Brevet FR2362374A1 — publié le 19780317

La présente invention se rapporte à un débitmètre capable d'indiquer la consommation numérique d'un fluide en un endroit éloigné de la partie détectrice, au moyen d'un généta- teur d'impulsions et sans recourir à des piles sèches ni à des sources de courant industriel. le débitmètre équipé de ce générateur d'impulsions n'offre aucun des divers inconvénients que l'on peut rencontrer dans les débitmètres qui utilisent des sources de courant industriel ou des piles sèches. Dans un débitmètre utilisant une source de courant industriel par exemple, le commutateur peut ne pas fonctionner complètement ou les contacts peuvent être sujets à l'usure tandis que dans un débitmètre utilisant une pile sèche, des dépenses personnelles supplémentaires peuvent s'avérer nécessaires pour le remplacement périodique de la pile seche et il se pose des problèmes de sécurité du débitmètre et d' élimina- tion ou de.réduction de la main-d'oeuvre d'entretien et de con telle de l'appareil. Dans les débitmètres équipés de générateurs d'impulsions cependant, toutes ces difficultés ont été éliminées. En conséquence, ces débitmètres sont largement utilisés depuis une date récente, Parmi les débitmètres classiques utilisant un tel générateur d'impulsions on citera, par exemple, les débitmètres décrits dans le brevet américain n 3 555 902. Cependant, ce genre de débitmètres suivant la technique antérieure, y compris ceux du brevet mentionné ci-dessus, a oesoin entre amélioré sur quelques points ;; un mécanisme magnétique d'indication ctu compte est généralement utilisé dans la partie indiquant la consommation numérique d'un fluide au moyen d'impulsions électriques venant du générateur d'impulsions, C'est pourquoi le générateur doit titre de dimensions relativement importantes car il nécessite un moyen à grande échelle de transformation en un mouvement intermittent d'entratnement du noyau magnétique, transformant l'énergie de rotation fournie par la partie détectrice en éner- gie de rotation intermittente afin de fournir une puissance suffisante pour ltentratnement rotatif du noyau magnétique du génégateur. Dans ce genre de débitmètre classique, comme le montrent les figures 2 et 3 du brevet américain n 3 555 902 mentionné ci-dessus, le moyen de transformation en un mouvement intermittent comprend un élément de came en rotation continuelle et un levier qui, étant en contact avec l'élément de came, oscille rapidement en un mouvement alternatif suivant un angle pré déterminé conformément à la rotation de l'élément de came, ce moyen étant construit de manière telle que le générateur peut être entravé par l'oscillation alternative du levier.Dans cette construction cependant, il est impossible de réduire sensiblement au minimum l'intervalle existant entre l'axe du levier et l'axe de l'élément de came, de sorte qu'il a été dif- ficile de miniaturiser le moyen de transformation en u9 mouvement intermittent. Un objet de présente invention est de fournir un débitmètre équipé d'ungénérateur d'impulsions -qui soit compact dans son ensemble capable de fonctionner avec moins d'énergie, d'un faible coût de fabrication et d'un fonctionnement fiables Afin d'atteindre cet objet, la présente invention comporte de manière caractéristique un moteur à impulsions placé entre le moyen indicateur de la consommation numérique d'un fluide et le générateur , un plateau à came présentant une partie de même rayon destinée à produire l'arrêt momentané du mouvement et des alvéoles de came formées à sa périphérie, et unélément à entrainement intermittent comportant plusieurs saillies qui sont prévues pour s'engager dans les alvéoles du plateau à came. La présente invention sera bien comprise à la lecture de la description suivante faite en relation avec les dessins ci-joints, dans lesquels la figure 1 est une vue de c8té, avec coupe partielle, d'un exemple de réalisation du débitmètre suivant la présente invention découvrant la partie qui comprend le dispositif de détection et le générateur d'impulsions la figure 