Brevet FR2546292A1 — publié le 19841123

L'invention est relative à un débitmètre, destiné à mesurer le débit d'un fluide gazeux. Elle sera utilisée dans toute application zcessitant une grande précision, et en particulier dans le domaine mé- dical pour le traitement des patients par oxygeno-therapie. Dans le domaine médical, et en particulier en oxygénothérapie, on utilise principalement deux types de débitmètres. Il existe un premier type de débitmètre, dit à bille, qui comporte, par exemple, un robinet à aiguille à ouverture variable pour contrôler le débit du fluide par laminage. La valeur du débit est indiquée par une bille, qui se déplace sous l'effet de la pression du gaz dans un tube gradué. Ces débitniètres à bille présentent 1 'incon- dénient d'une part, d'être fragiles et encombrants à cause de la présence ü tube gradué, généralement en verre, et d'autre part ils ne permettent pas de réaliser des réglages précis.En particulier, dans le cas où le robinet du débitmètre est placé en position d'ouverture maximale, le débit du fluide traversant l'appareil peut atteindre des valeurs de 49 à 50 litres par minute9 qui sont très supérieures aux valeurs admissibles par l'organisme humain et peuvent se révéler dangeureuses pour celui-ci. Pour une assistance respiratoire normale, le débit d'oxygène est généralement compris entre 0 et 5 litres/minute le débit maximal pouvant atteindre 15 litres/minute au cours des interventions en milieu hospitalier. Dans le second type de débitmètre, dit à aiguille, on distingue d'une part des appareils utilisant le principe du tube de Bourdon. et d'autre part des appareils comportant une palette mobile reliée à à un ressort qui vient obturer un orifice. Ces débitmètres à aiguille présentent l'inconvénient de fournir des indications avec une très mauvaise précision, pouvant être de l'ordre de 100 . De plus, leur constitution est relativement complexe étant donné qu'ils font appel à des mécanismes comportant des ressorts et des engrenages. Le but principal de la présente invention est de proposer un débitmètre qui offre une grande sécurité et une grande fiabilité de fonctionnement. Pour cela, l'invention part du principe que sous une pression déterminée, le débit d'un fluide qui traverse un orifice est une fonction du diamètre de celui-ci. Aussi, l'invention se propose d'interposer sur une canalisation une plaque présentant des orifices calibrés de diamètres distincts, et de sélectionner la position de la plaque suivant la valeur du débit souhaité. L'invention présente l'avantage de pouvoir limiter le débit maximal à celui qui correspond à l'orifice de plus grand diamètre, ce qui exclut la possibilité d'un dérèglement complet de l'appareil. En outre, le débitmètre ne peut fonctionner que pour des valeurs bien déterminées correspondant à la taille des orifices étant donné que si la plaque supportant les orifices est placée dans une position intermédiaire, elle obture totalement l'écoulement du fluide. Par ailleurs, un débitmètre fonctionnant selon ce principe fournit des indications avec une précision de l'ordre de 10 %, qui est nettement supérieure à celle obtenue avec les appareils existants. De ce fait, le débitmètre selon l'invention pourra être utilisé par des personnes non averties étant donné qu'il supprime tout risque d'accident du à un réglage défectueux. Un autre but dela présente invention est de proposer un débitmètre de conception simple, nécessitant pour sa réalisation un minimum de pièces et qui est peu fragile étant donné qu'il peut être réalisé entièrement en métal. D'autres buts et avantages de la présente invention apparaitront au cours de la description qui va suivre, qui n'est donnée qu'à titre indicatif et qui n'a pas pour but de la limiter. Le débitmètre destiné à mesurer le débit d'un fluide gazeux s'écoulant sous une pression déterminée, constitue par un corps muni d'un orifice d'admission et d'un orifice de sortie du fluide, reliés par un conduit interne, est caractérisé par le fait qu'il présente un plateau, intercalé sur le conduit et manoeuvrable depuis l'extérieur du corps, qui présente une