Brevet FR2555310A1 — publié le 19850524

MESUREUR VOLUMETRIQUE POUR DISTRIBUTEURS DE GAZ DE PETROLE LIQUEFIE La présente invention concerne un mesureur volumétrique perfectionné pour les distributeurs de gaz de pétrole liquéfié (en abrégé GPL). Les distributeurs de carburant sont constitués généralement d'une partie hydraulique et d'une partie compteur qui permet de relever les quantités de carburant distribuées ainsi que d'autres valeurs telles que le prix, les quantités progressives, totales et partielles distribuées, etc. Le distributeur est alimenté par une pompe volumétrique qui prélève le carburant dans le réservoir enterré, et qui est installée à proximité de celui-ci. La partie hydraulique du distributeur est constituée principalement d'un filtre d'entrée, d'un dégazeur, d'une soupape différentielle et d'un mesureur volumétrique à pistons qui commande la partie compteur du distributeur. Les mesureurs volumétriques consistent en une ou plusieurs chambres d'une forme rigoureusement cylindrique à l'intérieur desquelles se déplace un piston étanche, en mouvement alternatif. Le volume mesuré correspond au volume engendré par le mouvement alternatif du piston ou des pistons, à l'intérieur de la chambre cylindrique correspondante. Pour mettre davantage en évidence les problèmes techniques connexes aux mesureurs, on fera référence à la figure 1 qui reproduit schématiquement un mesureur à deux chambres avec un fonctionnement à double effet. Le mesureur est constitué par deux cylindres 1 et 2, avec deux pistons 3 et 4, qui actionnent des groupes de bielle et manivelle 5 et 6 décalés entre eux d'un angle de 900. Les pistons par leur mouvement alternatif engendrent les volumes 7A, 7B, 7C, 7D dans lesquels est aspiré le GPL à mesurer et desquels le GPL mesuré est déchargé, et ils mettent en rotation l'arbre à manivelle. Les volumes 7A, 7B, 7C, 7D sont reliés au distribu teur fixe 8 qui présente les fentes 8A, 8B, 8C, 8D avec les conduites 9A, 9B, 9C, 9D. Le tiroir de distribution 10 qui tourne solidairement avec l'arbre 11 présente des fentes, une d'entrée 12 et une de décharge 13, qui découvrent et recouvrent les fentes fixes 8A/D en permettant l'arrivée et la sortie du GPL du mesureur. Les fentes 12 et 13 sont à leur tour reliées par un collecteur d'entrée et un collecteur de sortie, qui ne sont pas représentés sur le schéma de la figure 1 pour des raisons de simplification. L'ensemble arbre, bielle et manivelle est contenu dans le carter cylindrique 14 qui soutient les cylindres 1 et 2, ainsi que le système de distribution. I1 apparat évident que pour un tour complet de l'arbre, les quatre volumes engendrés par le mouvement des deux pistons sont remplis de liquide aspiré et se vident du liquide mesuré au moyen du système de distribution. Le volume engendré est à chaque tour V = 4 - Dp2 Cp = W Dp Cp Cp dans laquelle Dp est le diamètre du piston et Cp la course du piston. Par le nombre de tours et de fractions de tour il est facile de compter la quantité mesurée de liquide prélevé. I1 est également évident que pour obtenir une mesure précise, l'étanchéité entre le piston et le cylindre doit être assurée de la façon la plus rigoureuse possible. Si par la garniture d'étanchéité une partie aliquote du liquide pendant la phase de refoulement passe dans la chambre adjacente en phase d'aspiration, la quantité effectivement mesurée est diminuée de cette partie aliquote et la précision de la mesure diminue en proportion. L'étanchéité est donc un des problèmes d'importance majeure pour la réalisation des mesureurs.; dans le cas spécifique de la mesure du GPL, le problème de l'étanchéité prend une importance encore plus grande compte tenu des facteurs suivants. Le gaz de pétrole liquéfié doit être maintenu à une pression élevée pour qu'il reste à l'état liquide. Le GPL présente une très faible viscosité et une tres faible tension superficielle et par conséquent il est en mesure de s'échapper très facilement lorsque l'étanchéité n'est pas hermétique, ce qui rend la mesure très défectueuse. En outre, le GPL a, contrairement à d'autres produits pétroliers, un faible pouvoir lubrifiant et par conséquent les frottements entre les parois du cylindre et les pistons prennent eux aussi une grande importance. A cet effet, il faut tenir compte également le fait que le GPL comme d'autres produits pétroliers contient des solides en suspension exerçant un effet abrasif sur les