Manomètre à tube Incliné

Le manomètre à tubes verticaux ne peut servir à mesurer les très faibles différences de pression. C'est tout au plus si on peut apprécier des demi-millimètres de hauteur d'eau, ce qui est loin de suffire dans beaucoup de cas.

Nous avons vu (na) qu'une vitesse d'air

de i^.aS correspond k un excès de pression

de un dixième de millimètre ; pour mesurer

ces pressions, il faut des manomètres beau-

y g coup plus sensibles.

L'appareil le plus simple, pour mesurer les très faibles pressions, est le manomètre à tube incliné; c'est celui employé par Péclet dans ses expériences.

Il se compose d'un vase V à grande section, sur lequel est brancbé latéralement un tube en verre incliné AB, suivant un angle déterminé sur une plaque de support, et le long duquel est appliquée une échelle divisée (lig. 88). Au moyen de vis calantes et d'un niveau d'eau, on peut régler bien horizontalement la plaque de support et avoir ainsi exactement l'angle du tube avec l'horizontale.

Ed mettant un liquide, de l'eau ou mieux de l'alcool, dans le vase, le niveau apparaît dans le tube, s'il est d'assez fort dia-

MANOMÈTRES ET ANÉMOMÈTRES. 349

mètre, sous la forme d'un ménisque concave très allongé qui se recourbe normalement à Tarête supérieure du tube où il indique, d'une manière très nette, la position du liquide par rapport à Téchelle divisée.

Si le tube n'a que 2 à 3 millimètres de diamètre, le ménisque est perpendiculaire au tube et la lecture est encore plus facile.

Lorsqu'on établit la pression dans le vase, le liquide se déplace dans le tube et le chemin, parcouru vis-à-vis Téchelle et qui me-

Fig. 88.

sure la différence de pression, est naturellement d'autant plus grand, pour la même pression, que Tinclinaison du tube sur l'horizontale est plus faible. La sensibilité de l'instrument est d'autant plus forte que le tube est moins incliné.

Avec une inclinaison de — le chemin parcouru, pour un excès

de pression de o™,oi, est de o™,25 et la sensibilité de l'instrument est ainsi 25 fois plus grande que celle d'un manomètre à tube vertical. Comme on peut apprécier facilement sur l'échelle 1/2 millimètre, on arrive ainsi à mesurer des différences de

niveau de -z- de millimètre.

828. Une première condition pour l'exactitude des indications données par l'instrument, c'est que le liquide employé soit très mobile, de telle sorte qu'après avoir été déplacé, il revienne bien exactement au point de départ quand on supprime la pression. Cette condition n'est pas remplie avec l'eau, surtout pour les petits tubes. L'alcool au contraire, beaucoup plus mo-

bile, revient bien à sa position initiale. Il faut avoir soin, comme nous Tavons dit, de bien mouiller le tube de verre à chaque lecture, un peu au-dessus du point où le liquide s'arrête; c'est ce qui se fait facilement en pressant sur le tube en caoutchouc de communication.

Il est bien entendu que, lorsqu'on emploie de l'alcool, il faut avant tout mesurer sa densité, les hauteurs d'eau et d'alcool étant, pour la même pression, en raison inverse de ces densités.

Pour que le déplacement du liquide indique réellement les variations de hauteur, il faut en outre que l'arête supérieure du tube, à l'intérieur, soit exactement une ligne droite, ce qui est bien difficile à obtenir avec un tube de verre qui présente toujours quelques irrégularités et les plus légères ont de l'importance, quand il s'agit de mesurer des dixièmes et des centièmes de millimètres de pression.