pluralité d'orifices calibrés pouvant être amenés successivement face #au conduit L'invention sera mieux comprise si l'on se réfère à la description ci-dessous, ainsi qu'aux dessins en annexe qui en font partie intégrante. La figure 1 schématise en élévation le débitmètre selon l'in- vention. La figure 2 illustre en coupe A-A le débitmètre de la figure 1. La figure 3 illustre le plateau mobile seul suivant la coupe B-B. La figure 4 illustre le corps du débitmètre suivant la coupe C-C. Le débitmètre selon l'invention est destiné a être monte sur une canalisation transportant un fluide gazeux, plus précisément en aval d'un détendeur qui permet d'alimenter le débitmètre sous une pression constante prédéterminée. L'usage d'un débitmètre se rencontre dans toute installation dans laquelle il est nécessaire de contrôler le débit du fluide et en particulier, l'invention trouvera son application dans le domaine médical pour le traitement des patients par oxygéno-therapie. Dans cette application, la pression du fluide à l'entrée du débitmètre sera maintenue à une valeur constante, par exemple, de l'ordre de 1 bar. Le dbitmètre illustre aux figures 1 et 2 est constitué par un corps 1 présentant un orifice d'admission 2 et un orifice de sortie 3 du fluide. Ces deux orifices sont reliés par un conduit 4 réalisé à l'intérieur du corps 1. Au niveau des orifices d'admission et de sortie du débitmêtre, celui-ci pourra avantageusement présenter des moyens permettant de le raccorder au circuit de distribution du fluide. La figure 2 illustre un débitmètre présentant une partie mâle filetée 5 au niveau de l'orifice d'admission 2, et une partie filetée femelle 6 au niveau de l'orifice de sortie 3. Le débitmètre selon l'invention présente un plateau 7 qui est intercalé sur le conduit 4 et qui est manoeuvrable depuis l'extérieur du corps. Ce plateau, illustré en élévation à la figure 3, est muni d'une pluralité d'orifices calibrés 8 pouvant être amenés successivement en face du conduit 4. Plus précisément, le plateau 7 se présente sous la forme d'une plaque ayant deux faces parallèles 9 et 10 qui définissent le plan de déplacement du plateau Le plan du plateau est concourant avec la canalisation 4 et il détermine un conduit amont 4a et un conduit aval 4b. Lorsqu'on .*noeuvre le plateau, on fait coïncider successivement les extrémités des conduits 4a et 4b avec les orifices calibrés prévus sur le plateau, et si celui-ci est placé dans une position intermédiaire, il obture totalement le passage du gaz. Pour permettre à un opérateur de positionner exactement les orifices en face du conduit, le débitmètre selon l'invention présente des moyens élastiques loges dans le corps qui s'appliquent-sur le plateau et qui permettent d'indexer le plateau dans chacune des positions correspondant au positionnement d'un orifice calibré face au conduit. Cela permet d'ajuster exactement la position de l'orifice calibré dont le diamètre est g.rnéralement beaucoup plus petit que celui du conduit. Dans le mode de réalisation illustré, les moyens élastiques s'appliquent sur l'une des faces du plateau 7 par l'intermédiaire d'une bille 11 soumise à l'action d'un ressort 12 logé dans une cavité 13 réalisée dans le corps 1. Ce logement sera disposé normalement au plan du plateau de façon à ce que le ressort exerce une action normale à la face d'appui 9. Pour faciliter le déplacement relatif de la bille sur le plateau et pour guider le mouvement de celui-ci, la face 9 présente une gorge 14 dont le profil est adapte à celui de la bille. En outre, pour immobiliser le plateau dans les positions souhaitées, la gorge 14 présentera localement des cavités 15 dans lesquelles la bille 11 viendra prendre appui pour immobiliser le plateau 7. La surface de ces cavités 15 sera avantageusement constituée par une surface conique ou tout autre surface adaptée qui autorise un déplacement réversible de la bille 11, c'est-à-dire que l'on veut que la bille revienne dans la gorge lorsqu'on exerce sur le plateau un effort de déplacement relativement faible. En plus de 1' action mécanique qui permet une immobilisation momentanée du