Brevet FR2736432A1 — publié le 19970110

L'invention est relative à un compteur de gaz comprenant une unité de mesure et qui est équipé en amont de celle-ci dans le sens de circulation d'un flux de gaz entrant dans ledit compteur, d'un organe de coupure dudit flux de gaz, ledit organe de coupure comprenant un clapet mobile par rapport à un siège de clapet. Dans les compteurs de gaz, notamment dans les compteurs de gaz dits domestiques, il est connu d'installer un organe de coupure du flux de gaz en amont de l'unité de mesure du compteur pour assurer la sécurité. Lorsque le compteur de gaz est équipé d'un système à prépaiement à partir duquel l'utilisateur dispose d'un crédit de consommation de gaz, il peut être utile de pouvoir positionner précisément le clapet de l'organe de coupure par rapport au siège de clapet afin de limiter par exemple la consommation de gaz. On connaît un compteur de gaz équipé d'un système à prépaiement et comprenant un moteur à courant continu situé à l'extérieur dudit compteur et qui actionne le mouvement du clapet par rapport à son siège. Toutefois, avec ce compteur, il n'est pas possible d'obtenir une position intermédiaire du clapet entre la position ouverte et la position fermée. Pour que ce compteur permette d'obtenir une position intermédiaire du clapet il faudrait prévoir un capteur de position détectant la position dudit clapet et une boucle de régulation qui tienne compte de la valeur lue par le capteur et de l'indication de la position souhaitée du clapet afin d'ajuster précisément la position réelle dudit clapet. Cependant, cette solution présente l'inconvénient d'être compliquée à mettre en oeuvre. La présente invention propose donc un compteur de gaz équipé d'un organe de coupure d'un flux de gaz pour compteur de gaz permettant d'ajuster simplement et précisément la position du clapet de l'organe de coupure par rapport à son siège de clapet. La présente invention a ainsi pour objet un compteur de gaz comprenant une unité de mesure et qui est équipé en amont de celle-ci dans le sens de circulation d'un flux de gaz entrant dans ledit compteur, d'un organe de coupure dudit flux de gaz, ledit organe de coupure comprenant un clapet mobile par rapport à un siège de clapet caractérisé en ce que ledit clapet est actionné par un moteur de type pas à pas. L'utilisation d'un moteur de type pas à pas dans un organe de coupure d'un compteur de gaz permet avantageusement d'ajuster la position du clapet par rapport au siège de clapet en raison de l'action progressive dudit moteur. Plus précisément, le clapet est relié à un axe dit de clapet qui est aligné suivant une direction longitudinale et qui est mobile dans cette direction. En présence de gaz, étant donné que les risques d'explosion sont élevés, les appareils ou composants destinés à fonctionner dans un tel environnement, comme à l'intérieur d'un compteur de gaz, doivent remplir des conditions dites de sécurité intrinsèque (norme EEx ia Il A T3). Jusqu'à présent, il n'existait pas d'organe de coupure remplissant ces conditions, c'est la raison pour laquelle les caractéristiques qui suivent sont particulièrement intéressantes. Selon un mode de réalisation de l'invention, au moins une partie de l'axe de clapet est filetée et coopère avec une pièce entourant ladite partie filetée et formant écrou, ledit axe de clapet ayant ainsi un mouvement hélicoldal et le moteur entraînant l'axe de clapet dans un mouvement de rotation. Avantageusement, le moteur entraîne l'axe de clapet en rotation par des moyens mécaniques qui assurent une démultiplication entre les efforts fournis par ledit moteur et ceux nécessaires à la mise en mouvement dudit axe de clapet. Cette caractéristique avantageuse permet d'utiliser un moteur pas à pas dont l'énergie instantanée est fortement limitée au cours du temps, répartissant ainsi dans le temps l'énergie nécessaire aux opérations d'ouverture et de fermeture de l'organe de coupure. L'utilisation d'un moteur limité en niveau d'énergie réduit fortement les risques de génération d'étincelles et remplit les conditions propres à la sécurité intrinsèque. II est donc