surfaces de contact. Alors que pour les autres produits pétroliers, le piston a une conformation de type classique, le piston pour les distributeurs de GPL exige une construction particulière. Selon la technique connue, ce piston réalise l'étanchéité avec la paroi du cylindre au moyen d'une gaine rigide qui entoure pratiquement toute la surface du piston. Un piston caractéristique pour mesureurs de GPL est représenté sur la figure 2. Le corps du piston 20 est entouré par une gaine 21 qui s'étend sur toute la hauteur du piston, excepté le rebord de support 22 contre lequel il est forcé au moyen d'une série de boulons 23 et d'une couronne 24. Une bague de garniture 25 assure l'étanchéité entre la gaine et le corps du piston. Les trous passants 26 servent aux vis de liaison au support et au goujon de la bielle d'actionnement non représentés. L'évidement 27 est utilisé pour des besoins de calibrage. La gaine 21 qui est l'élément devant assurer l'étanchéité est rigide et est réalisée en matériaux métalliques tels que le bronze ou le graphite, ce dernier étant le plus répandu. Le graphite présente en effet-l'avantage d'une bonne ouvrabilité et d'une auto-lubrification. Ce qui est très important c'est la précision d'usinage pour l'accouplement qui doit éviter des erreurs de conicité et d'ovalisation. En pratique, toute garniture d'étanchéité est usinée pour s'accoupler au cylindre auquel elle est destinée et par conséquent cela entraîne des problèmes substantiels en ce qui concerne les pièces de rechange. I1 faut en effet tenir compte qu'à la longue les solides en suspension dans le GPL, les variations de jeu dues aux variations de températures et aux autres événements exigent le remplacement de la gaine 21. Outre les inconvénients du coût élevé et d'un remplacement difficile présentés par les gaines de type rigide, il y a également un autre problème qui provient des écarts de température de l'environnement auquel le distributeur de GPL et par conséquent le mésureur sont soumis. Le cylindre extérieur et la gaine du piston réalisés en matériaux différents - ont des coefficients de dilatation différents et par conséquent ils se dilatent d'une façon différente lorsque la température varie. I1 en résulte qu'il est impossible d'assurer dans tout le domaine des températures possibles aussi bien les déplacements réciproques sans risque de blocage que l'étanchéité rigoureuse entre le cylindre et le piston. Les inconvénients mentionnés ci-dessus peuvent par contre être supprimés à l'aide d'un piston perfectionné et d'une conception plus simple pour des mesureurs de GPL, ce qui constitue l'objet de la présente invention. Le but de la présente invention est de fournir un piston pour mesureurs de GPL de construction simplifiée qui permet un accouplement exact avec les cylindres tout en assurant l'étanchéité et un coulissement aisé dans toute la gamme des températures d'exploitation. Un autre but de la présente invention est de fournir un piston pour mesureurs de GPL dont l'organe d'étanchéité est facilement remplaçable. Ces buts et d'autres sont atteints avec le piston pour mesureurs de GPL objet de la présente invention qui sera maintenant décrit en se référant à la figure 3. Le piston est constitué d'un corps métallique 31 qui supporte les autres organes constituant le piston luimême. Sur la face supérieure du piston, des trous filetés 32 ont été pratiqués à l'intérieur desquels sont introduites les vis de fixation 33 qui retiennent une plaque en couronne circulaire 34 dont le bord extérieur est recourbé en L et qui fixe dans leur position les garnitures élastiques d'étanchéité 35. Ces garnitures 35 en forme de coupelles, ayant elles-mêmes la configuration d'une couronne circulaire avec un bord recourbé pour réaliser un contact glissant avec la surface interne du cylindre, ont un diamètre extérieur légèrement supérieur au diamètre intérieur du cylindre, de façon à garantir ledit contact glissant dans toutes les conditions de fonctionnement. Les garnitures sont en nombre pair - deux sont représentées sur la figure 3, mais le système peut être facilement réalisé avec une nombre plus grand de garnitures - et elles sont montées avec leur concavité opposée de façon que les pression qui s'opposent au mouvement du piston forcent les garnitures elles-mêmes à adhérer contre le cylindre extérieur. Une caractéristique impor- tante de la présente invention est constituée par le