2 est une vue en plan à échelle réduite, du débitmètre représenté à la figure 1 la figure 3 est une vue schématique de c8té d'un débitmètre suivant la présente invention ; et les figures 4 à 6 sont des schémas suivant le plan de coupe A-A de la figure 3, qui illustrent la relation fonctionnelle existant entre le plateau à came et l'élément à entrat- nement intermittent du débitmètre suivant la présente invention. On se reportera maintenant à la figure 1 qui représente un débitmètre suivant. la présente invention prévu pour mesurer la consommation de 17eau de distribution et dans lequel un dispositif de détection 10 étanche à l'eau est raccordé à un tuyau Il de la conduite d'eaux Le dispositif 10 peut être choisi parmi les dispositifs bien connus, y compris ceux qui sont équipés de roues motrices canon représentées) dont la rotation est commandée par l'écoulement de l'eau de distribution. Ce dispositif 10 opère la transformation dynamique du débit d'un fluide en une rotation continue et la transmet à un élément de sortie 12.Un bottier plastique sensiblement cylindrique 13 est monté de manière amovible sur le dispositif l0par 11intermédiaire d'une partie filetée mâle 13a formée à la base du bottier et Vissée dans une partie filetée femelle lOa formée sur le dispositif 10. Un carter plastique 14 est supporté dans la moitié inférieure du bottier 13 et un générateur d'impulsions 15 est placé dans la moitié supérieure. le carter 14 se compose d'une plaque supérieure 14a située sensiblement au centre du bottier 13, d'une plaque inférieure 14b à la partie inférieure du bot- tier-; et de plusieurs montants verticaux 14c (dont un seul est représenté sur la figure) reliant ces deux plaques. Entre la plaque supérieure 14a et la plaque inférieure 14b sont sup portés 5 axes ou arbres 16 17, 18, 19 et 20 tournant parai- lèlement l'un à l'autre dans la direction verticale, comme le montre la figure 3.La plaque inférieure 14b supporte un disque magnétique 21 qui constitue un élément d'entrée et qui correspond à un autre disque magnétique 22 fixé sur élément de sortie 12 du dispositif de détection 10. les deux disques magnétiques 21 et 22 constituent En couplage magnétique, construit de manière telle que la rotation de l'élément d'entrée 21 est fonction de la rotation de l'élément de sortie 12. le générateur d'impulsions 15 comprend un arbre de rotation 23, un engrenage 24 calé à la base de ce dernier, un rotor 25 calé sur le même arbre de rotation 23, une bobine d'induction 26, un noyau de fer 27 et un capuchon 28 recouvrant les pièces mentionnées ci-dessus. Ce générateur est d'un faible encombrement dans le montage. Le générateur d'impulsions 15 à la figure 3 est électriquement connecté par des fils conducteurs 31 à un dispositif d'indication 30 situé à distance. Le dispositif d'indication 30 est équipé d'un moyen de comptage composé d'une série de tambours indicateurs 32 et ce moyen de comptage est relié à un moteur à impulsions 34 qui sert à transformer l'énergie électrique en énergie mécanique par l'intermédiaire d'un engrenage intermédiaire 33, Ainsi, les impulsions électriques de commande qui sont envoyées par le générateur d'impulsions 15 sont appliquées au moteur à impulsions 34 par l'intermédiaire des fils conducteurs 31 produisant de ce fait la rotation de l'arbre du moteur d'un angle prédéterminé . la rotation du moteur est ensuite transmise par l'engrenage intermédiaire 33 aux tambours indicateurs 32 qui indiquent la consommation numérique de fluide. En se reportant particulièrement à la figure 3, on décrira maintenant un moyen 40 de transformation en un mouvement intermittent afin d'entraSner le générateur d'impulsions 15. Le disque magnétique 21 mentionné ci-dessus est calé sur un arbre 41 supporté par la plaque inférieure 14b , tandis qu'en même temps un engrenage 42 est également calé sur cet arbre 41. L'engrenage 42 constitue un mécanisme démultiplicateur avec une série d'engrenages comprenant les engrenages 43 et 44 calés sur l'arbre 16, les engrenages 45 et 46 calés sur l'arbre 17 et