possible de placer le moteur de type pas à pas à l'intérieur du compteur de gaz ce qui est impossible avec un moteur à courant continu de l'organe de coupure de l'art antérieur mentionné ci-dessus. Préférentiellement, I'axe de clapet porte une couronne dentée emmanchée sur ledit axe et coopérant avec un pignon entraîné en rotation par le moteur autour d'un second axe parallèle à l'axe de clapet et qui est relié audit moteur. Cette disposition des moyens mécaniques assurant la démultiplication des efforts entre le moteur et l'axe de clapet a l'avantage d'être particulièrement simple. En plaçant la couronne dentée entre le clapet et la pièce formant écrou, on confère ainsi à l'organe de coupure un encombrement réduit. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, le moteur transmet un mouvement de translation longitudinale à l'axe de clapet par l'intermédiaire d'un dispositif d'entraînement mécanique. Le mouvement de translation est par exemple transmis à l'axe de clapet au moyen d'une came montée en bout d'axe du moteur. D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront au cours de la description qui va suivre donnée à titre d'exemple non limitatif et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 est une vue simplifiée d'un compteur de gaz équipé d'un organe de coupure selon l'invention, - la figure 2 est une vue schématique en coupe d'un mode de réalisation de l'organe de coupure selon l'invention, - la figure 3a représente schématiquement une vue arrachée d'un exemple de moteur de type pas à pas, - la figure 3b est une vue schématique du branchement d'un moteur de type pas à pas, - la figure 4 est une vue schématique en coupe d'un autre mode de réalisation de l'organe de coupure selon l'invention. Comme représenté sur la figure 1 et désigné par la référence générale notée 10 un compteur de gaz dont on a indiqué le raccord d'amenée de gaz 12 comprend un organe de coupure 13. Ainsi que représenté sur la figure 2, l'organe de coupure 13 est disposé à l'intérieur d'un châssis métallique 14 qui est solidaire par sa partie supérieure 14a du raccord d'amenée de gaz 12. Le raccord 12 forme par son extrémité inférieure en contact avec la partie supérieure 14a du châssis 14 un siège de clapet 12a qui définit une ouverture 16 de section de passage circulaire pour le passage du flux de gaz. L'amenée de gaz se fait dans le sens indiqué par la flèche sur la figure 2. Lorsque le flux de gaz débouche hors du raccord d'amenée de gaz 12 à l'intérieur du châssis 14, ledit flux de gaz peut sortir dudit châssis par des ouvertures (non visibles sur la figure) disposées dans un plan parallèle à celui de cette figure. Le clapet 18 de l'organe de coupure 13 est monté sur un axe 20 dit axe de clapet, perpendiculaire à un plan P1 qui contient l'ouverture 16 définie par le siège de clapet. L'axe de clapet 20 possède une partie filetée qui est montée dans une pièce 22 formant écrou et qui est fixée dans la partie inférieure 14b du châssis 14, appelée embase, par exemple par sertissage. Le clapet 18 comprend une membrane 26 en appui sur une pièce métallique 28 formant support de membrane. La membrane 26 possède une surface principale 26a de forme convexe tournée en direction de l'ouverture 16 et dont une partie appelée zone de contact A vient en contact avec le siège de clapet 1 2a lorsque l'organe de coupure est en position fermée. Dans cette position ,la majeure partie de la surface principale 26a de la membrane 26 est située en face de l'ouverture 16 et vient donc obturer celle-ci. Tel que représenté sur la figure 2, la pièce 28 formant support de membrane possède une surface continue étanche 28a disposée en vis-à-vis de la partie concave de la membrane 26. La pièce 28 formant support de membrane s'étend dans une direction contenue dans un plan parallèle au plan P1 sur une dimension au moins égale au diamètre externe du siège de clapet 12a de manière à ce que la surface continue 28a soit située au droit du siège de clapet et de l'ouverture 16. La pièce 28 formant support de membrane et qui a par exemple la forme générale d'un disque repose en équilibre sur un pivot 