月: 2023年4月

Qu’est-ce qu’un débitmètre à effet Coriolis ?

Les débitmètres à effet Coriolis sont des débitmètres qui utilisent la force de Coriolis.

C’est l’un des rares débitmètres capables de mesurer le débit massique et il est fréquemment utilisé dans les processus de production pharmaceutique et alimentaire où la mesure du débit massique est nécessaire.

De nombreux autres débitmètres ne peuvent mesurer que des débits volumétriques et, pour obtenir des débits massiques à partir de débits volumétriques, il faut effectuer une conversion à l’aide de manomètres, de thermomètres, de densimètres, etc. Les débitmètres Coriolis peuvent toutefois fournir seuls des résultats de mesure de débit massique d’une grande précision.

Utilisations des débitmètres à effet Coriolis

Les débitmètres à effet Coriolis sont principalement utilisés pour mesurer le débit massique. Comme les débits volumétriques sont influencés par la pression et la température, la mesure du débit massique est utilisée dans les situations où les erreurs dues à ces effets ne peuvent être tolérées. Ils sont utilisés dans un large éventail d’industries, les exemples typiques d’applications étant les suivants

1. L’industrie pétrochimique

Utilisée pour mesurer le débit massique des matières premières et des produits pendant la production de pétrole et de produits chimiques lorsque la température du fluide varie de manière significative avant et après le transport du produit, par exemple lors du transport de produits pétroliers. Lorsque les propriétés d’un produit varient considérablement en fonction de son origine, par exemple le gaz naturel liquéfié (LNG) ou le gaz de pétrole liquéfié (LPG).

2. Industrie alimentaire

Utilisé pour mesurer le débit de matières liquides ou visqueuses dans les processus de production alimentaire. Par exemple, il est utilisé pour mesurer le débit du chocolat ou de la mélasse.

3. Industrie du papier

Utilisé pour mesurer le débit des liquides dans le processus de fabrication du papier. Également utilisé pour ajuster le dosage et les rapports de mélange de divers liquides chimiques.

4. Industrie médicale

Utilisé pour mesurer le débit des produits chimiques utilisés dans les applications médicales.

5. Lutte contre les incendies

Utilisé pour mesurer le débit d’eau dans les tuyaux de lutte contre l’incendie et les conduites d’évacuation d’eau.

Outre ces applications, les débitmètres à effet Coriolis sont également utilisés dans divers autres secteurs industriels, tels que l’aérospatiale, l’automobile, l’énergie et le traitement de l’eau.

Principe des débitmètres à effet Coriolis

Les débitmètres à effet Coriolis utilisent la force de Coriolis pour mesurer le débit massique, le débit volumique, la densité et la température avec une grande précision. La force de Coriolis est la force apparente qui se manifeste lorsqu’un objet est en mouvement dans un système de coordonnées en rotation.

Un oscillateur est placé dans un tube en forme de U et un fluide est autorisé à passer à travers le tube. L’oscillateur génère des vibrations latérales associées à la rotation du tube en raison des forces d’inertie générées lorsque le fluide frappe l’oscillateur. Le débit massique peut être obtenu en mesurant la différence de phase dans l’angle de torsion du tube que les capteurs installés à l’entrée et à la sortie font subir aux vibrations.

Le tube d’écoulement oscille à sa propre fréquence de vibration et la densité du fluide peut être obtenue à partir de la fréquence, qui varie avec la densité du fluide interne. Un thermomètre est installé à l’intérieur du débitmètre et cette information sur la température est utilisée pour compenser la dureté du tube d’écoulement, ce qui permet d’obtenir des mesures très précises.

Sur la base des informations mesurées, le débit volumétrique, la concentration, la densité, etc. peuvent être calculés en même temps. Comme seul le tube d’écoulement est en contact avec le fluide et qu’il n’y a pas de pièces mobiles, différents types de fluides peuvent être mesurés avec une grande précision.

Autres informations sur les débitmètres à effet Coriolis

Caractéristiques des débitmètres à effet Coriolis

Le débitmètres à effet Coriolis présente les trois caractéristiques principales suivantes

1. Large plage de viscosité
Les débitmètres à effet Coriolis ont une plage de viscosité allant jusqu’à 10 000 CP (par exemple le miel), en fonction du grade. Les débitmètres à déplacement positif, les débitmètres à ultrasons et les débitmètres électromagnétiques sont des exemples de débitmètres adaptés à la mesure de fluides très visqueux. Les débitmètres à effet Coriolis peuvent être avantageux pour les fluides très visqueux, les boues (désavantageux pour les débitmètres à déplacement positif et les débitmètres à ultrasons) et les fluides non conducteurs (désavantageux pour les débitmètres électromagnétiques).

