Brevet FR2637976A1 — publié le 19900420

COMPTEUR VOLUMETRIQUE POUR LIQUIDES ET/OU GAZ, CONVENANT PARTICULIEREMENT POUR LES STATIONS-SERVICE. La présente invention concerne un compteur volumétrique pour liquides et/ou gaz qui, en réduisant à un minimum le frottement grâce à une adhérence plus sûre et plus uniforme des éléments d'étanchéité qui, en tournant, frottent sur la surface intérieure de l'enveloppe extérieure du compteur, et en empêchant en permanence toute communication entre les orifices d'entrée et de sortie permet d'effectuer une mesure efficace, sûre et extrêmement économique, même à des débits d'écoulement très faibles et convient particulièrement, par conséquent, pour être utilisé dans les stations-service dans le but de mesurer avec précision le carburant fourni. Dans l'état de la technique, on connatt déjà des compteurs volumétriques consistant essentiellement en un rotor monté de façon excentrée à l'intérieur d'une chambre cylindrique de l'enveloppe extérieure du compteur de sorte qu'il existe un espace libre minimal et un espace libre maximal entre ce rotor et cette enveloppe, le rotor étant pourvu de cavités radiales logeant les ailettes qui sont sollicitées élastiquement dans une direction radiale contre la surface intérieure de la chambre cylindrique, laquelle comprend un orifice d'entrée et un orifice de sortie disposés symétriquement au voisinage dudit espace libre minimal entre le rotor et la surface intérieure de la chambre. Toutefois, de tels compteurs présentent une série d'inconvénients dont le plus sérieux est dû au frottement de glissement élevé, ce qui signifie qu'une lubrification est nécessaire avec, pour conséquence, que de tels compteurs sont pratiquement inutilisables pour des gaz, leur utilisation étant limitée à la mesure de liquide. En outre, ce frottement élevée se traduit par une chute de pression considérable entre le coté d'amont et le côté d'aval du compteur, ce qui facilite une fuite du fluide par les espaces libres avec pour conséquence des erreurs de mesure et une faible précision consécutive. De plus, cette fuite devient d'autant plus importante que le débit volumétrique à mesurer est faible, avec pour résultat que de tels compteurs ne conviennent absolument pas pour être utilisés dans des domaines ou une précision élevée est nécessaire dans des conditions de variation considérable du débit, par exemple dans le cas d'une mesure de l'essence dans les stations- service. Enfin, les éléments élastiques qui sollicitent radialement les ailettes, de manière qu'un joint étanche soit formé contre la surface intérieure de la chambre, non seulement entraîne un frottement supplémentaire mais signifie qu'il n'est pas possible de garantir une étanchéité se maintenant de façon sure et uniforme, ceci réduisant encore par conséquent la précision du compteur. La présente invention a pour objet de remédier aux inconvénients mentionnés ci-dessus dans la réalisation d'un compteur volumétrique dans lequel des conditions de frottement minimal sont atteintes sans nécessiter de lubrification, ce qui permet de mesurer à la fois des gaz et des liquides, mgme à des débits très faibles, avec une précision considérable qui reste constante en permanence. On atteint ce résultat essentiellement par le fait que les ailettes sont remplacées par des rouleaux dont le frottement de roulement est évidemment considérablement plus faible que le frottement de glissement des ailettes, ces rouleaux comportant des aimants qui sont noyés et qui sont tous aimantés axialement et dans le même sens de telle sorte que l'étanchéité entre lesdits rouleaux et la surface intérieure de la chambre cylindrique de l'enveloppe extérieure du compteur se trouve maintenant assurée de façon durable par l'effet de répulsion magnétique qui est engendré entre les rouleaux et qui les sollicite radialement contre ladite surface intérieure. En plus des avantages de fonctionnement, une telle construction se traduit également par des avantages économiques considérables en raison du fait que tous les éléments du compteur volumétrique peuvent maintenant être en matière plastique au lieu d'être en métal comme c'est généralement le cas et, de plus, il suffit d'un détecteur magnétique simple, par exemple du type à effet Hall, en coopération avec des aimants, pour engendrer directement un signal pulsé proportionnel au débit volumétrique mesuré. En outre, pour annuler l'effet des forces