Brevet FR2532081A1 — publié le 19840224

L'invention a pour objet un procédé pour l'obtention de débits de gaz constants prédéterminés à partir d'une source de gaz sous une pression amont vers une sortie sous une pression aval. Elle a également pour objet un génerateur de débit pour la mise en oeuvre de ce procédé comprenant une entrée apte à etre reliée a une source de gaz à pression constante, une sortie et un circuit reliant l'entrée et la sortie. Jusqu'à ce jour, la mise en oeuvre de débits constants et en particulier de débits constants faibles ne peut se réaliser qu > à l'aide d'appareils qui combinent l'utilisation d'une vanne de réglage et d'un débitmètre. Outre leur complexité, ces appareils présentent de nombreux inconvénients. Ils nécessitent en effet de procéder à une opération de réglage impliquant la création d'un écoulement, le réglage du débit et le contrôle. Ces opérations peuvent être relativement longues et entrainent une perte de temps et une consommation de gaz inopportunes. D'autre part, des risques d'erreur existent, liés à la précision relative de l'organe de mesure, à sa fiabilité dans le temps et aulx erreurs toujours possibles de l'opérateur. En outre, les appareils existant sont relativement fragiles car ils comportent des pièces délicates telles que des aiguilles ou des pointeaux qui peuvent s'user rapidement et etre détériorées par des manoeuvres manuelles inadaptées telles que serrages exagérés, chocs ou autres. Enfin, les appareils connus sont suJets à des déréglages intempestifs, en particulier à la suite d'une manoeuvre accidentelle et ils ne permettent pas de vérifier à l'avance les conditions d'utilisation. L'invention a pour objet de remédier à ces inconvénients et pour ce faire, elle vise un procédé qui se caractérise en c.e que l'on maintient la pression amont absolue a une valeur constante supérieure au double de la pression aval absolue et I 'on fait cirouler:ie ErZ selon un circuit oar lequel on interpose l'un des orifices d'une série d'orifices calibrés correspondant aux divers débits prédéterminés. Elle a également pour objet un générateur de dé.bit pour la mise en oeuvre de ce procédé qui se caractérise en ce que son circuit comprend un disque interposé entre un corps recevant les tubulures d'entrée et de sortie et un bouchon rotatif, disque pourvu d'un passage axial communiquant avec une première tubulure du corps et des orifices calibrés reliés à la deuxième tubulure, le bouchon comportant une saignée frontale faisant communiquer le passage axial avec, par rotation, l'un quelconque des orifices. On sait que le débit d'un gaz à travers un organe déprimogène, tel un circuit contenant un diaphragme, répond à la formule dans laquelle &alpha; et # sont des coefficients dépendant de la géométrie du circuit. S est la section du diaphragme. est est la masse volumétrique du gaz, elle--même fonction de la pression et de la température. Pi et P2 sont respectivement les pressiors absolues en amont et en aval du diaphmEme. Comme on le voit, dans le cas d'un circuit de même géométrie, pour un meme diaphragme et un gaz de même nature, le débit est directement fonction des pressions amont et aval, les variatiors de température absolue en conditions d'utilisation norrBles n' ayant que peu d'influence sur la masse volumique du ErZ. En d'autres termes, les pertes de chargé liées aux conditions d'utilisation du diaphragme ont une incidence directe sur le débit et interdisent sa répétabilité. Par contre, en régime critique ou sonique, c'est-à-dire lorsque la pression amont absolue est au moins égale au double et de préférence dans la zone du triple de la pression aval absolue, le débit ne dépend que de la pression amont, les fluctuations de la pression aval ne l'influencant pas. En effet, la formule définissant le débit est alors de la forme dans laquelle g et i sont encore des coefficients dépendant de la géométrie et de la nature du circuit, S la section du diaphragme, P1 la pression absolue amont et T1 la température absolue amont. Dans ce régime sonique l'incidence des variations de la température est extrêmement faible et, pour un gaz et un circuit déterminés, le débit ne dépend que de la section du diaphragme. Le procédé et le générateur selon l'invention s'inspirent de ces constatations pour mettre à la disposition des utilisateurs un