plateau, l'engagement de la bille dans les cavites 15 s'accompagnent d'un léger bruit qui signale à l'opérateur que le positionnement correct est réalisé. Dans le mode de réalisation illustre, le plateau 7 se présente sous la forme d'un disque mobile en rotation autour d'un axe 16, qui sera définit dans la suite comme étant l'axe du débitmètre. Cet axe 16 est dirigé suivant une direction perpendiculaire aux faces 9 et 10 du plateau, et les orifices calibrés 8 sont répartis sur un cercle centré sur l'axe 16. Ces orifices calibrés seront de préférence équidistants les uns des autres, et leur nombre ainsi que leur dimension seront facilement déterminés par l'Homme de l'Art suivant les valeurs du débit qu'ils souhaitent afficher. En outre, l'un de ces orifices calibrés pourra être supprimé de façon à réaliser un débit- mètre présentant une position d'affichage : zéro. La gorge 14 dans laquelle se déplace la bille 11 sera également de forme circulaire, centrée sur l'axe 16, et à chaque trou calibré correspondra une cavité 15, y compris pour la position zéro. Dans le mode préférentiel illustre, le corps 1 est constitué en deux parties, le corps d'admission 17 et le corps de sortie 18, le plateau 7 étant disposé entre les corps 17 et 18 dans une cavité 19 réalisée par exemple dans le corps 18. Le plateau 7 est solidaire d'un arbre 20, centré sur l'axe 16, qui est mobile en rotation dans un alésage 21 réalisé dans le corps de sortie 18. De plus, il fait saillie en dehors du corps 18 et est rendu solidaire d'un organe de manoeuvre 22 avec lequel l'opérateur peut afficher le débit souhaité. Les corps d'admission et de sortie sert solidarises l'un avec l'autre selon tout moyen connu de l'Homme de l'Art. Par exemple, le corps de sortie illustré en coupe C-C à la figure 4, présente des trot; taraudés 23 régulièrement espacés sur un cercle centré sur l'axe 16, ces trous taraudés étant destinés à recevoir des vis qui prennent place dans des trous correspondant 24 prévus sur le corps d'admission. Au niveau de la surface d'appui 25 du corps d'admission 17 sur la face d'appui correspondante 26 du corps de sortie 18, le corps 17 comporte des moyens de centrage 27 qui viennent s'ajuster dans le logement 19 prévu sur le corps 18. Etant donné que les moyens elasti ques appliquent le plateau contre la face 28 en vis-à-vis du corps 17, cette face présentera avantageusement une gorge 29 dans laquelle sera dispose un joint de friction 30, dont l'épaisseur sera légèrement supérieure à la profondeur de la gorge de façon à ce que le plateau puisse tourner en restant en contact avec le joint de friction. Celuici sera réalisé, par exemple, en nylon. La face d'appui 25 présente une seconde gorge 31 dans laquelle sera disposé un joint 32 qui assure l'étanchéité entre les corps d'admission et de sortie. Il est également prévu un deuxième joint d'étanchéité 33 qui vient prendre appui sur la face de sortie 9 du plateau. Ce joint d'étanchéité est logé dans un lamage 34 réalisé dans le corps 18 et il est maintenu élastiquement contre la face 9 par tout moyen approprié. L'arbre 20 du plateau 7 présente également une gorge 35 dans laquelle est loge un joint d'étanchéité 36 et avantageusement une seconde gorge 37 qui reçoit un joint anti-friction 38. Les moyens élastiques qui assurent le positionnement du plateau pourront être disposés dans deux logements distincts 13, comme cela est illustré à la figure 4. La position respective de ces logements vis-à-vis des cavités prévues sur le plateau sera facilement déterminée par l'Homme de l'Art. L'organe de manoeuvre 22 comprend une zone molletée 39 pour faciliter sa préhension et un cache 40 qui comporte sur sa périphérie une découpe 41 qui balaie une échelle graduée disposée sur la face extérieure 43 du corps de sortie 18. A titre d'exemple, pour une pression d'admission de 1 bar, le débitmètre illustre à la figure 1 délivre un débit de 2, 4, 6, 8 et 10 litres/minute. Les diamètres des orifices calibrés correspondant sont respectivement 0,3 , 0,33 , 0,4 , 0,47 , et 0,52 mm. Dans le mode de réalisation illustré, l'orifice d'admission des débitmêtres