Brevet FR2203971A1 — publié le 19740517

L'invention concerne un appareil pour la détermination du volume et du débit d'un liquide en écoulement, destiné de préférence à des débits faibles et variables et servant notamment à contrôler le volume d'urine émis par unité de temps par des patients soumis à un traitement intensif. Il est plus difficile de déterminer en continu un petit débit qu'un grand débit et il faut employer d'autres moyens, spécillement quand l'appareil de mesure ne doit présenter qu'us faible résistance à l'écoulement. En pareil cas, il est apparu avantageux de diviser le débit en incréments de volumes appropriésÀV et de mesurer alors le temps qui s'écoule avant qu'un incrément de volume ne soit accompli, ou le nombre des incréments de volume par unité de temps. On connaît différents appareils qui fonctionnent selon ce principe, par exemple un appareil dans lequel on remplit et on vide alternativement par des valves un récipient de volume Iv, les valves étant commandées par un instrument de mesure de niveau de liquide.Un autre appareil fonctionne avec un récipient basculant qui est rempli par le liquide en écoulement et qui, lorsqu'un volume ssV est atteint, bascule automatiquement par gravité et se vide. Ces deux appareils connus sont relativement comateux et leur inconvénient est surtout qu'ils contiennent des pièces mobiles qui sont sujettes à l'usure. Le deuxième des appareils cités est en outre sensibles aux variations de position et aux trépidations et de plus, son fonctionnement dépend de la densité du liquide. invention a pour but d'éliminer ces inconvénients. Selon l'invention, on y parvient grâce à un appareil du type mentionné plus haut qui est caractérisé par un siphon muni d'un récipient servant à accumuler le courant de liquide et d'un tuyau d'évacuation relié au récipient et par lequel un volume déterminé est automatiquement évacué lorsqu'un niveau déterminé de liquide est atteint, et par un dispositif servant à observer optiquement et/ou électriquement le niveau de liquide et/ou les évacuations. Le dispositif servant à observer le niveau de liquide peut en outre présenter une structure dans laquelle on mesure en continu l'accroissement de volume dans le récipient entre deux évacuations. On décrit ci-après des modes d'exécution de l'invention à propos des dessins annexés sur lesquels La Figure 1 est une coupe longitudinale d'un mode d'exécution de l'invention La Figure 2 une coupe longitudinale d'un autre mode d'exécution qui est concentrique et comporte un dispositif de mesure continue du niveau de liquide; La Figure 3 une vue schématique d'un appareil servant à mesurer électriquement le niveau de liquides conducteurs de l'électricité; La Figure 4 une vue schématique d'un appareil servant à déterminer électriquement le niveau de liquides conducteurs et non conducteurs. L'appareil représenté en coupe par la Figure 1 comprend un récipient pratiquement cylindrique 1 fermé dans le bas et présentant dans le haut une tubulure 2 pour le raccordement au tuyau (non représenté) qui amène le liquide. La tubulure 2 forme lten- trée de l'appareil, l'écoulement étant indiqué par une flèche 3. En un point de la paroi cylindrique du récipient est disposé un tube en U, 4, qui fait corps avec celui-ci et comporte deux bran ches d'inégale longueur 5, 6, les ouvertures des deux branches étant tournées vers le bas. La branche courte 5 est concentrique au récipient 1 et débouche au voisinage du fond de celui-ci. La branche longue 6 passe à ltextérieur du récipient 1 et débouche en dessous de celui-ci; son ouverture forme la sortie de l'appareil et le sens d'écoulement est indiqué par la flèche 7. Dans la paroi du récipient sont disposées, du côté opposé au tube 4, deux électrodes 8, 9 espacées l'une de l'autre, auxquelles on relie un instrument de mesure en lui-même connu (non représenté) pour mesurer un courant électrique qui passe entre les électrodes. Dans le haut du récipient est disposé, à côté de la tubulure 2, un trou fileté dans lequel est inséré un goujon fileté allongé 10. Celui-ci sert à régler exactement le volume délimité par le récipient 1. En vissant ou en dévissant le goujon, on peut diminuer ou augmenter le volume. l'appareil décrit ci-dessus convient seulement à des li quides conducteurs de l'électricité. Comme l'indique la flèche 3, le liquide à mesurer arrive par la tubulure 2 au récipient t et s'y accumule. Aussitôt que le niveau de liquide a atteint I'électrode 8, il passe entre les électrodes 8 et 9 un courant qui indique le processus de remplissement. Le liquide continue de monter jusqu'à ce qu'il ait atteint le sommet supérieur il du tube en U. Lorsque le sommet 11 est atteint, du liquide s'évacue par la branche 6 jusqu'à ce que le niveau à l'intérieur du récipient 1 soit descendu à la hauteur de l'embouchure 12 de la branche 5. Aussitôt que pendant le processus d'évacuation le niveau de liquide est descendu en dessous de l'électrode 8, le circuit entre les électrodes 8 et 9 est interrompu. Après ltévacuation, le remplissage recommence. Par le remplissage et l'évacuation alternés du récipient 1, le courant de liquide est divisé en incréments de volume av. Par les électrodes 