30 solidaire de l'axe de clapet 20 et est centrée sur ce pivot. Comme représenté sur la figure 2, le pivot 30 possède un embout 32 à portée sphérique qui permet d'obtenir un bon contact avec la pièce 28 et lui assure une liaison de type rotule. Une telle liaison permet de compenser les défauts de perpendicularité entre l'axe du clapet 20 et le siège de clapet 12a et donc concourt à assurer une meilleure étanchéité. La pièce 28 formant support de membrane possède en son centre, face au pivot 30 ,une cavité 28b formée par exemple par emboutissage et dont la concavité est toumée vers ledit pivot. L'embout sphérique 32 du pivot vient ainsi se loger dans la concavité 28b de la pièce 28. La pièce 28 formant support de membrane possède une partie centrale 28c et une partie périphérique 28d toutes deux sensiblement planes et qui se rejoignent par une partie médiane 28e placée au droit de la zone de contact A. La partie médiane 28e a une forme tronconique (le sommet du cône étant situé vers le haut de la figure) lui permettant de bien s'adapter sur le siège de clapet 12a et ainsi d'améliorer l'étanchéité par rapport à une pièce formant support de membrane dont la surface continue aurait une forme sensiblement plane en regard de la zone de contact A. L'axe du clapet 20 comporte à son extrémité 20b une contre-dépouille 34 disposée sous le pivot 30. Un anneau de maintien 36 est emmanché autour de la contredépouille 34 en laissant un jeu mécanique entre ledit anneau et celle-ci pour permettre à la liaison de type rotule d'assurer sa fonction. La contre-dépouille 34 a un diamètre inférieur au diamètre dudit pivot afin d'empêcher un éventuel déplacement axial de l'anneau de maintien. La pièce 28 formant support de membrane est en contact par une de ses faces qui est tournée vers le haut avec la membrane 26a au droit de la partie périphérique 28d, de la partie médiane 28e, de la périphérie de la partie centrale 28c ainsi qu'au droit de cavité 28b. En effet, la membrane 26 possède en vis-à-vis de la partie convexe de la cavité 28b un bossage 26b qui s'appuie sur la dite partie convexe. La pièce 28 formant support de membrane est en contact par sa face opposée qui est tournée vers le bas avec l'anneau de maintien 36 ce qui assure à la dite pièce un bon contact avec la membrane 26. La pièce 28 formant support de membrane et l'anneau de maintien constituent un empilage et la membrane 26 forme une sorte de capuchon qui recouvre la pièce 28 et vient enserrer ledit empilage en recouvrant une partie périphérique de la face de l'anneau qui est tournée vers le bas. L'anneau de maintien 36 sert à lier le clapet avec l'axe du clapet 20. L'axe de clapet est actionné par un moteur 40 de type pas à pas et effectue ainsi un mouvement hélicoïdal. Ce moteur entraîne l'axe de clapet en rotation par l'intermédiaire de moyens mécaniques qui effectuent une démultiplication des efforts entre les efforts fournis par ledit moteur et ceux qui sont nécessaires à la mise en mouvement de l'axe de clapet permettant ainsi d'utiliser un moteur peu puissant et donc de consommation énergétique réduite. Ces moyens sont par exemple constitués d'une couronne dentée 42 emmanchée sur l'axe de clapet 20 et qui coopère avec un pignon d'entraînement 44 qui est relié au moteur 40, ledit moteur entraînant en rotation ledit pignon 44 autour d'un second axe parallèle à l'axe de clapet 20. Le pignon d'entraînement 44 représenté sur la figure 2 a une dimension dans une direction parallèle à l'axe de clapet, appelée hauteur, qui correspond au déplacement axial du clapet et la couronne 42 a une hauteur plus faible que le pignon pour des raisons d'encombrement. Toutefois, dans les compteurs de gaz où l'on dispose d'une place suffisante, il est possible que le pignon et la couronne dentée aient sensiblement la même hauteur ou bien que seule la couronne dentée soit d'une hauteur qui corresponde au déplacement axial du clapet. Le pignon 44 a par exemple treize dents et la couronne 42 a par exemple cinquante cinq dents. Le pignon et la couronne portent tous deux une denture droite mais celle-ci pourrait également être hélicoïdale. Sur