Brevet FR2368699A1 — publié le 19780519

La pressente invention est relative à un dispositif destiné à contrôler le débit de fluides circulant dans une canalisation. On connaît déåà des appareils contrôleurs de débit. Ces appareils connus ne donnent pas, en général, toute satisfaction, soit parce qu'ils sont rudimentaires et donc peu fiables et insuffisament précis, soit parce qu'au contraire, ils sont de conception trop complIquée, donc coûteuse et de fonctionnement délicat. Le besoin se fait donc sentir d'un contrôleur de débit de construction simple et d'un fonctionnement sûr d'une part, tout en offrant une grande souplesse en ce qui concerne ses applications possibles. Un contrôleur de débit selon l'iilvention comprend un corps pourvu d'un alesage axial, au travers duquel- circule le fluide dont on veut contrôler le débit, muni d'une partie tronconique daB laquelle peut se déplacer un noyau cylindrique magnétique, et il est caractérisé en ce que la longueur de ladite partie tronconique est limitée à celle de la course utile dudit noyau, en ce que ce dernier est guidé et centré dans cette partie tronconique à l'aide de nervures lonOitudinales, au nombre de trois de préférence, ménagées dans ladite partie tronconique et par une pièce triangulaire solidaire du noyau dans la partie cylindrique de cet alésage et en ce qu'il comporte un indicateur de débit constitué d'une aiguille magnétique soumise au champ magnétique du noyau et montée dans un boîtier autonome, la géométrie de cette aiguille étant telle qu'elle donne une amplification linéaire de la course du noyau. Selon une autre caractéristique de cette invention le noyau magnétique est réalisé sous la forne d'un flotteur contenant le systne magnétique, ce dernier étant constitué de deux aimants principaux, d'une entretoise magnétique et d'un aimant de concentration du champ magnétique en répulsion de polarité avec l'ai ruant principal sur lequel il est monté, l'aiguille dudit indicateur étant entraînée par un axe magnétique passant par le centre de cet ainant de concentration. Selon encore une autre caractéristique de cette invention, cn prévoit sur le corps du contrôleur de débit un contact électrique à lames actionné par le noyau magnétique et destiné à délivrer un signal électrique lorsque le débit instantané est inférieur à une valeur de consigne déterminée. L'invention vise également une variante de réalisation permettant une indication de débit à distance. Selon cette variante, l'indicateur est muni d'une cellule photo-résistante et son ai gouille comporte à sa base un obturateur dont le profil est réali- sé de façon à intégrer le flux lumineux recru par ladite cellule fin de le convertir en indication lin-aire sur un galvanomètre monté en pont de wheatstone et donner ainsi à distance la valeur du débit. D'autres caractéristiques et avantages de cette invention ressortiront de la description faite ci-après d'exemples de réa- lisation non limitatifs. Au cours de cette description on se r- fère aux dessins annexés sur lesquels - la figure 1 représente en coupe axiale longitudinale un contrôleur de débit selon l'invention, - la figure 2 est une vue eq plan de la figure 1, représentant les positions intermédiaires du noyau et de l'aiguille de l'indicateur, - la figure 3 est une vue similaire à la figure 2 représentant les concentrations des lignes de force pour l'une des posi tions extrêmes du contact électrique, - la figure 4 est une vue en bout, partiellement en coupe du dispositif représenté à la figure 1, - la figure 5 est une vue similaire à la figure 3, représen tant les concentrations des lignes de force pour autre des positions extrêmes du contact électrique, - la figure 6 représente en coupe axiale longitudinale la va riante de l'invention permettant une indication du débit à distance et, - la figure 7 est une vue en plan de la figure 6. En se référant aux dessins on voit que le contrôleur de débit selon l'invention comporte un corps 10 percé d'un alésage axial cylindrique 12. Dans cet alésage axial 12 est placé une douille amovible conique 15 dont a conicité est différente selon 1 valeur des débits à contrôler. La longueur de cette douille conique 15 est choisie telle ;ue l'on obtienne dans le corps 10 une partie tronconique 16 de longueur limitée à celle de la course utile d noyau magnétique 18 décrit plus loin. La douille conique 15 est munie de nervures 20 (-au nombre de trois dans cet exemple de réalisation) assurant le guidage du noyau 18 dans la partie co nique 16 du corps. Le noyau magnétique 18 se présente sous la forme d'un flotteur constitué d'une enveloppe contenant le système ragnétique. Ce dernier comporte deux imants principaux 28 et 70 séparés par une entretoise magnétique 32. .;u dessus de l'aimant principal supérieur 30 on prévoit un aimant de concentration du champ magnétique j4. Cet aimant de concentration 34 est en répulsion de polarité (voir la figure 3) avec l'aimant principal supérieur 50. Ces différentes aimants sont réalisés en ferrite arlisotrope. Dans la partie cylindrique 14 de l'alésage