générateur de débit dans lequel ils pourront, par simple rotation, mettre en oeuvre l'un des orifices calibrés d'un disque rotatif et, pourvu qu'ils disposent en amont d'une source à pression absolue constante supérieure au double de la pression absolue aval d'utilisation. Dans un mode de réalisation avantageux de l'invention, les orifices calibrés débouchent tous dans une gorge annulaire du corps reliée à la deuxième tubulure. Cette disposition aboutit à plus de simplicité pour le circuit du gaz, puisque cette gorge annulaire permet de relier tous les orifices calibrés à une seule~et meme tubulure. Avantageusement, la première tubulure est reliée à l'entrée et la deuxième à la sortie. On dispose ainsi d'un générateur dont l'entrée est axiale et la sortie radiale. Selon encore un perfèctionnement entrant dans le cadre de l'invention, le bouchon est pressé contre le disque par un organe élastique s'appuyant sur un capot vissé sur le corps, et pourvu de lumières pour la manoeuvre du bouchon. Cette disposition permet de réaliser de façon simple et efficace l'étanchéité de tout le circuit interne-du générateur sans nuire à la facilité de manoeuvre. Avantageusement, le.bouchon rotatif est pourvu d'un indicateur de débit constitué de symboles défilant par- rotation devant une lumière du capot. L'opérateur, grace aux symboles qui défilent sous ses yeux obtient ainsi le débit désiré sans le -moindre risque d'erreur. Un mode de réalisation de l'invention est maintenant décrit à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue schématique d'une installation pour l'obtention de débits de gaz constants prédéterminés conforme à l'invention, - la figure 2 est une vue de côté du générateur de débits, - la figure 3 est une vue de face du même générateur, - la figure 4 est une coupe axiale, - la figure 5 est une coupe selon la ligne V-V de la figure 4, et - la figure 6 représente le disque à orifices calibrés du générateur. Si l'on se réfère tout d'abord à la figure 1, on voit que l'installation comprend, en amont du générateur de débit (G) une source de gaz (S) équipée d'un régulateur. de pression (R) et en aval du générateur de débit (G) un dispositif quelconque d'utilisation du gaz (U). Des canalisations convenables cl et c2 relient la source (S) au générateur (G)'et le générateur (G) à l'utilisation (U). La figure 2 montre à plus grande échelle le générateur de débit conforme à l'invention, composé essentiellement d'un corps (C), d'un bouchon (B) et d'un capot (K) ainsi que d'un disque (D) illustré à la figure 6. Comme on le voit mieux dans la vue en coupe selon la figure 4, le corps (C) de structure essentiellement cylindrique est fileté en 1 sur sa partie droite selon la figue pour recevoir le capot (K) pourvu d'un filetage interne correspondant. Le corps C est pourvu d'une tubulure intérieure axiale (2) débouchant à l'une de ses extrêmités dans l'embout (3) d'arrivée à filetage externe. Il est également pourvu d'une tubulure de sortie(4)non axiale débouchant dans une cavité filetée intérieurement(5) apte à recevoir lterlbout de la canalisation (c2). Les deux tubulures (2) et (4) débouchent à leur autre extrémité dans le fond(6) d'un logement qui re çoit successivement le disque (D) et ltextrêmite du bouchon rotatif (B). Si la tubulure 2 se termine normalement dans l'axe de l'appareil, par contre la tubulure (4) se termine dans une gorge annulaire 7. Le bouchon B est essentiellement constitué d'une portion de moindre diamètre s'introduisant avec interposition d'un joint d'étanchéité 8 dans le logement du corps et d'une portion de plus grand diamètre molletée extérieurement. Comme on le voit mieux en figure 5 ,la face frontale 9 du bouchon (B) est pourvue d'une saignée radiale (10) s'étendant du centre vers la périphérie. L'autre face du bouchon comporte un logement (11) pour un ressort (12) comprimé par le capot (K). Entre le fond (6) du logement du corps (C) et la face frontale (9) du bouchon (B) est interposé le disque (D) maintenu en position par une ou plusieurs vis (13). Ce disque (D) illustré en figure 6 est pourvu d'un passage axial (14) et d'une série d'orifices calibrés (15) de section croissante, la plus grande de ces sections étant toutefois nettement inférieure à la section de l'une quelconque des portions du circuit du gaz, à l'intérieur ou à l'extérieur du