de Coriolis qui, en engendrant à l'intérieur des zones d'espaces libres minimal et maximal du compteur un déplacement circonférentiel du rouleau d'une suface intérieure à l'autre de la cavité o il est logé, se traduirait par une communication directe entre les orifices d'entrée et de sortie du compteur avec une altération consécutive de la précision de ce compteur, la surface intérieure de la chambre cylindrique de l'enveloppe du compteur est pourvue, conformément à la présente invention, aux endroits chevauchant lesdites zones d'espaces libres opposées maximal et minimal, de parties représentant une courbure constante dont le centre se trouve sur l'axe du rotor et qui s'étendent sur un angle égal approximativement à la distance angulaire entre deux rouleaux successifs, c'est-à-dire à 360 divisés par le nombre de rouleaux utilisés. De cette manière, les rouleaux ne subissent aucun déplacement radial dans les limites et sur la totalité de l'étendue desdites zones grâce à la courbure constante avec, par conséquent, l'absence d'apparition de forces de Coriolis. En outre, l'étendue desdites zones garantit la présence, en permanence, d'au moins un des rouleaux d'étanchéité entre les orifices d'entrée et de sortie à l'intérieur desdites zones. Enfin, du fait que les espaces libres entre les rouleaux et les cavités respectives qui logent ces derniers ont déijà été réduits à un minimum pour augmenter le caractère silencieux et la régularité du fonctionnement du compteur et pour réduire l'usure due aux chocs, les orifices d'entrée et de sortie sont en outre prévus, conformément à la présente invention, de manière à coopérer avec l'espace entre le rouleau et le rotor dans les cavités logeant les rouleaux afin de limiter des pertes par fuites à travers les espaces libres déjà réduits à un minimum et d'optimiser ainsi le fonctionnement. En plus de procurer une précision élevée à n'importe quel débit, le présent compteur peut aussi, d'une manière simple et facile, être ajusté de façon fine à des fins de réglage, comme cela est nécessaire dans le cas de compteurs utilisés dans les pompes de carburant. Cet ajustement à des fins de réglage est effectué par déplacement micrométrique de l'arbre du rotor de façon à modifier lesdits espaces libres maximal et minimal et on peut obtenir ce déplacement en bloquant dans des positions angulaires différentes sur la plaque de base un axe qui supporte de façon excentrée l'arbre du rotor. Ainsi, le compteur volumétrique pour liquides et/ou gaz, consistant essentiellement en un rotor monté de façon excentrée à l'intérieur d'une chambre cylindrique de l'enveloppe extérieure du compteur de manière à former entre ce rotor et cette enveloppe un espace libre minimal et un espace libre maximal dans des zones opposées, ledit rotor étant pourvu de cavités radiales logeant les éléments d'étanchéité qui sont sollicités dans une direction radiale contre la surface intérieure de la chambre cylindrique, laquelle comprend un orifice d'entrée et un orifice de sortie disposés symétriquement au voisinage dudit espace libre minimal, est caractérisé conformément à la présente invention, en ce que les éléments d'étanchéité précités sont des rouleaux dans lesquels sont noyés des aimants qui sont aimantés axialement et dans le même sens et qui coopèrent avec au moins un détecteur magnétique extérieur, par exemple du type à effet Hall, la surface intérieure de la chambre cylindrique de l'enveloppe extérieure du compteur étant pourvue, dans des endroits chevauchant lesdites zones d'espaces libres opposées maximal et minimal, deux parties présentant des courbures constantes dont le centre se trouve sur l'axe du rotor et qui s'étendent sur un angle égal à peu près à la distance angulaire ou pas entre deux rouleaux successifs, c'est-à-dire à 360 divisés par le nombre de rouleaux utilisés, d'autres orifices d'entrée et de sortie étant prévus pour coopérer avec l'espace compris entre le rouleau et le rotor dans les cavités logeant ces rouleaux. Selon un autre mode de réalisation préféré de la présente invention, le compteur volumétrique pour liquides et/ou gaz est caractérisé en ce que l'enveloppe extérieure du compteur est en une matière ferromagnétique pour améliorer encore l'étanchéité entre les rouleaux magnétiques et la surface intérieure de la chambre cylindrique de ladite enveloppe. Selon un autre mode de réalisation préféré de la présente invention, l'enveloppe