Brevet FR2241060A1 — publié le 19750314

La présente invention concerne un dispositif qui indique de façon visible le rapport dtau moins deux gaz mélangés et le débit total des gaz mélangés et plus Dréci- sément un dispositif destiné à fixer et à modifier manuellement à volonté le rapport et/ou le débit total des gaz mélanges. Il existe de nombreux cas dans diverses applications, dans lesquels le rapport des gaz mélangés et/ou le débit total des gaz mélangés sont importarlts et sont même primordiaux. Une telle application est le soudage électrique. Les procédés de soudage électrique nécessitent souvent un dosage précis des courants de gaz protecteurs, et un dispositif de réglage de ces courants dosés de manière que le courant total de gaz mélangés puisse varier et ait le rapport voulu entre les gaz. La plupart des dispositifs courants destinés au mélange des gaz comprennent un débitmètre disposé dans chaque alimentation en gaz, le gaz étant mélangé en aval dune connexion en Y-.Une fois- connus Le rapport voulu et le débit total de gaz mixte, un opérateur doit calculer le débit de chaque gaz de manière que le débit total de gaz mixte ait la valeur voulue et le rapport voulu. Ce calcul est difficile pour la plupart des opérateurs. Mime lorsque les réglages de débit sont convenable-ment calculés, 1'imprécision des tubes des débitmètres ou rotamètres introduit une erreur sur. le rapport réel. Plus précisément, les tubes coûteux sont précis à plus ou moins 5 % de la valeur maximale d'étalonnage. Par exemple, dans le cas d'un débit de 300 1/h- d'un mélange de 85 % d'argon et 15 % de gaz carbonique, mesuré à l'aide de tubes permettant respectivement la mesure de 550 lZh et 500 I/h, 11 erreur sur le débit d'argon peut être plus ou moins 27,5 1/h, et celle du débit de gaz carbonique peut atteindre plus ou moins 25 l/h. Ainsi, le débit réel d'argon peut etre compris entre 282,5 et 227,5 I/h alors que le débit voulu est de 300 x 0,85 = 255 I/h dragon. De manière analogue, le débit réel de gaz carbonique peut entre compris entre 70 et 20 I/h alors que le débit voulu est de 300 x O15 = 45 1/h.Ainsi, on peut avoir un courant combiné contenant 282,5 1 d'argon et 20 1 de gaz carbonique par heure, ou 227,5 1 d'argon et 70 1 de gaz carbonique par heure, si bien que le rapport du gaz carbonique peut varier entre 6,6 et 23 5 6 9/0. Le rapport voulu est de 15 % 5Si bien que terreur dépasse 50 % sur le constituant gazeux secondaire voulu, et cette imprécision est intolérable dans la plupart des cas. De plus, chaque rapport différent d'un mélange de deux gaz donne un poids différent. Ce fait est parti culièrement nuisible lors du mélange de deux gaz ayant des densités très différentes, par exemple l'argon et lthélium. L'opérateur doit utiliser un facteur d'étalonnage pour l'obtention du débit véritable de mélange lorsqu'il utilise pour le mélange un tube étalonné pour un gaz pur ou un mélange de gaz. On utilise souvent des disposi-tifs à ",boite noire" qui sont destinés à former des mélanges de gaz ayant un rapport donné et un débit donné de mélange. Ces dispositifs peuvent être mécaniques ou électriques. Ils sont habituellement coûteux, leur prix étant compris normalement entre 1500 et 3000 francs et leursplagesde rapports et/ou de débits sont habituellement limitées. Bien que leur réglage soit facile, l'opérateur n'a pas habituellement une indication visible du rapport ou du débit réel, les dispositifs sont sujets à des pannes et l'opérateur ne peut pas déterminer la présence ou le moment de défaillance jusqu'à ce qué celle-ci présente des problèmes en aval de l'appareil. L'invention concerne un dispositif simple et peu coûteux donnant une indication visible du rapport des gaz mélangés. Ce rapport peut etre réglé ou modifié manuellement à volonté par l'opérateur. Celui-ci peut aussi régler, modifier manuellement et noter le débit total d'un mélange de gaz. Le dispositif assure aussi le mélange d'au moins deux gaz. Plus précisément, l'invention concerne un dispositif indiquant le rapport dau moins deux gaz à mélanger, comprenant un tube poreux, au moins une bille qui pet se déplacer librement dans le tube, et un dispositif destiné à introduire un gaz dans le tube d'un ctté de la bille et un dispositif destiné à introduire un autre gaz dans le tube de l'autre côté de la bille de manière que la-position stable de la bille dans le tube indique le débit d'un gaz par rapport au débit de l'autre. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite en référence au dessin annexé sur lequel - la figure 1 est une -élévation frontale d'un exemple d'appareil selon l'invention - la figure 2 est une élévation frontale d'un autre mode de réalisation d7appareil selon l'invention, et elle représente un tube destiné à donner un rapport de gaz variant entre 95/5 et 100/o --; et - la figure 3 est une élévation frontale d'une va riante de l'invention représentant un tube destiné à permettre le réglage du rapport entre 25/75 et so/so. La figure 1 représente un dispositif D destiné à indiquer le rapport de deux gaz et à mélanger ces gaz. Le dispositif D comprend un tube T qui pellet titre transparent ou non et -qui est poreux. Une-biSle B qui peut se déplacer librement mais qui est disposée avec très peu de jeu est logée dans le tube T. Bien que cette bille constitue le dispositif le plus simple formant une cloison mobile, il est évident que d'autres dispositifs de séparation du tube peuvent etre utilisés, par exemple un piston coulissant ou une goutte de mercure.Lorsque le tube T n'est pas transparent, la bille B doit être magnétique, et une bille externe aimantée ou un autre