la graisse dans le conduit soient transmises.
Dans l’hypothèse où le rapportkn’est pas choisi de façon optimale pour réduire l’influence de la composante exponentielle des équations [MATH 8], [MATH 9] et [MATH 11], un circuit d’amplification à gain variable68, illustré sur la figure11, peut être interposé entre la borne de sortie de la thermistance de mesure32et le circuit différentiateur54, pour corriger les variations de la tensionV M en fonction de la température ambiante. Plus spécifiquement, la tensionV M alimente l’entrée inverseuse d’un amplificateur opérationnel70. par l’intermédiaire d’une résistance72de valeurR. Une boucle de rétroaction est formée entre la sortie et l’entrée inverseuse de l’amplificateur opérationnel7 0, et une thermistance d’amplification74est positionnée dans cette boucle. L’entrée non inverseuse de l’amplificateur opérationnel70est reliée à la référence de tension. La boucle de rétroaction de l’amplificateur opérationnel70impose à l’entrée inverseuse une tension égale à la tension de référence. On a ainsi :
La tension corrigéeV S est ainsi régie par la loi :
Par analogie avec le calcul numérique ayant permis de tracer le graphe de la figure10, on constate qu’une réponse optimale en température est obtenue pour :
On a illustré sur la figure12un autre circuit permettant d’assurer l’alimentation de la thermistance de mesure32par un courant inversement proportionnel à la résistance de la thermistance de compensation36.
Une source de tension délivre une tension constanteV C à l’entrée inverseuse du transistor opérationnel58, dont l’entrée non inverseuse est branchée à une borne intermédiaire d’un pont de tension formé par une thermistance de mesure32en série avec une thermistance de compensation36connectée à un potentiel de référence, la thermistance de mesure32étant connectée au collecteur d’un transistor bipolaire PNP60dont l’émetteur est connecté à l’alimentation du circuit et la base est pilotée par la sortie de l’amplificateur opérationnel58. Le circuit impose une tensionV C à la jonction entre la thermistance de mesure32et la thermistance de compensation36, qui sont parcourues par le même courant. On retrouve ainsi une loi des courants électriques similaire à l’équation [MATH 1] du premier mode de réalisation :
Sur la figure13est illustré un autre exemple d’un circuit permettant d’assurer l’alimentation de la thermistance de mesure32par un courant inversement proportionnel à la résistance de la thermistance de compensation36. Une source de tension délivre une tension constanteV C à l’entrée non inverseuse du transistor opérationnel58, dont l’entrée inverseuse est branchée à une borne intermédiaire d’un pont de tension formé par une thermistance de mesure32en série avec une thermistance de compensation36connectée à un potentiel de référence, la thermistance de mesure32étant connectée à la sortie de l’amplificateur opérationnel58. Le circuit impose une tensionV C à la jonction entre la thermistance de mesure32et la thermistance de compensation36, qui sont parcourues par le même courant. On retrouve ainsi une loi des courants électriques similaire à l’équation [MATH 1] du premier mode de réalisation :
En variante, le circuit54de détection de variations temporelles d’une différence de potentiel de mesure entre une borne de la thermistance de mesure32et un potentiel de référence peut incorporer un filtre passe-bas du premier ordre ou de préférence au moins du deuxième ordre branché sur la borne de la thermistance de mesure32, un circuit intégrateur qui intègre la différence entre la tension de sortie du filtre passe-bas et la tension prise directement au niveau de la borne de la thermistance de mesure32, et un circuit comparateur qui compare la sortie de l’intégrateur à un seuil donné, et, lorsque ce seuil est atteint, remet l’intégrateur à zéro et envoie un signal de détection. Cette fonction peut par ailleurs être réalisée numériquement par un microcontrôleur.
Dans les modes de réalisation discutés précédemment, on utilise pour piloter le courant traversant la thermistance de mesure un circuit d’alimentation 52 piloté par un dipôle électrique simple constitué d’une unique thermistance de compensation 36. En variante, on peut utiliser un dipôle électrique comportant plusieurs thermistances de compensation 36 branchées en série ou en parallèle, pour autant que ces thermistances de compensation 36 aient le même coefficient de température négatif, le dipôle se comportant alors globalement comme une thermistance à coefficient de température négatif unique.
Naturellement, les exemples représentés sur les figures et discutés ci-dessus ne sont donnés qu'à titre illustratif et non limitatif. Il est explicitement prévu que l'on puisse combiner entre eux les différents modes de réalisation illustrés pour en proposer d'autres.
Claims (17)
- Système de détection (24) d’un flux de produit fluide ou pâteux, comportant : un corps rigide (26) dans lequel est formé un conduit (29) tubulaire de passage du flux de produit fluide ou pâteux, délimitant un milieu ambiant de mesure, et un transducteur de mesure (32) statique apte à capter et convertir en signal électrique des variations d’une grandeur physique variant au passage du flux de produit fluide ou pâteux, le transducteur statique étant positionné dans le conduit (29), caractérisé en ce que le corps (26) comporte deux tronçons (27, 28) séparés, chacun des deux tronçons formant une portion tubulaire du conduit tubulaire (29), les deux tronçons (27, 28) étant fixés l’un à l’autre, le système de détection comportant un support (30) supportant le transducteur de mesure (32) et positionné entre les deux tronçons (27, 28).