229. Les figures 89 et 90 représentent, en élévation et en plan, un manomètre à tube incliné que j'ai fait construire, pour éviter

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¥ig. 89 el 90.

cette cause d'erreur, en permettant de graduer l'instrument par expérience, ^appareil se compose, comme le précédent, d'un tube incliné

MANOMÈTRES ET ANÉMOMÈTRES. 351

AB communiquant avec un vase V à grande section, mais ce vase est en bronze, alésé avec soin, bien cylindrique à Tintérieur. Pour graduer Tinstrument, on verse dans le vase, au moyen d*une pipette, successivement des volumes égaux du liquide ; à chaque fois le niveau s'élève exactement de la même hauteur que Ton peut calculer facilement, d'après le diamètre du vase et la quantité de liquide versé ; en notant les positions correspondantes, occupées sur Téchelle par le niveau dans le tube incliné, on peut construire une table donnant expérimentalement les déplacements, pour un excès de pression déterminé. On peut rapprocher, autant qu'on le désire, les divisions, en réduisant convenablement le volume de liquide versé chaque fois. Un niveau d'eau N à bulle d'air permet de mettre l'instrument parfaitement horizontal au moyen de pieds à vis.

Afin de pouvoir faire varier, suivant les besoins, la sensibilité de l'instrument, le tube, avec l'échelle, est mobile autour d'un axe et peut être fixé à l'inclinaison qu'on désire, au moyen d'une vis de pression sur un cercle gradué CD ; on peut même le disposer verticalement en le fixant en F. L'axe de rotation est creux et communique d'un côté avec le vase V, de l'autre par un tube recourbé pq avec le tube de verre incliné, ce qui permet de mettre le zéro de l'échelle exactement dans le prolongement de l'axe de rotation ; de cette manière quand on fait tourner le tube, le niveau reste toujours à la même division.

Le tube en caoutchouc, qui transmet la pression, peut être fixé en tn ou en ii sur le vase ou à l'autre extrémité en B.

Enfin on peut ramener, au commencement d'une expérience, le niveau dans le tube exactement au zéro ; il suffit d'agir sur un levier LL qui fait tourner une vis et soulève ou abaisse un piston qui supporte le liquide dans le vase.

Avec de l'alcool cet instrument est susceptible d'une grande précision.

230. Manomètre & flotteur. — Péclet, dans son Traite de la chaleur^ a décrit d'autres manomètres qui ont tous pour

but, en amplifiant les indications, de permettre la mesure des faibles différences de pression.

Le manomètre à flotteur (fig. 91) se compose d'une caisse en laiton qu'on peut régler bien horizontalement au moyen de pieds à vis et d'un niveau N.

La caisse à moitié pleine d'eau est divisée en deux parties par

Fig. 91.

un cylindre fixé à la paroi supérieure. Un flotteur creux est suspendu sur Teau dans le cylindre et soutenu par un fil qui s'enroule sur une poulie o et qui est tendu par un contrepoids f. Sur l'axe de la poulie est fixée une grande aiguille en bois très légère, équilibrée par un poids a et dont l'extrémité se meut sur un cadran

MANOMÈTRES ET ANÉMOMÈTRES. 353

divisé KAH. Le tube de prise de pression se place en T. L'entonnoir E sert à remplir la caisse; enfin un manomètre ordinaire donne la pression approximative m/i.

Le rapport du rayon de la poulie à celui de l'aiguille étant i/5o, une variation de o""*, i dans le niveau de Teau MM est indiquée par un déplacement de 5 millimètres de l'extrémité de Taiguille. Pour avoir des indications exactes, il faut tenir compte du rapport des surfaces d'eau dans la caisse et dans le cylindre qui renferme le flotteur, car lorsque le niveau s'abaisse d'un côté sous l'influence d'une pression, il monte de l'autre côté. L'appareil doit être gradué par comparaison.

231. Manomètre à cloche. — Dans ses expériences sur l'écoulement des gaz en longues conduites, M. Arson s'est servi d'un manomètre à cloche (fig. 92 et 98), construit par M. Brunt et qui lui permettait d'apprécier des centièmes de millimètre de hauteur d'eau.

Ce manomètre se compose d'un réservoir cylindrique C renfermant de l'eau sur laquelle est renversée une cloche B, rendue flottante au moyen d'un cylindre creux A plein d'air rivé sur le fond supérieur et de même hauteur. La cloche se maintient en équilibre quand le poids d'eau déplacé par le cylindre creux est égal au poids de la cloche. De cette manière on n'a pas besoin de contre-poids.