du corps, le noyau magnétique 18 est guidé et centré à l'aide d'une pièce triangulaire 22. Cette pièce 22 et les nervures 20 constituent donc un double système de guidage et de centrage du noyau respectivement dans la partie cylindrique 14 (position haute du noyau) et dans la partie conique 16 (position basse du noyau). Ce système de guidage mixte a pour but, d'une part de rendre le contrôleur de débit insensible aux impuretés solides qui peuvent être véhiculées par le fluide et d'autre part de ne provoquer que de faibles pertes de charge dans l'appareil L'indicateur de débit est constitué d'une aiguille magnétique 26 montée sur un pivot dans un boîtier autonome 24. L'aiguille 26 est soumise au champ magnétique du noyau et sa géométrie est telle qu'elle donne une amplification linéaire de la course du flotteur.Cette aiguille 26 se déplace comme connu devant un cadran gradué donnant par simple lecture la valeur du débit du fluide passant dans le contrôleur de débit. L'invention prévoit en outre des moyens permettant de délivrer un signal électrique lorsque le débit nécessaire devient insuffisant, ce signal électrique n'étant pas émis lorsque la contrôleur admet un débit supérieur à sa valeur de réglage. 'ins- tallation à contrôlePqutelle soit de refroidissement, de graissage ou autre ne doit pas être perturbée inutilement en cas d'augmentation de pression par exemple. Ces moyens consistent en un contact électrique à lames 36 actionné par le noyau magnétique 18. Ce contact électrique à lames 36 est monté dans un bloc connecteur 38 dont la position est réglable sur le corps 10 du contrôleur. La disposition particulière des aimants assure la permanence du champ magnétique même lorsque le contrôleur de débit est réglé au minimum et que passe un débit maximum, le signal électrique n'étant délivré que pour des valeurs de débits situées en-dessous de la valeur de réglage. Un coraprend de ce qui précède que le noyau magnétique 18 remplit deux fonctions a) actionner le contact 36, b) entraîner l'aiguille de l'indicateur visuel de débit, d'une façon linéaire pour obtenir une bonne précision. C'est l'aimant de concentration 54 qui assure avec l'aimant principal inférieur 281 fa commande et le maintien du contact j6, les deux aimants principaux 28 et 30 étant à magnétisation axiale ce qui est nécessaire pour cette fonction (champ magnétique bouclé) alors que pour la commande de l'aiguille 26 de l'indicateur, l'aimant de concentration 34 réalise une direction tangentielle des lignes de force. Cette disposition, propre à l'invention, permet de rapprocher et d'éloigner le noyau magnétique 18 de l'aiguille 26 sans qu'il se produise de déviation parasite, car la distance entre cette aiguille et le noyau doit varier en fonction de la taille des appareils. L'aiguille de l'indicateur est entraînée par un axe magnétique qui passe par le centre de l'aimant de concentration 34. liux figures 3 et 5 on a représenté les concentrations des lignes de force du champ magnétique ainsi que les positions extrêmes du contact 36 et celles de l'aiguille 26. Sur la figure 5 la référence 25 désigne les lignes de force qui assurent le maintien du contact en position h la figure 2 on a représenté les positions extrêmes du noyau magnétique et de l'aiguille de l'indicateur. Selon la variante représentée aux figures 6 et 7, l'invention permet une indication du débit à distance. Dans cette variante l'indicateur 24 est pourvu d'une cellule photo-résistante 40 recevant le flux lumineux d'une source 42. Entre cette cellule 40 et la source lumineuse est disposée un obturateur 44 prévu à la base de l'aiguille 26-de l'indicateur 24. Le profil de cet obturateur permet d'intégrer le flux lumineux de façon à le convertir en indication lInéaire sur un galvanomètre 46 monté en pont de Wheatstone, afin de donner à distance la valeur du débit, la source lumineuse 42 étant occultée proportionnellement au débit par l'obturateur 4+. Un connecteur 48 assure la liaison amovible entre le contrôleur de débit et l'indicateur à distance 46. Le contrôleur de débit selon l'invention utilisant une trans mission magnétique du signal de lecture de l'indicateur situé sur l'appareil ou à distance offre la possibilité d'employer le contrôleur avec les différentes combinaisons suivantes 1- Contrôle du passage du fluide visuellement (lecture du cadran de l'indicateur optique Z4 et actionnenent d'un contact élec trique )6) permettant un contrôle d'une valeur de consigne de débit bien déterminez 2- Contrôle électrique (contact 36) et lecture du débit à distance (indicateur à distance 46) 3- Contrôle électrique visuel (contact 36) 4- Contrôle visuel seul sur l'appareil (à l'aide de l'indicateur optique seul 24) 5- Contrôle visuel seul à distance (indicateur à distance 4G) Le contrôleur de débit selon l'invention permet en outre une standardisation des appareils qui peuvent être à volonté équipée ou non de l'indicateur visuel, alors que les contrôleurs de débit actuellement connus sont réalisés de l'un ou l'autre type sans possibilité de modification. La