- Système de détection selon la revendication 1, caractérisé en ce que le support (30) est une plaque, de préférence une carte de circuit imprimé.
- Système de détection selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le support (30) comporte au moins une lumière (33) de passage positionnée dans le conduit (29) pour permettre le flux de produit fluide ou pâteux.
- Système de détection selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que qu’il comporte en outre un ensemble d’un ou plusieurs joints d’étanchéité (37, 38) positionnés entre le support (30) et chacun des deux tronçons (27, 28) du corps (26).
- Système de détection selon la revendication 4, caractérisé en ce que l’ensemble d’un ou plusieurs joints d’étanchéité (37, 38) comporte au moins un joint annulaire (37, 38) entourant le conduit tubulaire (29), et de préférence au moins deux joints annulaires (37, 38) entourant le conduit tubulaire (29), un des deux joints annulaires (37, 38) étant positionné entre chacun des deux tronçons (27, 28) du corps (26) et le support (30), les deux joints annulaires (37, 38) ayant de préférence des dimensions ou des rigidités différentes.
- Système de détection selon la revendication 4 ou la revendication 5, caractérisé en ce que l’ensemble d’un ou plusieurs joints d’étanchéité (37, 38) comporte au moins un premier joint d’appui (38), pincé entre le support (30) et un premier (28) des deux tronçons (27, 28), le support (30) n’ayant pas de contact direct avec le premier (28) des deux tronçons (27, 28).
- Système de détection selon la revendication 6, caractérisé en ce que le support (30) comporte au moins une gorge annulaire de positionnement (42) entourant le joint d’appui (38) et dans laquelle pénètre une portion d’extrémité annulaire (44) du premier (28) des deux tronçons (27, 28).
- Système de détection selon l’une quelconque des revendications 6 à 7, caractérisé en ce que l’ensemble d’un ou plusieurs joints d’étanchéité (37, 38) comporte au moins un deuxième joint d’appui (37), pincé entre le support (30) et un deuxième (27) des deux tronçons (27, 28), le support (30) n’ayant pas de contact direct avec le deuxième (27) des deux tronçons (27, 28).
- Système de détection selon l’une quelconque des revendications 6 à 7, caractérisé en ce que le support (30) est en appui direct contre le deuxième (27) des deux tronçons (27, 28).
- Système de détection selon la revendication 4, caractérisé en ce qu’il comporte en outre une pièce intermédiaire (49) guidée en translation par rapport au corps (26) parallèlement à un axe du conduit tubulaire (29), la pièce intermédiaire (49) étant disposée entre un joint (37) de l’ensemble d’un ou plusieurs joints d’étanchéité (37, 38) et l’un des tronçons (27) du corps (26), ledit joint (37) étant en appui contre le support (30), la pièce intermédiaire (49) étant mise en appui contre le joint (37) par un élément élastique (50), le support (30) étant au contact de la pièce intermédiaire (49) et de l’autre des tronçons (28) du corps (26).
- Système de détection selon l’une quelconque des revendications 4 à 10, caractérisé en ce qu’au moins un des deux tronçons (27, 28) du corps (26) comporte au moins une portée radiale (39, 40) de maintien d’un joint (37, 38) de l’ensemble d’un ou plusieurs joints d’étanchéité (37, 38).
- Système de détection selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le transducteur de mesure statique est un transducteur thermoélectrique de mesure, de préférence une thermistance de mesure (32).
- Système de détection selon la revendication 12, caractérisé en ce que le support (30) est positionné de manière telle qu’une partie intérieure (31) du support (30) est positionnée dans le conduit (29) et supporte le transducteur de mesure (32) et qu’une partie extérieure (34) du support (30) est située hors du conduit (29), et en ce qu’il comporte en outre un transducteur thermoélectrique de compensation (36) positionné dans un milieu ambiant de référence (35) à l’extérieur du conduit (29) et supporté par la partie extérieure (34) du support (30).
- Système de détection selon la revendication 13, caractérisé en ce qu’il comporte en outre un circuit électronique de mesure intégrant le transducteur thermoélectrique de mesure (32) et le transducteur thermoélectrique de compensation (36).
- Système de détection selon l’une quelconque des revendications 13 à14, caractérisé en ce que le corps (26) comporte une cavité (35) de logement du transducteur thermoélectrique de compensation (36), sans communication fluidique avec le conduit (29), et constituant le milieu ambiant de référence, la cavité (35) de logement étant de préférence fermée.
- Système de détection selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le produit fluide ou pâteux est une graisse, et en ce que le conduit (29) est un conduit de graissage apte à être intégré à un circuit de lubrification (10) en graisse d’un ensemble d’un ou plusieurs composants mécaniques (12) d’une installation industrielle, d’une ou plusieurs machines ou d’un véhicule.
- Circuit de lubrification (10) en graisse d’un ensemble d’un ou plusieurs composants (12) d’une installation industrielle, d’une ou plusieurs machines ou d’un véhicule, comportant un système de détection (24) selon la revendication 16, le conduit (29) de graissage du système de détection étant intégré au circuit de lubrification (10) en graisse.
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