Quand on met le tube TT arrivant sous la cloche en communication avec un milieu dont la pression est plus forte, la cloche se soulève, guidée verticalement au moyen de deux galets qui roulent sur deux tringles GG, GG fixées aux parois de la cuve. Dans ce mouvement, une crémaillère DE, qui surmonte la cloche, fait tourner une grande roue dentée R dont l'axe porte une aiguille qui indique, sur un premier cadran, les centimètres parcourus et cette grande roue commande un pignon P dont Taxe fait mouvoir une seconde aiguille, sur un autre cadran de plus grand diamètre, qui indique les centièmes de millimètre de hauteur d'eau. La pression s'établit au moyen du tube en caoutchouc a Ser. 23

354 Ecoulement des gaz et de la vapeur d'eau.

dans la chambre K qui communique par le tube TT avec l'espace au-dessus du niveau de l'eau. Un mànomëtre ordinaire, placé h l'extérieur, donne la pression mu approximative.

Dans l'appareil de M. Àrson, le cylindre creux plein d'air avait un diamètre moitié de celui de la cloche, de telle sorte que le

MAiNOMÈTRES ET ANÉMOMÈTRES. 355

soulèvement de la crémaillère était le triple de la hauteur d'eau mesurant la pression (*), ce qui augmentait la sensibilité de l'appareil dans la même proportion.

Cet instrument, pour bien fonctionner, doit être construit avec la plus grande précision; il y a surtout h craindre les temps perdus par les engrenages à chaque changement de sens.

232. Multiplicateur Bourdon. — M. Bourdon a utilisé, pour la mesure de la vitesse du vent, les effets d'aspiration produits par les ajutages convergents divergents — et pour amplifier l'effet il a disposé (fig. 94) plusieurs de ces ajutages les uns dans les autres.

L'appareil se compose d'une batterie de trois tubes convergents-divergents A, B, C de dimensions croissantes, placés sur un même axe de telle sorte que chacun a son débouché dans la section étranglée de celui qui l'environne. Lorsqu'on place l'appareil dans un courant d'air, il se développe, dans chaque étranglement, une pression moindre que dans l'étranglement du tube enveloppant et la pression diminue successivement d'un

(I) Soil ft la section totale de la cloche, w celle du cylindre flotteur, de sorte que û — w est celle de l'espace annulaire.

Si on fait arriver du gaz sous la cloche de manière à produire un excès de pression E, en hauteur d'eau, on la soulève avec une pression qui, agissant sur la surface n — w, est égale à (n— w) E, et lorsque l'équilibre est rétabli, le soulèvement du flotteur doit être tel que le poids w //, du volume d'eau abandonné par l'émersion du flotteur, soit égal à la force de soulèvement; on

doit avoir

(n — w) E =: oj /i ,

d'où

Dans l'appareil de M. Arson, n=i4w; on en déduit, comme il est dit dans

le texte,

Dans le mouvement de la cloche, le niveau extérieur du réservoir ne se déplace pas; cela résulte de ce que le volume w//, laissé libre par l'émersion du flotteur, est exactement rempli par le volume d'eau (n — w) E, résultant de l'abaissement du niveau dans l'espace annulaire.

tube à l'autre en passant de l'extérieur k l'intérieur. 'En faisant communiquer la partie étranglée du plus petit tube A, par un tuyau abc avec le tube creus ce' qui coraraunique lui-même par le tuyau t avec un manomètre, la dénivellation mn est considérablement amplifiée.

Par exemple, pour une vitesse de 4 mètres, le tubemanomé-

trique ordinaire accuse une dénivellation de i milliraèlre d'eau. Avec une batterie de 3 tubes (fig. 9.}), il se produit, au premier étranglement, une aspiration de 4 millimètres, au second, de 4 X 4 millimètres = i6rainimètres, au troisième, une aspiration de 4 X i6=:64 millimètres environ.

Cette amplification peut varier de 5o p. 1 00 avec la vitesse. Le tableau suivant fait connaître les résultats observés par M. Bourdon dans une série d'expériences.

MANOMÈTRES ET ANÉMOMÈTRES.

Vitesses dn vent et dépressions observées à, chacun des trois tubes.