combinaison-, exposée ci-dessus, permet de réduire les stocks et d'avoir de meilleur prix de revient. Outre les applications classiques d'un contrôleur de débit, l' > ppareil selon l'invention, dans une version miniaturisée réalisée en matière plastique, peut être utilisé dans les systèmes filtrants de dialyse des reins artificiels. Une autre application, notamment de la variante décrite cidessus en regard des figures 5 et 7 permet de donner à distance la valeur du débit en litres minutes, cette application d'usage général pouvant être utilisée sur les véhicules automabiles pour indiquer en permanence la consommation de carburant au même titre que la vitesse permettant d'utiliser le carburant dans les conditions optimales d'économie. Il demeure bien entendu que cette invention n'est pas limitée aux différents exemples de réalisation décrits et représentés mais qu'elle en englobe toutes les variantes. C'est ainsi que, comme représenté, le contrôleur de débit selon l'invention fonctionne normalement verticalement, mais il peut être équipé d'un ressort taré 17 (figure 1) qui compense le poids du flotteur 98 pour fonctionner horizontalement. Le flotteur (18) peut être également conçu pour recevoir une extrémité conique ou tronconique amovible (19) de façon à adapter son extrémité suivant l'importance des débits à contrôleur. R-VINDICIORTS 1.- Contrôleur de débit qui comprend un corps pourvu d'un alésage axial, au travers duquel circule le fluide dont on veut contrôler le débit, muni d'une partie tronconique dans laquelle se déplace un noyau cylindrique magnétique, caractérisé en ce que la longueur de ladite partie tronconique (16) est limitée à celle de la course utile du noyau (18), en ce que ledit noyau est centré et guidé dans cette partie tronconique (16) à 11 aide de nervures longitudinales (20) ménagées dans cette partie tronconique et par une pièce triangulaire (22) solidaire du noyau dans la partie cylindrique (14) dudit alésage axial (12), et en ce qu'il comporte un indicateur de débit constitué d'une aiguille magnétique (26), soumise au champ magnétique du noyau et mcntée dans un boîtier autonome (22), la géométrie de cette aiguille étant telle qu'elle donne une amplification linéaire de la course du noyau. 2.- Contrôleur de débit selon la revendication 1 caractérisé en ce que le noyau magnétique (18) est réalisé sous la forme d'un flotteur contenant le système magnétique, ce dernier étant constitué de deux aimants principaux (28 - 30), d'une entretoise magnétique (32) et d'un aimant de concentration du champ magnétique (34), en repulsion de polarité avec l'aimant principal (30) sur lequel il est monté, l'aiguille (26) dudit indicateur étant entraînée par un axe magnétique passant par le centre dudit aimant de concentration. 3.- Contrôleur de débit selon la revendication 2, caractérisé en ce que les aimants principaux (28 - 30) sont à magnétisation axiale 4.- Contrôleur de débit selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'on prévoit sur le corps (10) un ontact électrique à lames (36) actionné par le noyau magnétique (18) et destiné à délivrer un signal électrique lossque le débit instantané est inférieur à une valeur de consigne déterminée. 5.- Contrôleur de débit selon la revendication 4, caractérisé en ce que la commande et le maintien dudit contact électrique (36) sont assurés par les deux aimants principaux, respectivement inférieur (28) et supérieur (30). 6.- Contrôleur de débit selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les aimants du noyau magné tique sont réalisés en ferrite anisotrope. 7.- Contrôleur de débit selon l'une des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que iedit contact électrique est monté dans un bloc connecteur (38) dont la position, sur le corps du contrôleur, est réglable. 8.- Contrôleur de débit selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, réalisé de façon à permettre une indication du débit à distance et caractérisé en ce que l'indicateur (24) est pourvu d'une cellule photorésistante (40) et son aiguille (26) comporte à sa base un obturateur (44) dont le profil est réalisé de fanon à intégrer le flux lumineux reçu par ladite cellule afin de le convertir en indication linéaire sur un galvanomètre (46) monté en pont de Wheatstone et donner ainsi à distance la valeur du débit. 9.- Contrôleur de débit selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la partie tronconique (16) de l'alesage axial du corps est obtenue en plaçant dans ce dernier une douille amovible (15) conique dont la conicité est différente selon la valeur des débits à contrôler. 10.- Contrôleur de débit selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu il comporte un ressort taré (17) compensant le poids du flotteur (18) pour pouvoir fonctionner horizontalement. 11.- Contrôleur de de bt selon l'une quelconque des revendications l à 10, caractérisé en ce que le flotteur (18) est conçu pour recevoir une extrémité conique ou tronconique amovible (19) de façon à adapter cette extrémité à l'importance des débits à contrôler.