générateur. Enfin, le capot (K) vissé comme on l'a vu sur le corps (C) comprend une partie cylindrique pourvue de deux ouvertures symétriques (16) et (17) et un fond percé d'une lumière ( 18 ), au niveau de laquelle le bouchon rotatif (B) porte autant de symboles que le disque (D) comporte d'orifices calibrés (15). On voit que si l'on a réalisé le montage selon la figure 1, le gaz provenant de la source (S) circule d'abord dans l'embout (3) sur lequel est vissée la canalisation (cl) puis dans la tubulure (2), le passage axial (14), la saignée ( 10 ) puis ensuite selon la position du bouchon, à travers l'un des orifices calibrés (15) et de là dans la gorge (7). On notera que pour toute cette partie du circuit, l'étanchéité est réalisée de façon parfaite vers l'extérieur grâce au joint (8) et à l'intérieur du générateur même grâce au ressort (12) qui appuie fermement d'une part le bouchon (B) sur le disque (D) et d'autre part ce disque-(D) sur le fond (6) du logement du corps (C), dans la mesure-où la ou les vis 12 n'y suffisent pas. De la gorge (7) le gaz atteint la sortie (5) par la tubulure (4) et enfin l'utilisation (U) par la canalisation c2 dont l'embout est vissé dans la cavité (5). Comme on l'a expliqué plus haut et dans la mesure où le régulateur (R) maintient au sein de la source (S) une pression absolue constante supe- rieure au double de la pression absolue d'utilisation, le débit en aval de -l'appareil n'est conditionné que par lassection de l'orifice calibré choisi, ceci bien entendu pour un gaz déterminé et à une températurc aussi constante que possible. Par rotation du bouchon (B) obtenue à la main grâce au molletage accessible par les orifices 16 et 17, l'opérateur peut choisir l'orifice calibré (15) qu'il désire mettre en oeuvre et qui est celui qui se trouve face å la saignée 10. Au cours de la rotation, les symboles correspondants portés par le bouchon (B)- défilent devant la lumière (18) du capot (K) et permettent d'obtenir aisément et sans risque d'erreur le positionnement de la saignée et donc le débit désiré. L'opérateur dispose ainsi d'un générateur permettant d'obtenir sans manoeuvre préalable de façon simple et sûre, à la seule condition que la pression amont soit maintenue constante par le régulateur ( R ),tous débits prédéterminés désirés, avec l'assurance que le débit choisi se maintiendra constant. REVENDICATIONS 1. Procédé pour l'obtention de débits de gaz constants prédétermines a partir d dune source de gaz sous une pression amont vers une sortie sous une pression aval, qui se caracterise en ce que l'on maintient la pression amont absolve à une valeur constante supérieure au double de la pression aval absolue et l'on fait circuler le gaz selon un circuit dans lequeloninterpose l'un des orifices d'une série d'orifices calibrés correspondant aux divers débits prédéterminés. 2. Générateur de débit pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication i. comprenant une entrée (3) apte à etre reliée à une source de gaz à pression constante (S), une sotie (5) et un circuit reliant l'en- trée et la sortie, caractérisé en ce que le circuit comprend un disque (D) interposé entre un corps (C) recevant les tubulures d'entrée (2) et de sortie (4) et un bouchon rotatif (B), disque pourvu d'un passage axial (14) communiquant avec une première tubulure du corps et des orifices calibrés (15) reliés à la deuxième tubulure, le bouchon comportant une saignée frontale (10) faisant communiquer le passage axial avec, par rotation, l'un quelconque des orifices. 3. Générateur de débit selon la revendication 1, caractérisé en ce que les orifices calibrés (15) débouchent tous dans une gorge annulaire (7) du corps reliée à la deuxième tubulure. 4. Générateur selon la revendication 2 ou la revendication 3, caractérisé en ce que la première tubulure (2) est reliée à l'entrée (3) et la deuxième (4) à la sortie (5). 5. Générateur selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que le bouchon (B) est pressé contre le disque (C) par un organe élastique (12) s'appuyant sur un capot (K) vissé sur le corps (C) et pourvu de lumières ( 16, 17 ) pour la manoeuvre du bouchon. 6. Générateur selon la revendication 4, caractérisé en ce que le bouchon rotatif (B) est pourvu d'un indicateur de débit constitué de symboles défilant par rotation devant une lumière (18) du capot (K).