extérieure, le rotor et les rouleaux sont en matière plastique. Selon un autre mode de réalisation encore de la présente invention, le rotor est relié mécaniquement à un compteur de tours. Selon un autre mode de réalisation préféré de la présente invention, les deux parties de la surface intérieure de la chambre cylindrique de l'enveloppe extérieure du compteur qui présentent une courbure constante et dont le centre se trouve sur l'axe du rotor sont réunies l'une à l'autre seulement par deux parties polycentriques d'arcs de cercle, ceci se traduisant par un coût minimal de conception. Enfin, selon un autre mode de réalisation préféré de la présente invention, l'arbre du rotor est monté de façon excentrée sur un axe qui peut être bloqué dans différentes positions angulaires sur la plaque de base. L'invention apparattra de façon plus claire dans la description donnée ci-après avec références aux dessins annexés qui représentent un mode de réalisation préféré donné à titre purement illustratif et non limitatif susceptible de modifications techniques ou de modifications de structure dans le cadre de la présente invention. En outre, bien que ses caractéristiques de précision élevées en présence de débit variant d'une valeur maximale à une valeur nulle le rende particulièrement approprié pour masurer le carburant délivré dans les stations-service et bien que sa structure symétrique évidente en fasse un compteur volumétrique réversible excellent fonctionnant soit avec des liquides, soit avec des gaz, il va de soi que le compteur selon la présente invention peut aussi être utilisé comme pompe de dosage volumétrique réversible pour des liquides et/ou des gaz qui, en tant que pompe présente encore les caractéristiques de précision du compteur, notamment si son rotor est entrainé par un moteur extérieur, ou bien comme moteur-positionneur pour prélever une force motrice sur l'arbre de son rotor ou pour obtenir une position angulaire précise du rotor avec un volume de fluide de commande, cette opération étant possible soit avec un liquide, soit avec un gaz. Sur les dessins: la figure 1 est une vue en plan d'un compteur volumétrique i5 destiné à des liquides et/ou à des gaz et réalisé selon la présente invention, le couvercle de ce compteur ayant été enlevé; les figures 2, 3 et 4 représentent schématiquement les étapes successives du fonctionnement du compteur de la figure 1, ces figures montrant l'absence totale de communication entre les orifices d'entrée et de sortie pendant la totalité d'une opération; et la figure 5 est une vue en perspective d'un détail de la figure 1 à une échelle plus grande. Si on se réfère aux figures, on voit que la référence 1 désigne la plaque de base sur laquelle est fixée l'enveloppe cylindrique extérieure 2 du compteur dans la chambre cylindrique 3 dans laquelle le rotor 5 est monté de façon tournante sur un arbre 4 d'entraînement en rotation supporté par ladite plaque de base 1. L'arbre 4 d'entraînement en rotation du rotor 5 est en réalité supporté, avec une excentricité 26, par un axe de support sous-jacent 27 qui est lui-même monté de façon tournante sur la plaque de base 1 o il peut être bloqué dans différentes positions angulaires à l'aide de moyens appropriés connus dans la technique. De cette manière, en faisant tourner simplement l'axe 27 d'un certain angle, il est possible de déplacer l'axe 17 du rotor vers le haut ou vers le bas pour permettre un réglage fin du compteur. Du fait que le rotor 5 est monté de façon excentré dans le chambre 3, deux zones opposées présentant un espace libre minimal 6 et un espace libre maximal 7, respectivement, se trouvent créées. Le rotor 5 est pourvu de cavités radiales 8 (5 sur la figure) qui logent respectivement les rouleaux 9, 10, 11, 12 et 13 du rotor, ces rouleaux étant pourvus d'un aimant 14 qui y est noyé et tous les éléments étant aimantés axialement et dans le même sens. De cette manière, les aimants 9-13 se repoussent magnétiquement les uns les autres dans une direction axiale et sont ainsi sollicités dans un état d'étanchéité contre la surface intérieure 15 de la chambre cylindrique 3. Les aimants 14 sont utilisés conjointement avec un détecteur magnétique 16, comme par exemple un détecteur du type à effet Hall, pour engendrer des signaux qui conviennnt pour déterminer le débit volumétrique en cours de mesure. En correspondance avec les zones opposées d'espace libre minimal 6 et