cette figure, la couronne dentée 42 est disposée entre le clapet 18 et la pièce formant écrou 22, assurant ainsi un encombrement minimal. Cependant, il est possible de disposer la couronne dentée 42 sous la pièce formant écrou 22, près de l'extrémité de l'axe de clapet qui est opposée à celle où se trouve le clapet 18. Le moteur de type pas à pas qui est utilisé est commercialisé par la société SONCEBOZ sous la référence 61 84-RO72. II s'agit d'un moteur unipolaire qui effectue vingt quatre pas par tour, un pas correspond ainsi à une rotation de 15 d'angle. Ce moteur 40 tel que représenté sur la figure 3a comprend un rotor 80 formé par un aimant permanent multipolaire placé dans un stator constitué de deux bobines 82, 84 composées chacune de deux demienroulements 82a, 82b, et 84a, 84b. Les bobines sont disposées dans deux demi-coupelles montées l'une au dessus de l'autre et formant une carcasse métallique en forme générale de tore et qui comporte en regard du rotor des lamelles 86 montées tête-bêche et décalées entre elles d'un angle de 15 /4. Ces lamelles 86 sont disposées sur une surface cylindrique qui forme la périphérie intérieure du tore et canalisent le champ magnétique créé par la circulation d'un courant électrique dans les bobines. Les lamelles 86 sont réparties sur deux niveaux correspondant chacun à un bobinage 82, 84 et, sur chaque niveau, on trouve vingt quatre lamelles montées tête-bêche. Comme représenté sur la figure 3b, le bobinage 82 (resp.84) est connecté, d'une part, par un point milieu a (resp.b) reliant les deux demi-enroulements correspondants 82a, 82b (resp.84a, 84b) à la borne positive d'une pile 88 et, d'autre part, par une extrémité de chaque demi-enroulement 82a, 82b (resp.84a, 84b) à un transistor T1, T2 (resp.T3, T4). Le fait de relier entre eux les points milieu a, b permet de minimiser l'énergie accumulée dans les bobines ce qui contribue à remplir les conditions imposées par la norme EEx ia IIA T3 relative à la sécurité intrinsèque. Chacun des transistors est relié à un microcontroleur (non représenté sur les figures) qui commande l'ordre d'activation desdits transistors. Ainsi, lors de la mise en mouvement de l'organe de coupure à partir d'une position de repos que ce soit pour fermer, pour ouvrir ou pour positionner le clapet dans une position intermédiaire, il faut foumir une certaine énergie et l'on active par exemple deux transistors simultanément. On peut par exemple activer successivement T1 et T3 puis T1 et T4, T2 et T4, T2 et T3 et recommencer la même séquence jusqu'au positionnement souhaité du clapet par rapport à son siège (fermeture, ouverture, position intermédiaire). Toutefois, lorsque la mise en mouvement de l'organe de coupure a déjà eu lieu, afin de diminuer la consommation énergétique, on peut choisir de n'activer qu'un seul transistor à la fois. Par exemple, on peut commander successivement les transistors T1, T4, T2, T3 puis recommencer la même séquence. Grâce au mouvement pas à pas du moteur, il est possible d'ajuster précisément et simplement la position du clapet par rapport à son siège. Ceci est également très avantageux lorsque l'on souhaite détecter un débit de fuite en aval du compteur de gaz, car il suffit alors d'écarter légèrement (d'environ lmm) le clapet de son siège et de maintenir ledit clapet dans cette position pendant un temps prédéterminé durant lequel on mesure le volume de gaz qui traverse ledit compteur. Par ailleurs, pour améliorer l'étanchéité de l'organe de coupure lorsque le clapet est en contact avec le siège de clapet, il est possible de continuer à activer les transistors, de préférence par deux, pour faire effectuer au moteur des pas supplémentaires qui vont presser la membrane du clapet contre le siège et ainsi parfaire le contact entre ladite membrane et ledit siège de clapet. En outre, un moteur tel que celui décrit à-dessus présente une consommation maximale relativement faible de l'ordre de 140 mA lors des phases de mise en mouvement de l'organe de coupure qui sont celles nécessitant le plus d'énergie et de 80 mA entre ces phases. Chaque demi-enroulement a une inductance