2. Prix élevé
Le prix des débitmètres à effet Coriolis est au minimum de plusieurs centaines à plusieurs milliers d’euros. Cela s’explique par le haut niveau de technologie requis pour l’usinage du tuyau à l’intérieur de l’appareil et pour la commande du capteur qui détecte la différence de phase dans l’angle de torsion.

3. Des pertes de pression importantes
Le tube à l’intérieur du débitmètre à effet Coriolis est conçu pour être fin, ce qui entraîne une importante perte de charge. Cela permet d’augmenter la vitesse d’écoulement dans le tube et d’accroître la sensibilité du capteur en augmentant la force de Coriolis.

Qu’est-ce qu’un protecteur de surtension ?

Les protecteurs de surtension sont des dispositifs de protection des équipements contre les tensions et les courants instantanés et extrêmement élevés provoqués par les coups de foudre.

Les surtensions désignent les milliers de volts générés par les coups de foudre, les orages et les machines industrielles. Bien que la foudre soit une catastrophe naturelle, le soudage par points, le découpage au plasma et d’autres opérations à haute tension génèrent des tensions  et des courants extrêmement élevés au moment de la décharge. Cela peut engendrer des effets dommageables sur les équipements électroniques, les circuits de commande et d’autres équipements.

Les protecteurs de surtension sont des dispositifs conçus pour atténuer et protéger contre de tels incidents. En cas de dommages causés par une surtension, les protecteurs de surtension doivent être installés en même temps que l’appareil car des dommages peuvent également être présents dans des appareils qui ne sont pas considérés comme affectés.

Utilisations des protecteurs de surtension

Les protecteurs de surtension sont installés si l’on craint l’endommagement des équipements par des tensions et des courants élevés dus aux coups de foudre et aux décharges. Les lieux spécifiques où les protecteurs de surtension sont utilisés sont les suivants :

• Près de la foudre induite (tensions anormalement élevées) par les paratonnerres, etc. lorsque des coups de foudre directs se produisent.
• Près des endroits où de grands courants indirects dus à l’induction électrostatique s’écoulent sous l’effet de la foudre.
• Près des lignes électriques et des pylônes où circulent des courants de haute tension.
• Près d’équipements motorisés et d’usines où des tensions élevées et des courants importants sont générés. Exemple : réparation de voitures.
• Endroits où le bruit est émis pendant la production d’arc, près des machines à souder à l’arc et des installations de manutention.
• Près des zones de décharge de haute tension telles que les enseignes au néon.

Principe des protecteurs de surtension

Les protecteurs de surtension sont utilisés lorsque des surtensions ou des courants élevés sont appliqués. L’élément non linéaire intégré devient de faible résistance et la surtension est mise en circuit vers la terre (côté terre : GND). Le rôle du parasurtenseur est de protéger les différents équipements électroniques et électriques qui lui sont connectés contre les dommages.

Les protecteurs de surtension contiennent un ou plusieurs éléments non linéaires ; éléments dont le courant qui les traverse n’est pas proportionnel à la tension lorsqu’une tension est appliquée. Ceci afin de dévier les courants de surtension et de limiter les surtensions. Ces éléments sont également appelés absorbeurs de surtension.

Dans des conditions normales, le protecteur de surtension équivaut à un isolant qui ne conduit pas l’électricité et présente une résistance élevée à la tension d’alimentation. Lorsqu’une surtension se produit, l’élément non linéaire intégré passe instantanément d’une résistance élevée à une résistance faible.

Le courant de surtension est alors dévié vers la terre et, en même temps, la tension de la surtension est supprimée. Après cela, il revient à sa résistance élevée d’origine, de sorte que le courant ne continue pas à circuler. La clé du choix d’un protecteur de surtension est le niveau de protection de la tension, tension de surtension maximale, basé sur la tension résiduelle lors d’un traitement normal de la surtension.

Autres informations sur les protecteurs de surtension

1. Protecteurs de surtension sur les multiprises

Certaines prises de courant, fréquemment utilisées dans les habitations et sur les lieux de travail, sont également équipées de protecteurs de surtension. Le dispositif utilisé pour les protecteurs de surtension dans ce cas est un absorbeur de foudre, communément appelé “varistor”.