les engrenages t7 et 48 calés sur l'arbre t8. De mimez sur l'arbre 18 est calée une roue à rochet 51 dans laquelle peut s'engager un cliquet correspondant 52 afin dlempGcher le renversement de marche de manière à permettre la rotation de l'arbre 19 dans un sens seulement. Comme le montrent, à grande échelle, les figures 4 à 6 un disque d'entratnement 53 est calé sur l'arbre 19. Un évidement 53a en forme d'arc est prévu à la périphérie du disque 53 sur un angle de 1200 environ. L'arbre 19 supporte un plateau à came 54 susoeptiblo de tourner sur l'arbre tout en recouvrant le disque d'entratnement 53. Le plateau à came 54 présente une partie 54a de mEme rayon destinée à produire l'arrêt momentané du mouvement et des alvéoles de came 54b diamétralement opposées et formées à sa périphérie.Un téton 54c formant partie intégrante d'une face du plateau à came fait saillie latéralement à partir de cette face et pénètre dans l'évidement 53a en forme d'arc prévu sur le disque d'entraSnement 53. En conséquence? le plateau à came 54 et le disque d'entraînement 53 ne peuvent tourner l'un par rapport à l'autre que d'un angle limité à 90 environ suivant la relation existant ertre l'évidement 5a en forme d'arc et le téton 54c. En même temps, sur un arbre 20 est monté fou un barillet de ressort 55 dont l'engranage 55a, taillé à sa périphérie, engrène avec l'engranage 50 du mécanisme démultiplicateur . A l'intérieur du barillet 55, un ressort spiral 56 est enroulé autour de l'arbre 20 de manière à être en contact avec la paroi intérieure du barillet 55. L'extrémité extérieure 56a du ressort spiral 56 est fixée au barillet 55, tandis que son extrémité intérieure 56b est fixée au moyeu 57b d'un élément 57 à entrat- nement intermittent .Ce dernier élément comporte quatre saillies 57a formant partie intégrante de sa périphérie et espacées de manière à former un angle de 90 entre deux saillies conti- guës, l'ensemble ayant la forme d'un engrenage Comme on le dé crira ci-après, ces saillies 57a ont une forme telle qu'elles s'engagent dans les alvéoles 54b prévues sur le plateau à came 54, L'élément 57; monté fou sur 1 arbre 20, est soumis à la force de rappel du ressort 56 qui ne lui permet de tourner que dans un seul sens.En outre, comme le montre la figure 4, L'élément 57 à entratnement intermittent est habituellement positionné de ma nière à amener deux saillies contiguës, parmi les quatre saillies 57a, en contact avec la partie 54a du plateau de came 54 destinée à produire l'arrêt momentané du mouvement, de sorte que l'élé- ment 57 ne peut pas tourner. L'élément 57 à entraînement intermittent comporte un engranage 58 qui forme partie intégrante avec lui et qui engrène avec l'engrenage 24 et jcue le rôle d'élément de sortie. On décrira maintenant le fonctionnement d'un débitmètre construit comme il a été mentionné ci-dessus suivant la présente invention. Le débit de l'eau de distribution est capté par le dis- positif de détection 10 sous la forme d'une rotation continue de l'élément de sortie 12. Cette rotation est transmise directement à l'élément d'entrée 21 par le couplage magnétique constitué par les disques magnétiques 21 et 22.La rotation de l'élément diene trée 21 est réduite par le mécanisme démultiplicateur et transmise au disque d'entratnement 53 et au barillet de ressort 55 Le disque d'entraînement 53 tourne ensuite dans le sens des aiguilles d'une montre, . comme le montre la flèche P de la fi- gure 4, conformément à la rotation de l'arbre 19. Après qu'une extrémité de l'évidement 53a en forme d'arc est entrée en contact avec le téton 54c du plateau à came 54, ce dernier est également entraîné dans un mouvement de rotation dans le sens des aiguilles d'une montre en même temps que le disque 51. D'autre part, par la rotation du barillet de ressort 55, une énergie de rappel s'accumule dans le ressort spiral 56 pour faire tourner 1D élément 57 à entraînement intermittent dans le sens contraire des aiguilles d'une montre , comme le montre la figure 4. Cependant, l'élément 57 ne peut pas tourner aussi