dispositif indique alors la position de la bille in- terne. Le terme "poreux" désigne un tube ayant une série de trous qui ont été percés ou un tube muni d'une fente, ou même un tube réellement poreux. Comme représenté, dans le mode de réalisation avantageux, le tube est transparent et comporte une série de trous H qui ont été percés. - Une chambre C dans laquelle pénètrent les gaz dans le rapport voulu, entoure le tube T. A partir de la chambre C, le mélange de gaz passe dans le débitmètre ou rotamètre M qui indique le débit de mélange qui s'échappe ensuite par la vanne V vers le point d'utilisation. Une réserve A de gaz est placée d'un côté- du tube T et est reliée par un clapet I de retenue alors qu7une réserve de gaz E est placée de l'autre côté du tube T et est reliée par un clapet 3 de retenue. Dans le mode de réalisation représenté, le gaz E passe dans une soupape 5 d'étranglement. Dans ce cas, l'un des gaz, par exemple le gaz- A, est introduit dans le tube T à une pression inférieure dSenvi- ron 0,35 bar à celle du gaz E (on peut supposer que le gaz A est à une pression de 3,15 bars et le gaz 3 de 3,5 bars). L'opérateur ne doit donc manipuler que la soupape 5. Suivant que celle-ci est totalement ouverte ou totalement fermée, la pression dans le tube du mélange de gaz ne peut jamais dépasser 3,5 bars etnepeut jamais être inférieure à 3,15 bars. Lors de l'utilisation d'une seule soupape d'etranglement, celle-ci peut être disposée sous le tube, comme représenté, à peu près au point milieu, et elle peut porter une flèche indiquant le sens d'augmentatior. Lorsque l1opé- rateur tourne la soupape dans le sens horaire ou d'augmentation, la bille B se déplace de gauche à droite, dans le sens de la flèche. La limite d'augmentation correspond à la fermeture de la soupape 5.Evidemment, le cas échéant, deux soupapes d'étranglement, une pour chaque gaz, peuvent oestre incorporées à l'appareil. La position de la bille dans le tube indique le nombre d'orifices destinés à l'écoulement du premier gaz par rapport au nombre d'orifices destinés à l'é- coulement de l'autre gaz. Lorsque la bille occupe une position stable, la pression est la mssme des deux côtés. La pression en aval des orifices est légèrement inférieure à celle du tube T,mais elle est la mtme au niveau de tous les orifices. Ainsi, le débit du premier gaz par rapport à celui du second est proportionnel au nombre d'orifices découverts qui est indiqué lui-mtme par la position de la bille. Ainsi, la position de la bille indique directement le rapport des deux gaz. La figure 2 représente un tube destiné à donner un rapport entre les gaz d'au moins 95/5. Un seul trou de grande dimension permet le passage de 95 % d'un gaz alors que chaque petit trou permet le passage de 0 > 5 ob du gaz dans la chambre C. La figure 3 représente un tube destiné à permettre l'obtention d'un rapport d'au moins 5Q/50. Dew trous correspondant à 25 % et placés à une première extrémité permettent ainsi l'introduction de 50 0/0.dtun premier gaz. Il est évident que les tubes peuvent entre modifiés de diverses manières, pour l'obtention de toute combinaison voulue pour le rapport des gaz. Il est aussi évident, que, bien qu'on ait décrit l'invention en référence à un dispositif. de mélange de deux gaz, elle convient au mélange de plus de deux gaz. Par exemple lorsque trois gaz doivent wetre mélangés, deux billes peuvent entre disposées dans le tube, les trois gaz étant introduits entre les deux billes. nes butées convenables sont disposées dans le tube de manière qu'elles séparent les zones laissées à chaque gaz et empêchent la collision des billes. ~ T'inclinaison du tube T a un certain effet sur la lecture de rapports donnée par la bille, car celle-ci est repoussée vers la partie basse du tube. On ob-tient lme inclinaison maximale lorsque le tube est vertical. Cette force exercée sur la bille peut être avantageuse suivant les densités relatives des deux gaz mélangés et/ou d'autres critères. Dans la plupart des cas en pratique, il est souhaitable que le tube T soit horizontal. Lorsque la vanne V de mélange de gaz est fermée ou lorsque l'appareil ne reçoit pas de gaz, les débits de gaz sont les mêmes de part et d'autre de la bille si bien que celle-ci se déplace librement, le roulement de la bille indiquant si l'appareil est de niveau. Il est bien entendu que l'invention n'a été décrite et représentée qu'à titre d'exemple préférentiel et ta'on pourra apporter toute équivalence technique dans ses éléments constitutifs sans pour autant sortir de son cadre, qui est défini. dans les revendications annexées. REVEDICATIONS 1. Dispositif indicateur du rapport d'au moins deux gaz qui doivent titre mélangés, caractérisé en ce qu'il comprend un tube poreux, au moins une bille mobile librement dans le tube, un dispositif d'introduction d'un gaz dans le tube, d'un premier côté d'une bille, et un dispositif d'introduction d'un autre gaz dans le tube, de l'autre côté de la meme bille, de manière que la position stable de cette bille dans le tube indique le rapport du débit du premier gaz à celui de l'autre gaz. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le tube est transparent et la bille est logée avec peu de jeu dans le tube. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est destiné à mélanger deux gaz et il comprend une seule bille dans le tube. 4. Dispositif selon la revendication 1, destiné au mélange d'un gaz, caractérisé en ce qu'il comprend de plus une chambre placée autour du tube et destinée à recevoir les courants gazeux du tube, et un débitmètre relié à la chambre et donnant le débit du mélange de gaz.