de 14, 7 mH et chaque bobine a une résistance de 32 ohms. Le dispositif d'entraînement mécanique de l'axe de clapet 20 à partir du moteur en laissant un degré de liberté en translation suivant la direction longitudinale de déplacement du clapet 18, ne se limite pas à ce qui vient d'être décrit. En effet, ce dispositif peut par exemple être constitué d'une courroie lisse ou crantée montée sur l'axe de clapet et sur l'axe sortant du moteur. II est possible de prévoir que la pièce formant écrou 22 représentée sur la figure 2 soit remplacée par une pièce formant un palier lisse qui n'a qu'une fonction de guidage en translation de l'axe de clapet. Ainsi que représenté à la figure 4 (sur cette figure, les références des éléments inchangés de la figure 2 ont été reprises) I'axe de clapet 70 coulisse dans un palier lisse 22 monté dans l'embase 14b du châssis métallique 14 par exemple par sertissage. L'axe de clapet 70 est relié à l'axe de sortie du moteur 72 (qui est perpendiculaire au plan de la figure 4) au moyen d'une came 73 sur laquelle repose ledit axe de clapet par l'effet de son poids. La came sert à transformer le mouvement de rotation dudit axe de sortie du moteur en un mouvement de translation longitudinale. II convient de noter que l'on peut envisager d'autres dispositifs d'entraînement mécanique de l'axe de clapet dans un mouvement de translation longitudinale. Le fait de placer le moteur pas à pas à l'intérieur du compteur de gaz est particulièrement intéressant étant donné que les compteurs de gaz sont assez souvent installés dans des locaux exigus où un compteur de gaz d'encombrement réduit est préférable à un compteur de gaz qui comporte des éléments (moteur) extérieurs audit compteur. En outre, lorsque le moteur pas à pas est disposé à l'intérieur du compteur de gaz, celà réduit les risques de fraude. REVENDICATIONS 1. Compteur de gaz (10) comprenant une unité de mesure et qui est équipé en amont de celle-ci dans le sens de circulation d'un flux de gaz entrant dans ledit compteur, d'un organe de coupure (13) dudit flux de gaz, ledit organe de coupure comprenant un clapet (18) mobile par rapport à un siège de clapet (12a), caractérisé en ce que ledit clapet est actionné par un moteur (40 ; 72) de type pas à pas. 2. Compteur selon la revendication 1, dans lequel le clapet (18) est relié à un axe dit de clapet (20) aligné suivant une direction longitudinale et qui est mobile dans cette direction. 3. Compteur selon la revendication 2, dans lequel au moins une partie de l'axe de clapet (20) est filetée et coopère avec une pièce (22) entourant ladite partie filetée et formant écrou, ledit axe de clapet (20) ayant ainsi un mouvement hélicoïdal, le moteur (40 72) entraînant l'axe de clapet dans un mouvement de rotation. 4. Compteur selon la revendication 3, dans lequel le moteur (40) entraîne l'axe de clapet en rotation par des moyens mécaniques (42, 44) qui assurent une démultiplication entre les efforts fournis par ledit moteur et ceux nécessaires à la mise en mouvement dudit axe de clapet. 5. Compteur selon la revendication 4, dans lequel le moteur (40) est disposé à l'intérieur dudit compteur. 6. Compteur selon la revendication 4, dans lequel l'axe de clapet (20) porte une couronne dentée (42) emmanchée sur ledit axe et coopérant avec un pignon (44) entraîné en rotation par le moteur (40) autour d'un second axe parallèle à l'axe de clapet et qui est relié audit moteur. 7. Compteur selon la revendication 6, dans lequel le pignon (44) a une dimension dans une direction parallèle à l'axe de clapet (20) qui correspond au déplacement longitudinal du clapet (18). 8. Compteur selon la revendication 6, dans lequel la couronne dentée (42) est disposée entre le clapet (18) et la pièce formant écrou (22). 9. Compteur selon la revendication 2, dans lequel le moteur (72) transmet un mouvement de translation longitudinale à l'axe de clapet (20) par l'intermédiaire d'un dispositif d'entraînement mécanique. 10. Compteur selon la revendication 9, dans lequel le moteur (72) transmet le mouvement de translation longitudinale à l'axe de clapet (20) au moyen d'une came (73).