8,9, on obtient pour chaque processus de remplissage et d'évacuation un signal électrique à l'aide duquel on peut compter le nombre des incréments de volume AV. De cette manière, le débit à mesurer peut être indiqué par le nombre des incréments de volume par unité de temps. La Figure 2 montre un autre mode d'exécution de l'invention, dans lequel est prévu un dispositif de mesure continue du niveau liquide et qui, d'autre part, est de structure concentrique. Il est formé d'une enveloppe extérieure 13, pratiquement cylindrique, qui présente à son extrêmité supérieure un épaississement en forme de bride 14 et à son extrêmité inférieure un fond plat muni d'une ouverture 15. Dans ltenveloppe 13 sont disposés deux éléments intérieurs 16 et 19 engagés l'un dans l'autre. L'élément intérieur inférieur 16 est esltntiellement formé d'un tube comportant une partie 17 qui pénètre de bas en haut à l'intérieur de l'enveloppe et d'une partie 18 qui passe de haut en bas à travers l'ouverture 15 et forme la sortie de l'appareil. A l'intérieur de l'enveloppe 13, l'élément intérieur 16 présente entre les deux parties tubu- laires 17 et 18 un épaississement circonférentiel dont le diamètre extérieur correspond au diamètre intérieur de l'enveloppe 15 et dont le haut constitue une gouttière circonférentielle et forme le fond de l'intérieur du récipient. l'élément intérieur supérieur 19 est également tubulaire en sa partie inférieure et le diamètre de la partie tubulaire se situe à peu près à mi-chemin entre le diamètre de l'enveloppe 13 et le diamètre de la partie tubulaire 17 de l'élément intérieur inférieur 16. De cette manière, il reste un conduit annulaire entre la paroi 13 de l'enveloppe et la partie tubulaire 20 de l'élément intérieur supérieur 19 et un autre entre cette dernière partie et la partie tubulaire 17 de l'élément intérieur inférieur 16. La longueur de la partie tubulaire 20 de l'élément intérieur supérieur 19 et celle de la partie tubulaire 17 de l'élément intérieur inférieur 16 sont dans un rapport tel que les deux conduits annulaires soient reliés entre eux et que le conduit annulaire intérieur soit relié à la perforation de l'élément intérieur 16. A sa partie supérieure, l'élément intérieur 19 est élargi en gradin au diamètre intérieur de l'enveloppe 13 et présente finalement la forme d'une bride gracie à un nouvel élargissement 21. Dans cette partie supérieure, ltélément intérieur 19 présente un creux concentrique destiné à loger les éléments de connexion du dispositif électrique de mesure décrit plus loin. Dans l'épaississement en forme de bride 14 de l'enveloppe 13 se trouve une perforation 23 coudée à 900 qui débouche par une extrêmité de sa branche horizontale à l'intérieur de l'enveloppe et dont la branche verticale se prolonge vers le haut par une tubulure 22 qui passe à travers la bride 21 et sert au raccor dement au tuyau qui amène le liquide. Du côté opposé à la perforation 23 est prévue, dans l'épaississement en forme de bride 14, une perforation qui relie l'intérieur de l'enveloppe à l'atmosphè- re pour assurer le fonctionnement de l'appareil. le dispositif servant à mesurer le niveau de liquide dans l'enveloppe 13 est essentiellement formé de deux armatures de condensateur dont l'une est formée par l'enveloppe 13 elle-mêmeO Pour cette raison, ou bien ltenveloppe 13 est formée de métal ou bien elle présente intérieurement un revêtement métallique. La deuxième armature de condensateur est formée d'un cylindre métallique 24 disposé ç l'intérieur de l'élément intérieur supérieur 19 et qui s'étend sur toute la longueur de la partie tubulaire 20 de ltélément intérieur 19. Dans la perforation déjà mentionnée de la partie supérieure de l'élément 19 est disposée une fiche 36 destinée à un câble électrique à deux conducteurs de préférence blindé.Un contact de la fiche est relié au cylindre métallique 24 et l'autre contact à l'enveloppe 13. Le fonctionnement de l'appareil repose, comme dans celui de la Figure 1, sur le principe du siphon c'est-à-dire que le liquide monte à l'intérieur de l'enveloppe 13 jusqu'à ce qu'il ait atteint le sommet supérieur du siphon 25 pour s'évacuer alors automatiquement. Pendant que le liquide monte dans le récipient, la capacité entre l'enveloppe 13 et le cylindre métallique intérieur 24 varie. Au moyen d'un instrument électrique de mesure en luimême connu, on peut enregistrer par exemple cette variation de capacité de sorte que l'on peut déterminer l'accroissement de volume dans le récipient et donc le débit entre deux évacuations. En outre, on peut compter les évacuations, ce qui permet une mesure continue du débit et du volume. Les deux appareils sont relativement simples à fabriquer. Le mode d'exécution représenté par la Figure 1 peut être fabriqué à très bon marché à partir de deux coquilles de matière synthétique. Le mode d'exécution de la Figure 2 peut aussi être formé en majeure partie de matière synthétique. Toutefois l'enveloppe extérieure 13 est formée, comme on l'à déjà dit, de métal et par exemple d'aluminium. La Figure 3 montre schématiquement un appareil de mesure de niveau de liquide qui, toutefois, ne convient qu'à des liquides conducteurs de l'électricité. A