d'espace libre maximal 7, la surface intérieure 15 de la chambre 3 est pourvue de deux parties AB et CD présentant des courbures constantes dont le centre se trouve sur l'axe 17 du rotor 5 et s'étendant sur un angle approximativement égal à la distance angulaire ou pas 18 entre deux rouleaux successifs, tels que les rouleaux 9 et 10, et de ce fait égal approximativement à 360 divisés par le nombre de rouleaux utilisés. En plus de l'orifice d'entrée 19 et de l'orifice de sortie 20, qui sont formés dans la plaque de base 1 mais pourraient aussi bien être formés dans l'enveloppe extérieure 2 elle-même, on a prévu également un autre orifice d'entrée 21 et un autre orifice de sortie 22 qui sont disposés de manière à coopérer avec les espaces arrière 23 des cavités 8. On voit d'après les figures I à 4 que les paires de rouleaux, telles que les paires 9, 10 et 11, 12, ne sont soumises à aucun déplacement circonférentiel sous l'effet des forces de Coriolis à l'intérieur des parties respectives AB et CD mais, par contre restent constamment en contact avec le corps du rotor 5 au même point, c'est-à-dire en 24 (voir figure 1) et en 25 (voir figure 3) respectivement et, par conséquent, il ne se produit jamais de communication directe entre les orifices d'entrée 19 et 21 et les orifices de sortie 20 et 22. REVENDICATONS 1. Compteur volumétrique pour liquides et/ou gaz, consistant essentiellement en un rotor (5) monté de façon excentré à l'intérieur d'une chambre cylindrique (3) de l'enveloppe extérieure (2) du compteur de manière à former entre ce rotor et cette enveloppe un espace libre minimal (6) et un espace libre maximal (7) dans des zones opposées, le rotor étant pourvu de cavités radiales (8) logeant des éléments d'étanchéité qui sont sollicités dans une direction radiale contre la surface intérieure de la chambre cylindrique, laquelle comprend un orifice d'entrée (19) et un orifice de sortie (20) disposés symétriquement au voisinage de l'espace libre minimal, caractérisé en ce que lesdits éléments d'étanchéité sont des rouleaux (9, 11, 12, 13) dans lesquels sont noyés des éléments (14) qui sont tous aimantés axialement et dans le même sens et qui coopèrent avec au moins un détecteur magnétique extérieur (16), par exemple du type à effet Hall, ladite surface intérieure de la chambre cylindrique de l'enveloppe extérieure du compteur étant pourvue, à des endroits en chevauchement avec lesdites zones opposées d'espaces libres maximal et minimal, de parties (AB, CD) présentant des courbures constantes dont le centre se trouve sur l'axe du rotor et qui s'étendent sur un angle approximativement égal à la distance angulaire ou pas entre deux rouleaux successifs, c'est-à-dire à 360 divisés par le nombre de rouleaux utilisés, d'autres orifices d'entrée et de sortie (21, 22) étant prévus pour coopérer avec l'espace compris entre le rouleau et le rotor dans les cavités logeant ces rouleaux. 2. Compteur volumétrique pour liquides et/ou gaz selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux parties (AB, CD) de la surface intérieure de la chambre cylindrique de l'enveloppe extérieure du compteur présentant des courbures constantes dont le centre se trouve sur l'axe du rotor sont réunies l'une à l'autre par deux parties polycentriques de seulement deux arcs de cercle. 3. Compteur volumétrique pour liquides et/ou gaz selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'enveloppe extérieure est réalisée en un matériau ferromagnétique. 4. Compteur volumétrique pour liquides et/ou gaz selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'enveloppe extérieure, le rotor et les rouleaux sont réalisés en matière plastique. 5. Compteur volumtérique pour liquides et/ou gaz selon la revendication 1, caractérisé en ce que le rotor est relié mécaniquement à un compteur de tours. 6. Compteur volumétrique pour liquides et/ou gaz selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'arbre du rotor est relié à un moteur pour former une pompe de dosage. 7. Compteur volumétrique pour liquides et/ou gaz selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il est alimenté avec un fluide sous pression pour fonctionner comme moteur positionneur. 8. Compteur volumétrique pour liquides et/ou gaz selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'arbre du rotor est monté de façon excentrée sur un axe qui peut être bloqué dans différentes positions angulaires sur la plaque de base.