matériau dont les garnitures sont réalisées. On a en effet constaté que les résines fluorocarbonées résistent, dans les conditions d'emploi des mesureurs de GPL, à toutes les sollicitations physiques et chimiques auxquelles elles sont soumises. Outre qu'elles présentent de bonnes propriétés élastiques et de glissement, on a constaté de manière surprenante qu'elles sont également très résistantes aux solides en suspension qui, par contre, ont une action abrasive également sur le graphite, et qu'elles gardent cette propriété dans toute la gamme des températures de fonctionnement et dans le temps. I1 convient en effet de tenir compte de ce que les distributeurs de GPL, et par conséquent également leurs mesureurs volumétriques, sont en service discontinu et que les solides en suspension tendent à se déposer et à s'accumuler pendant les périodes d'inactivitéi ce qui rend difficile la remise en fonctionnement, en particulier si les températures sont basses. Le piston selon la figure 3 est muni en outre sur la surface externe du corps 31 d'une ou de plusieurs cannelures circulaires 36 dans lesquels sont placées des bandes circulaires élastiques 37 ayant une fonction de guidage et de centrage du piston lui-même pendant son mouvement alternatif. Etant donné les caractéristiques du GPL mesuré, ces bandes élastiques ne répondent pas à une fonction d'étanchéité, mais uniquement à celles de guidages. Ces bandes élastiques 37 peuvent également être réalisées en résine fluorocarbonée, en utilisant ainsi leur qualité d'élasticité et glissement, mais elles peuvent être aussi réalisées en d'autres matériaux métalliques ou synthétiques de caractéristique élastique. appropriée. Une variante de forme due réalisation de l'invention réside dans le fait que l'épaisseur de la garniture peut varier en avançant le long du rayon du piston. En se référant à la figure 4, sur laquelle la pièce 35 est représentée agrandie, on peut voir que l'épaisseur de la garniture décroit de l'intérieur vers l'extérieur. Cette disposition permet d'obtenir une grande adaptabilité de la garniture à la paroi interne du cylindre et une consistance considérable de la garniture en ce qui concerne la fixation sur le piston, en réalisant ainsi un gradient positif de résistance à la flexion de l'extérieur vers l'intérieur. Dans la figure 5 est représentée une autre variante d'une forme de réalisation dans laquelle l'étanchéité est réalisée à l'aide de deux couples de garnitures en forme de coupelles. Les références sont identiques à celles de la figure 3. REVENDICATIONS 1. Mesureur volumétrique pour distributeurs de carburant, et spécialement pour des distributeurs de gaz de pétrole liquéfié, consistant en une ou plusieurs chambres cylindriques (1 ; 2) à l'intérieur de chacune desquelles glisse un piston (3 ; 4) suivant un mouvement alternatif qui détermine la quantité mesurée, caractérisé par le fait que le piston-présente le long de sa surface cylindrique extérieure, au voisinage de son extrémité, une pluralité de garnitures élastiques (35) en forme de coupelles concaves fixées deux à deux avec les concavités opposées de telle façon que les résistances opposés par le fluide au mouvement du piston forcent les garnitures à adhérer contre les parois de la chambre cylindrique. 2. Mesureur volumétrique selon la revendication 1, caractérsié par le fait que, sur la surface cylindrique externe du piston, des cannelures circonférencielles (36) à l'intérieur desquelles sont logées des bandes élastiques (37) de guidage du piston dans son mouvement alternatif. 3. Mesureur volumétrique selon les revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que les garnitures sont réalisées en résine fluorocarbonée. 4. Mesureur volumétrique selon les revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que les garnitures sont en nombre pair. 5. Mesureur volumétrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que les garnitures en forme de coupelle concave ont la configuration de couronnes circulaires, leur bord extérieur étant recourbé pratiquement suivant un arc de cercle. 6. Mesureur volumétrique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'épaisseur de la garniture décroît de l'intérieur vers l'extérieur. 7. Mesureur volumétrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que les garnitures ont un diamètre supérieur au diamètre de la chambre cylindrique à l'intérieur de laquelle le piston se déplace.