longtemps qu'il est en contact avec la partie 54a du plateau à came 54, destinée à produire l'arrêt momentané du mouvement. Lorsqu'une des alvéoles de came 54b du plateau à came 54 se présente en face d'une des saillies 57a de l'élément 57, cette saillie 57a tombe rapidement dans l'alvéole de came correspondante 54b; comme le montre la figure 5, du fait de la force de rappel entièrement acotunulée par le ressort 56 dans le sens contraire des aiguilles d'une montre par rapport à l'élément 57. Ce dernier élément continue à tourner dans le sens contraire des aiguilles d'une montre sous l'action de la force de rappel du ressort1 tandis que le plateau à came 54 est entraîné dans une rotation dans le sens des aiguilles d'une montre, par rapport au disque d'entraînement 53, par la force de rotation de l'élément 57. En conséquence, l'élément 57 à entraînement intermittent entre de nouveau en contact avec la partie 54 du plateau à came 54, destinée à produire l'arrêt momentané du mouvement, et de ce fait il s'arrête dans une position qui correspond à une rotation de 90 dans le sens contraire des aiguilles d'une montre. La rotation rapide de l'élément à entraînement intermittent 57 pendant cet intervalle de temps fait tourner instantanément le rotor 25 d'un angle prédéterminé, par exemple de 90 , par l'intermédiaire de l'engrenage de sortie 58, de l'engrenage 24 et de l'arbre de rotation 23, et en conséquonce une tension électrique impulsionnelle est créée par le générateur d'impulsions 15. La tension éléctrique impulsionnelle est transmise au moteur à impulsions 34 par les fils conducteurs 31 produisant de ce fait une rotation des tambours indicateurs 32 en réponse à une impulsion. Dans le présent exemple de réalisation, le débitmètre est construit de telle sorte que -chaque passage de 1 m3 d'eau de distribution fait tourner de manière intermittente l'élément 57 à entratnement intermittent d'un angle de 900 et provoque la création d'une impulsion par le générateur d'impulsions 15 et l'indication d'une consommation de l m3 de fluide par les tambours indicateurs 32. Le débitmètre suivant la présente invention utilise un plateau à came 54 et un élément a' entratnement intermittent 57 de forme spéciale, ce qui permet de réduire au minimum l'in- tervalle-qui sépare les arbres 19 et 20, en outre, les arbres 16, 17 et 18 qui supportent les autres engrenages démultiplicateurs peuvent être disposés dans le voisinage des arbres 19 et 20 de manière à n'exiger qu'un écartement très faible. Puisque le rotor 25 du générateur d'impulsions 15 de la présente inven tiàn est toujours entraîné dans un mouvement intermittent de rotation dans un seul sens, le moteur à impulsions 34 peut constamment transmettre le mouvement de rotation aux tambours indicateurs 32 dans un seul sens fixé, au moyen de la tension impulsionnelle créée.Par conséquent,- aucun moyen compliqué de commande de la rotation en marche avant ou en marche arrière n'est nécessaire entre les tambours indicateurs 32 et le moteur a impulsions 34. De plus, ltentratnement du moteur à impulsions 34 exige une quantité relativement faible d'énergie, si bien que le générateur d'impulsions 15 peut titre miniaturisé. C'est ainsi que le générateur d'impulsions 15 et le moyen 40 de transformation en un mouvement intermittent peut gtre entièrement contenus dans un unique petit boftier cylindrique 13, ce qui présente l'avantage de pouvoir monter le boîtier 13 de manière amovible sous la forme d'un seul ensemble sur le dispositif de détection 10. La présente invention n1 est pas lçmitée aux exemples de réalisation qui viennent entre décrits, elle est au contraire susceptible de variantes et de modifications qui apparattront à l'homme de l'art. R E V E N D I C A T I O N S 1. Débitmètre caractérisé en ce qu'il comprend un moyen de détection du débit conçu pour opérer la transformation dynamique du débit d'un fluide ?' mesurer en une rotation continue, faisant tourner de ce fait un élément extérieur de manière continue ; un moyen de transformation en un mouvement