est situé sur l'axe 16, et le conduit 4a sera réalisé de façon appropriée pour mettre en relation cet orifice 2 avec l'orifice correspondant situé sur la face 28. Par exemple le conduit 4a présentera une prernière zone rectiligne 44 centrée sur l'axe 16, une deuxième zone rectiligne 45, de direction radiale, dont l'extrémité sera obturée par un bouchon 46 et une troisième zone 47 parallèle à l'axe 16 qui débouche sur la face 28. L'orifice de sortie 3 étant dirige suivant une direction radiale, le conduit 4a présente une première partie rectiligne 48 dans le prolongement de la partie 47 lorsque les deux parties du corps sont assemblés et une partie 49 normale à l'axe 16 et débouchant sur l'orifice de sortie 3. Pour realiser ce débitmètre, on utilisera tout matériau approprié, et en particulier le corps pourra être réalisé en métal ainsi que le plateau. Ce dernier sera réalisé de préférence en un ma tériau résistant à l'usure, et par exemple en acier inoxydable. De son côte, le corps pourra être réalisé en aluminium. Le mode de réalisation qui vient d'être décrit n'est donne qu'à titre indicatif, et d'autres mises en oeuvre de la présente invention, à la portée de l'Homme de l'Art, pourraient être adoptées sans pour autant sortir du cadre de celle-ciO En particulier, on pourrait envisager un débitmètre avec un plateau coulissant qui présenterait un index se déplaçant devant une échelle graduée linéaire. D'autres formes et d'autres dispositions relatives des différentes pièces constituant ce débitmètre auraient pu également être envisagées. REVENDICATIONS 1. Débitmètre, destine à mesurer le débit d'un fluide gazeux s'écoulant sous une pression déterminée, constitue par un corps (1) muni d'un orifice d'admission (2) et d'un orifice de sortie (3) du fluide, reliés par un conduit interne (4), caractérisé par le fait qu'il présente un plateau (7), intercalé sur le conduit (4) et manoeuvrable depuis l'exterieur-du corps, qui présente une pluralité d'orifices calibrés (8) pouvant être amenés successivement face au conduit (4). 2. Débitmètre selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le plateau (7) présente deux faces parallèles (9) et (10) définissant le plan de déplacement du plateau. 3. Débitmètre selon la revendication 2, caractérisé par le fait qu'il présente des moyens élastiques (12) loges dans le corps s'appliquant sur le plateau '-) qui permettent d'indexer le plateau dans chacune des position s correspondant au positionnement d'un orifice calibré (8) face au conduit. 4. Débitmètre selon la revendication 3, caractérisé par le fait que les moyens élastiques (12) s'appliquent sur l'une des faces (9) parallèles du plateau et sont disposés suivant une direction sensiblement normale à la face d'appui du plateau. 5. Débitmètre selon la revendication 4, caractérisé par le fait que les moyens élastiques s'appliquent sur le plateau (7) par l'in termediaire d'une bille (11) pouvant rouler dans une gorge (14) réalisée sur le plateau (7), la gorge présentant localement des cavités (15) dans lesquelles la bille (11) vient prendre appui pour immobiliser le plateau (7). 6. Débitmètre selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que le plateau (7) est mobile en rotation autour d'un axe (16) normal aux faces parallèles (9) et (10) et que les orifices calibrés (8) sont répartis sur un cercle centré sur l'axe de rotation (16). 7. Débitmètre selon la revendication 6, caractérisé par le fait que la gorge (14) réalisée sur le plateau (7) est circulaire et centrée sur l'axe de rotation (16). 8. Débitmètre selon la revendication 6, caractérisé par le fait que les moyens élastiques appliquent le plateau (7) contre un joint de friction (30) loge dans le corps (1). 9. Débitmètre selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le plateau est réalisé dans un matériau résistant à l'usure et à la corrosion. 10. Débitmètre selon la revendication 6, caractérisé par le fait que le plateau (7) est solidaire d'un arbre (20) faisant saillie à l'extérieur du corps (1) qui est rendu solidaire d'un organe de manoeuvre (22) permettant d'afficher le débit choisi.