l'intérieur de l'appareil, sur une surface de paroi est disposé, parallèlement à l'axe de l'appareil, un conducteur électrique allongé 26 qui est relié par un conducteur 27 à un instrument de mesure 28 représenté sous forme de bloc. Sur une paroi de préférence opposée sont disposées l'une au dessus de l'autre, avec espacement différentes électrodes 29 qui sont également reliées par des conducteurs 30 à l'instrument de mesure 28. Lorsque le niveau de liquide monte, des liaisons conductrices s'établissent successivement entre l'électrode 26 et chacune des électrodes 29, grâce au liquide.Au moyen de l'instrument de mesure 28, on peut observer pas à pas, grâce aux signaux de courant correspondants, la montée du niveau de liquide. La Figure 4 montre schématiquement un appareil qui convient également à l'observation discontinue du niveau de liquide dans le récipient à siphon mais qui peut aussi servir pour des liquides non conducteurs et pour des liquides auxquels on ne peut pas exposer une électrode nue. Dans deux portions de paroi opposées de l'appareil sont encastrées des armatures de condensateur, à savoir d'un côté une armature 31 placée dans la direction de l'axe de l'appareil et s'étendant sur toute la longueur de la différence maximale de niveau du liquide dans l'enveloppe et dans la paroi opposée, des armatures de petite surface 33 espacées les unes des autres. L'armature 31 et les armatures 33 sont reliées chacune par des conducteurs 32 et 34 à un instrument électronique de mesure 35 en lui-même connu.Chaque armature 33 forme avec l'armature 31 un condensateur dont la capacité varie lorsque le liquide monte et que l'interstice se remplit et qui peut ainsi fournir un signal correspondant indiquant le niveau du liquide. la mesure du niveau de liquide dans le récipient à siphon peut aussi s'effectuer optiquement. A cet effet, tout le récipient ou des parties opposées de celui-ci sont fabriqués en matière transparente. Un rayon lumineux venant d'une source lumineuse est dirigé sur l'appareil de façon telle qu'il atteigne la paroi intérieure du récipient sous un angle différent de 900. En pareil cas, l'indice de réfraction différent du liquide et de l'air a aussi pour effet que le trajet du rayon lumineux dans le récipient vide n'est pas le même que dans le récipient rempli de liquide. Alors, de l'autre côté de l'appareil est disposée une cellule photoélectrique ou un récepteur de lumière analogue, de façon telle que le rayon lumineux l'atteigne par exemple quand le récipient est rempli mais ne l'atteigne pas quand le récipient est vide. Le signal électrique obtenu peut à nouveau servir, de manière en elle-même connue, à mesurer le niveau de liquide ou à compter les évacuations. On peut utiliser, pour déterminer le niveau de liquide ou le nombre des évacuations, différents autres procédés optiques dans lesquels un rayon lumineux est par exemple diffusé, atténué ou amené hors de mise au point par le liquide. Dans les procédés de ce genre, l'angle d'incidence du rayon lumineux peut même être de 900. Si l'on vise seulement à compter les évacuations, l'instrument de mesure peut aussi être disposé sur le tube de sortie 6, 18. Etant donné l'écoulement relativement rapide du liquide évacué, on peut obtenir à la sortie un signal facile à interpréter. tes instruments de mesure correspondent aux instruments de mesure électrique ou optique décrits plus haut. REVENDICATION-S 1.- Appareil pour la détermination du volume et du débit d'un liquide en écoulement, caractérisé par un siphon muni d'un récipient servant à accumuler le courant de liquide et d'un tuyau d'évacuation relié au récipient et par lequel un volume déterminé est automatiquement évacué lorsqu'un niveau déterminé de liquide est atteint, et par un dispositif servant à observer optiquement et et/ou électriquement le niveau de liquide et/ou les évacuations. 2.- Appareil selon la Revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif servant à observer le niveau de-liquide est formé de deux électrodes disposées avec espacement mutuel du côté intérieur de la paroi du récipient et qui peuvent être reliées à une source de courant par l'intermédiaire d'un instrument de mesure. 3;- Appareil selon la Revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif servant à observer le niveau de liquide est formé d'un condensateur dont les armatures s'étendent de part-et d'au- tre d'une cavité remplie périodiquement par le liquide, perpendiculairement à la surface du liquide et auquel on peut appliquer une tension en vue de la mesure. 4.- Appareil selon#la Revendication 1,, caractérisé en ce que le dispositif servant à observer les écacuations est placé hors du récipient, sur le tuyau d'évacuation. 5.- Appareil selon la Revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif servant à observer le niveau de liquide est formé d'une source lumineuse et d'un récepteur de lumière muni d'un dispositif électrique de mesure, la source lumineuse étant disposée de façon telle que son rayon atteigne la paroi du récipient sous un angle différent de 900 et atteigne le récepteur de lumière seulement quand le récipient est rempli de liquide ou seulement quand le récipient est vide.