Le varistor est l’abréviation de “Voltage Variable Resistor” (résistance variable en tension), généralement constitué de céramique multicouche. Il s’agit d’un dispositif capable de transporter un courant important grâce à l’effet tunnel de la mécanique quantique lorsqu’une certaine tension de seuil est dépassée.

Il est possible de construire un circuit avec une fonctionnalité similaire en utilisant une diode avant et arrière et une capacité parallèle, mais en raison de l’inconvénient en termes de surface, les varistances sont généralement utilisées. Les circuits de protection utilisant des varistances ne sont pas limités aux barrettes d’alimentation mais sont utilisés dans une large gamme d’équipements électroniques et électriques.

2. Indicateurs de performance des protecteurs de surtension

L’un des indicateurs de performance des protecteurs de surtension est la tension de surtension maximale qui, y compris la méthode de mesure, est spécifiée dans les normes officielles.

Par exemple, la norme d’essai internationale IEC61000-4-5 a une tension de choc maximale inférieure à la norme JEC210/212 (norme d’essai nationale) pour la même classe de produit. Cela est dû à la différence des méthodes de mesure.

Qu’est-ce qu’une jauge de contrainte ?

Une jauge de contrainte est un instrument de mesure permettant de mesurer la déformation d’un objet. La déformation est l’ampleur de la déformation d’un matériau lorsqu’une force extérieure lui est appliquée. La déformation est mesurée pour déterminer la contrainte et évaluer la résistance et la fiabilité d’une structure.

Un capteur à jauge de contrainte détecte la déformation d’un matériau, et ce signal de tension infime est transmis à une jauge de contrainte pour mesurer l’ampleur de la déformation. Les jauges de contrainte sont capables d’effectuer de telles mesures sur plusieurs canaux.

Utilisations des jauges de contrainte

Les jauges de contrainte sont des instruments de mesure indispensables pour garantir la résistance et la fiabilité des structures. Outre les contraintes, les jauges de contrainte peuvent également mesurer des grandeurs physiques telles que la température, la pression, la charge et le déplacement.

En raison de cette polyvalence, les jauges de contrainte sont utilisées dans divers secteurs, notamment l’automobile, les machines industrielles, l’électronique, la métallurgie et la sidérurgie. Les pelles hydrauliques, par exemple, sont utilisées dans des conditions difficiles, notamment pour creuser le sol et briser la roche. Par conséquent, les jauges de contrainte sont utilisées dans la recherche et le développement pour évaluer la résistance des structures.

Principe des jauges de contrainte

Il existe différentes jauges de contrainte, mais nous présentons ici le principe des jauges qui sont reliées par l’intermédiaire d’un boîtier de pont.

Tout d’abord, les jauges de contrainte sont utilisées pour détecter la déformation d’un objet. Les jauges de contrainte ont pour principe de modifier la résistance électrique lorsque la structure se dilate et se contracte. Ce changement de résistance électrique est mesuré pour détecter la déformation. Ensuite, dans un boîtier de pont, la résistance électrique captée par la jauge de contrainte est convertie en un changement de tension à l’aide d’un circuit de pont. Ce signal est ensuite transmis à la jauge de contrainte. Comme la tension obtenue dans le boîtier de pont est infime, le signal est amplifié par un amplificateur intégré. Le signal amplifié est converti en AD, et le signal est transmis à un PC. Certaines jauges de contrainte sont équipées d’une boîte à pont intégrée.

Les jauges de contrainte peuvent mesurer des déformations statiques à des déformations dynamiques de plusieurs centaines de kHz causées par des chocs, etc.

Qu’est-ce qu’un moteur synchrone ?

Un moteur qui tourne en synchronisation précise avec la fréquence de l’alimentation est parfois appelé moteur synchrone.

Alors que les moteurs pas à pas et les servomoteurs nécessitent un driver de moteur pour les entraîner, les moteurs synchrones peuvent être facilement entraînés avec seulement une alimentation en courant alternatif et des condensateurs.

Les moteurs synchrones sont utilisés dans divers domaines comme source d’énergie stable, car la vitesse de rotation ne change pas, même si la charge fluctue ou si la tension change.

Utilisations des moteurs synchrones

Les moteurs synchrones sont utilisés dans les convoyeurs latéraux qui nécessitent une synchronisation sur plusieurs axes, ainsi que dans les plateaux tournants et les équipements d’affichage, en tirant parti de la possibilité de faire tourner des pièces de manière stable à des vitesses encore plus faibles grâce à l’utilisation d’engrenages.

