Brevet FR2298089A1 — publié le 19760813

La présente invention a essentiellement pour objet un procédé pour la mesure de faibles débits d'écoulement d'un liquide. Plus précisément, l'invention vise à augmenter très sensiblement la précision avec laquelle-ce débit peut être mesuré et éventuellement ses variations enregistrées. L'invention se rapporte également à un appareillage permettant de mettre en oeuvre ledit procédé La précision de mesure du débit d'un liquide s'écoulant dans des conduits ou des canalisations dépend beaucoup de données variant suivant les cas, telles que la viscosité dudit liquide et aussi l'ordre de grandeur du débit à mesurer.Outre les difficultés technologiques qu'on peut rencontrer pour insérer un capteurdedébit dans les conduits ou canalisations précités et les perturbations sur le débit lui-même qui peuvent être provoquées par ce même capteur, les conditions les plus défavorables sont - réunies lorsque le débit du liquide est lent et la viscosité de ce dernier importante. Ces conditions défavorables se trouvent fréquemment réunies, par exemple, dans le domaine médical chaque fois qu'il s'agit de perfuser du sérum ou un liquide possédant les propriétés physiologiques particulières,dans un organisme vivant .Dans certain cas, il n'est heureusement pas nécessaire de connaître la valeur actuelle du débit . de liquide injecté et on peut se contenter alors de régler grossièrement celui-ci en maintenant au-dessus du malade et à une certaine hauteur, le réservoir de liquide à perfuser, la pression exercée par la colonne de liquide déterminant ainsi la valeur du dXbit . Autrement dit, le débit est réglé à une valeur qui n'est pas connue avec précision, en ajustant la hauteur du réservoir au-dessus du malade. Ce réservoir est gradué, ce qui permetd'apprécier au bout d'une période de temps relativement longue, la quantité de liquide qui a été injectée et par conséquent la valeur moyenne du débit. Dans certain cas plus délicats tels que par exemple la perfusion de liquides dans les vpies biliaires et urinaires ces-informations ne sont plus suffisantes parce qu'on désire Xconnattre la valeur précise et instantanée du débit et même, si possible, en enregistrer iB variations au cours du temps. Toutes les tentatives qui ont été faites dans ce domaine se sont jusqu'à présent.soldées par des échecs à cause des difficultés mentionnées plus haut. En règle générale, les systèmes essayés étaient fragiles et peu fidèles quand ils ne perturbaient pas l'écoulement du liquide. La présente invention apporte une solution simple et originale à ce problème en partant du principe que le débit d'air qui est admis dans le réservoir pour remplacer le liquide qui s'écoule de celui-ci est égal au débit dudit liquide et qu'il est plus facile de mesurer un débit d'air (ou d'un gaz quelconque) qu'un débit d'un liquide,d'une viscosité nécessairement plus grande. D'une façon générale, l'invention se rapporte à un procédé de mesure du débit d'un liquide s'écoulant lentement d'un réservoir caractérisé en ce qu'il consiste à mesurer le débit du fluide admis dans ledit réservoir pour remplacer ledit liquide au fur et à mesure de son évacuation dudit réservoir Le fluide précité est, comme mentionné plus haut, de préférence de l'air ce qui simplifie notablement la construction des appareils, mais bien entendu, ceci n'est nullement indispensable et d'autres fluides de viscosité différente peuvent être choisis si les conditions particulières du fonctionnement de l'appareil l'éxigent. Comme la présente invention concerne essentiellement le cas des faibles débits, il en résulte que l'écoulement est le plus souvent laminaire et dans ce cas on sait par la loi de Poiseuille que la pression motrice d'un fluide en écoulement est proportionneLeau débit . De plus, la chute de pression d'un fluide circulant dans un conduit dépend des pertes de charge dans ce conduit. I1 est donc possible, dans ce type d'application, de créer des pertes de charge sur un certain parcours dudit fluide avant son admission dans le réservoir, de façon à produire ainsi une différence de pression proportionnelle au débit du fluide et de mesurer cette différence de pression aux bornes dudit parcours de façon à pouvoir l'afficher