intermittent? comprenant un mécanisme démultiplicateur et monté au voisinage du moyen de détection afin de faire tourner rapidement et de manière intermittente un élément de sortie du moyen de transformation chalue fois que la rotation d'un élément d'entrée tournant continuellement en réponse à la rotation de l'élément de sortie du moyen de détection atteint un degré prédéterminé ; un générateur d'impulsions comprenant un rotor entravé rapidement dans un mouvement de rotation par l'élément extérieur du moyen de transformation et une bobine d'induction criant es impulsions d'entraînement en réponse à la rotation intermittente de l'élément de sortie du moyen de transformation et montée au voisinage du moyen de transformation @ et un dispositif indicateur pour indiquer la consommation numérique d'un fluide, comportant un moyen de comptage comprenant une série de tambours indicateurs et un moyen de transformation de l'énergie électrique en énergie mécanique pour commander le fonctionnement du moyen de comptage par l'intermédiaire d'impulsions d'entraSne- ment venant du générateur d'impulsions) ce dispositif indicateur étant disposé à distance du générateur d'impulsions ; en ce que le moyen de transformation en un mouvement intermittent comprend un disque d'entraînement pouvant effectuer une rotation continuelle à une vitesse réduite par le mécanisme démultiplicateur en relation avec la rotation de l'élément d'entrée ; un plateau à came pouvant tourner par rapport à et coaxialement avec le disque d'entraînement suivant un angle prédéterminé, ce plateau présentant une partie de même rayon destinée à produire l'arrêt momentané du mouvement et plusieurs alvéoles de came formées à sa périphérie, un barillet de ressort tournant autour d'un axe parallèle à celui du disque d'entranement , un élément à en traSnement intermittent monté fou sur le même axe que celui du barillet étant entraîné de force dans un mouvement de rotation dans un seul sens en rapport avec la rotation du barillet de ressort et présentant plusieurs saillies pouvant s'engager dans les alvéoles de came du plateau a came ;; en ce que l'élément d'entraînement intermittent est empêché, par la partie du plateau à came destinée à produire l'arrêt du mouvement, de tourner en opposition à la force de rappel du barillet de ressort les saillies de l'élément à entraînement intermittent n'étant pas engagées dans les alvéoles de came du plateau à came, et cet élément à rotation intermittente étant entraîné dans un mouvement de rotation rapide d'un angle prédéterminé par la force de rappel du barillet de ressort, les saillies de l'élé- ment étant engagées dans les alvéoles de came en relation avec la rotation du plateau à came, provoquant de ce fait une rotation intermittente de élément de sortie du moyen de transformation en un mouvement intermittent ; et en ce que le moyen de transformation de l'énergie électrique en énergie mécanique comprend un moteur à impulsiojs, 2. Débitmètre suivant la revendication 1 @ caractérisé en ce que le disque d'entraînement présente un évidement en Torc ne d'arc taillé à sa périphérie suivant un angle prédéterminé1 le plateau à came comportant un téton faisant saillie sur une de ses faces et pénétrant dans l'évidement en forme d'arc , l'angle de la rotation relative du disque d'entraîneement par rapport au plateau à came étant défini par le téton et l'évi- dement cil forme dtarc, 3, Débitmètre suivant la revendication I t caractéri- sé en ce que les alvéoles de came du plateau à came forment une paire diamétralement opposée, les saillies de l'élément à entraînement intermittent étant au nombre de quatre et disposées de manière à former un angle au centre de 900 entre chaque groupe de deux saillies contiguës. 4, Débitmètre suivant la revendication 1 3 caractérisé en ce que le moyen de transformation en un mouvement intermittent et le générateur d'impulsions sont contenus dans un boîtier sensiblement cylindrique , ce boîtier étant monté de manière amovible sur le moyen de détection du débit sous la forme d'un seul ensembles