Ils sont également utilisés dans les photocopieurs et les entraînements de caméras de sécurité, qui doivent tourner à une vitesse constante à faible vitesse, ainsi que dans l’ouverture et la fermeture des portes d’autel bouddhique et des vannes. Ils sont aussi utilisés dans les mécanismes qui remontent la même pièce à une vitesse constante et la redescendent à la même vitesse.

Ils sont également utilisés comme moteurs pour les convoyeurs qui démarrent et s’arrêtent de manière répétée.

Principe des moteurs synchrones

Bien que la vitesse ne puisse pas être modifiée et qu’une commande complexe ne soit pas possible, ce moteur convient pour des opérations simples telles que les convoyeurs qui s’arrêtent et démarrent de manière répétée. Il s’agit d’une source stable de puissance rotative, car la vitesse de rotation ne change pas, même si la charge varie au cours du processus.

La vitesse de rotation (r/min) est exprimée par 120 x la fréquence de puissance/le nombre de pôles du moteur.

Si le moteur ne dépasse pas la charge autorisée, il peut s’arrêter, démarrer, avancer et reculer dans un délai de 1,5 cycle (0,025 s pour 60 Hz) de la fréquence d’alimentation, ce qui lui confère une excellente réactivité. Le moteur s’arrête également dans un rayon de 10° en coupant simplement l’alimentation. Un positionnement simple peut également être obtenu en utilisant un commutateur de haute précision.

Comme pour les moteurs pas à pas, des aimants permanents sont utilisés dans la section du rotor, qui conserve sa puissance de maintien même lorsque l’alimentation est coupée. Comme pour les autres moteurs, une combinaison de réducteurs peut être utilisée pour réduire davantage la vitesse ou augmenter la force de maintien.

Qu’est-ce qu’un mandrin à rouleaux ?

Un mandrin à rouleaux est un dispositif principalement monté sur la broche d’un tour pour maintenir la pièce à usiner. En tournant la poignée du mandrin à la main, les trois mâchoires, qui sont également réparties à 120°, se déplacent simultanément pour saisir la pièce à usiner.

Le mandrin peut saisir des pièces rondes, tandis qu’un mandrin à rouleaux à trois mors peut également saisir des pièces hexagonales. Quant au mandrin à quatre mors, il peut saisir des pièces carrées.

La forme des mors peut également être moulée pour s’adapter à la pièce à usiner. Dans ce cas, les mors sont généralement maintenus en place à l’aide d’un dispositif appelé “verrou de mors”, et les mors sont ensuite fraisés sur la machine.

Utilisations des mandrins à rouleaux

Les mandrins à rouleaux ont été largement utilisés sur les tours à usage général. Toutefois, maintenant que l’automatisation a progressé et que les tours à commande numérique se sont imposés, la demande de mandrins hydrauliques et les mandrins à rouleaux sont moins utilisés.

Néanmoins, certains sites de production utilisent encore des mandrins à rouleaux. Son avantage est d’effectuer des réglages fins grâce au sens d’opérateurs expérimentés ;  il n’est pas rare de trouver des sites de production qui en utilisent encore.

Principe du mandrin à rouleaux

Le mandrin à rouleaux se caractérise par une came intégrée dotée d’une rainure en spirale appelée volute.

Dans un mandrin à rouleaux à trois mors, trois mors sont assemblés à la même distance les uns des autres de manière à être parfaitement alignés avec les rainures de la volute. Les rainures des mors sont positionnées différemment, ce qui garantit que les trois mors soient disposés en cercles exactement concentriques.

Lorsque l’on tourne la poignée du mandrin, la volute tourne également par l’intermédiaire de l’engrenage conique. La rotation de la volute entraîne simultanément le déplacement radial des trois cliquets. Cette action permet de saisir la pièce en position centrale.

Cependant, en raison de leur construction, les mandrins à rouleaux ne peuvent être saisis exactement au centre. Malgré les différences individuelles, une excentricité moyenne d’environ 0,07 mm doit être tolérée.

Afin de procéder à un usinage aussi exempt d’excentricité que possible, il est nécessaire d’élaborer une méthode d’usinage qui évite autant que possible de changer de pince. S’il est absolument nécessaire de changer de pince, par exemple pour l’usinage de la face arrière, un mandrin à quatre mors à simple action (mandrin indépendant) peut être utilisé.