et éventuellement l'enregistrer sur un enregistreur graphique.Un moyen commode pour provoquer les pertes de charge susmentionnées consiste à faire passer ledit fluide dans un organe déprimogène tel qu'un tube capillaire, avant son admission dans le réservoir. De préférence, la mesure de la chute de pression proprement dite sera effectuée par une capsule anéroïde de très grande sensibili té,branchée en dérivation sur ledit organe déprimogène c'est-à-dire, dans ce cas précis, aux bornes du tube capillaire l'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparaitront plus clairement à la lumière de la description explicative qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple, faite en référence au dessin schématique annexé dans lequel - la figure t représente schématiquement un appareil de mesure de débit selon l'invention, associé à un réservoir de liquide et permettant de mesurer le débit de liquide s'échappant de ce réservoir ; et - la figure 2 est une variante de l'encadré Il de la figure 1. En se reportant à la figure 1 du dessin annexé, on a -représenté un réservoir 11 liquide 12 et le début du conduit 13 d'écoulement de celui-ci. l'air qui remplace le liquide 12 au fur et à mesure de son écoulement, est introduit dans le réservoir par le conduit 14. Selon une caractéristique de l'invention, le conduit 14 débouche à l'air libre par l'intermédiaire d'un tube capillaire 15 et communique avec la chambre interne 17 d'une capsule anéroïde 16 à grande sensibilité, par l'intermédiaire d'un conduit 18. le conduit 18 débouche dans le conduit 14 à proximité de l'orifice 19 du tube capillaire 15.La membrane ou partie déformable 20 de la capsule 16 est en contact avec un capteur de déplacemeI 21 formant transducteur alimenté par une source de tension continue 22 et dont la sortie électrique Ste3trbéeàlnew s- treur graphique 23 à défilement continu , appareil bien connu et qui ne sera donc pas décrit plus en détail . le fonctionnement de l'ensemble est des plus simples et se déduit directement des commentaires qui précèdent . le débit du liquide 12 s' écoulant dans le conduit 13 crée une circulation d'air dans le tube 15 et une différence de pression apparait entre la face externe (soumise à la pression atmosphérique) et la face interne (soumise à la pression qui règne dans le conduit 14 ) de la membrane 20. Ceci provoque un écrasement de cette membrane qui est proportionnel à la différence de pression et par conséquent au débit d'air dans le tube capillaire 15. L'écrasement précité est mesuré et transformé en une tension électrique représentative,par le capteur 21. Cette tension est "visualisée" sur l'enregistreur graphique. Ainsi, avec cet appareillage, il est toujours possible d'ajuster le débit de liquide en réglant la hauteur du réservoir 11,maie cette fois le réglage de hauteur correct peut être facilement apprécié par les indications fournies par l'enregistreur 23. De plus, après le réglage du débit, toute variation accidentelle ou provoquée de celui-ci apparaît aussitôt sur ce même enregistreur. La figure 2 montre une variante où la capsule 16 est,cete fois,enfermée dans une enceinte étanche 25 et où le tube 15 est inséré dans le conduit 14 (et non plus rapporté à son extrémité), un conduit 26 établissant une liaison entre l'intérieur de l'enceinte 25 et le tube 14,en amont du tube capillaire 15. Grâce à ce montage, la pression du gaz en amont du tube 15 peut être différente de la pression atmosphérique . Ce montage peut se révélertrès utile dans le cas où le liquide 12 est relativement visqueux. Dans ces conditions en effet,le gaz est injecté sous pressai dans le conduit 14,-pourfaciliter l'écoulement du liquide par le conduit 13. Le même appareillage trouve aussi son application dans le cas où on désire utiliser un autre gaz que l'air pour remplacer le liquide dans le réservoir. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits, lesquels n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. Notamment, si on sort du domaine d'application de la loi de Poiseuille, il est encore possible de concevoir un appareillage conforme aux principes généraux de la présente invention, capable de mettre en évidence et de mesurer les relations qui existent entre les pertes de charge, la chute de pression qui en résulte et le débit du gaz destiné à remplacer le liquide; même si ces relations ne sont plus de simples lois de proportionalité. De plus, dans le cas de l'utilisation d'un tube capillaire en tant qu'organe déprimogène, il convient de remarquer que ce tube capillaire peut se présenter sous plusieurs formes. Ce peut être un tube de verre à section interne très fine et calibrée mais il peut aussi être constitué par un tube métallique (par exemple en cuivre) avec un étranglement sur une certaine partie de sa longueur, lequel étranglement peut être ajusté expérimentalement par étirage ou torsion du tube, ceci dans le but de procéder à l'étalonnage de l'ensemble de l'appareillage. C'est dire que l'invention comprend tous les équivalents techniques des moyens mis en jeu si ceux-ci le sont dans le cadre des revendications qui suivent REVEND i CÂT IONS 1.- Procédé de mesure du débit d'un liquide s'écoulant len tement d'un réservoir, caractérisé jazz ce qu'il consiste à mesurer le débit du fluide admis dans ledit réservoir pour remplacer ledit liquide au fur et à mesure de son évacuation dudit réservoir 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit fluide est de l'air 3.- Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la mesure précitée du débit du fluide précité consiste à créer des pertes de charges fonction du débit sur un certain parcours de circulation dudit fluide, avant son admission dans ledit réservoir, à mesurer la différence de pression du fluide aux bornes dudit parcours puis à afficher et/ou enregistrer ladite différence de pression, de préférence après avoir converti cette dernière en une grandeur électrique représentative 4.- Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que les pertes de charge sont proportionnelles au débit 5.- Procédé selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que lesdites pertes de charge sont créées par réduction de la section d'écoulement dudit fluide sur ledit parcours 6.- Procédé selon l'une des revendications précédentes, s'appliquant notamment lorsque la viscosité dudit liquide est relativement forte, caractérisé en ce qu'on introduit ledit fluide sous pression dans ledit réservoir,pour faciliter l'écoulement du liquide 7.- Dispositif de mesure du débit d'un liquide s'écoulant d'un réservoir, notamment pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un organe deprimogkne dans un circuit d'alimentation de fluide commugiquant avec l'intérieur dudit réservoir, des moyens de mesure de pression branchés en dérivation sur ledit organe déprimogène et des moyens d'affichage et/ou d'enregistrement reliés auxdits moyens de mesure de pression 8.- Dispositif selon la revendication 7 dans lequel ledit fluide est l'air atmosphérique, caractérisé en ce que ledit organe déprimogène est constitué par un tube capillaire dont une extrémité communique avec ledit circuit d'alimentation tandis que l'autre extrémité débouche à l'air libre et que lesdits moyens de mesure de pression comprennent une capsule anéroïde à grande sensibilité dont la chambre interne communique avec ledit conduit d 'alimentation, par un conduit débouchant de préférence a. proximité de l'orifice dudit tube capillaire 9.- Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit organe déprimogène est constitué par un tube capillaire inséré dans ledit circuit d'alimentation et que lesdits moyens de mesure de pression comprennent une capsule aneroïde à grande sensibilité enfermée dans une enceinte close, la chambre interne de ladite capsule et l'intérieur de ladite enceinte communiquant avec ledit circuit d'alimentation par des conduits débouchant respectivement de chaque côté dudit tube capillaire, de préférence à proximité des orifices de celui-ci 10.- Dispositif selon l'une des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que lesdits moyens de mesure de pression comprennent en outre un capteur de déplacement formant transducteur électrique, dont la sortie électrique est reliée auxdits moyens d'affichage et/od d'enregistrement 11.- Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que lesdits moyens d'affichage et/ou d'enregistrement sont constitués par un enregistreur graphique, en soit connu