Brevet FR2766567A1 — publié le 19990129

Débitmètre à débit variable L'invention concerne un débitmètre à débit variable pourvu d'un dispositif de régulation de débit de fluides ou gaz en sortie dudit débitmètre. Les débitmètres, et plus particulièrement les rotamètres, permettent de mesurer le volume de fluides ou gaz en écoulement. Ces débitmètres sont généralement utilisés dans le domaine médical lorsqu'il s'avère important de pouvoir mesurer ou contrôler qu'un certain volume de fluides ou de gaz s'écoule de manière régulière et déterminée. Bien entendu de tels appareils peuvent également être utilisés dans d'autres domaines tels que les laboratoires d'analyse, de recherche, etc. Les débitmètres sont généralement pourvus de dispositifs de réglage de débit de fluides permettant si possible de procéder à des réglages même très faibles du débit. Ces dispositifs associés aux débitmètres sont généralement constitués d'un dispositif à aiguille d'obturation conique d'un orifice de passage du fluide ou du gaz. Ainsi, le passage du fluide ou du gaz est obstrué en partie par ladite aiguille d'obturation conique dont la profondeur de l'engagement dans l'orifice de passage définit la section de passage des fluides ou gaz. Cependant, un tel dispositif à aiguille d'obturation conique étant très fin, il se révèle fragile et, de plus, sa production en série s'avère difficile. Afin de pallier ces inconvénients, la présente invention propose un débitmètre ou rotamètre à débit variable, pourvu d'un dispositif pour le réglage de débit de fluides ou de gaz dans lequel l'aiguille d'obturation est d'une réalisation simple tout en offrant une résistance mécanique améliorée et tout en permettant d'obtenir un réglage très précis de la section de passage d'un fluide ou qaz. A cet effet, l'invention a pour objet un débitmètre ou rotamètre à débit variable comportant un dispositif de réglage du débit de fluides ou de gaz positionné en sortie dudit débitmètre ou rotamètre, ledit dispositif permettant de régler la section du passage de sortie dudit fluide ou gaz entre une position de fermeture du passage et une pluralité de positions d'ouverture dudit passage de sections différentes, caractérisé en ce que le dispositif de réglage de débit est constitué d'une aiguille cylindrique d'obturation dont l'extrémité libre est engagée dans un alésage cylindrique constituant le passage de sortie du fluide ou du gaz, l'aiguille d'obturation étant en contact périphérique avec la paroi dudit alésage et comportant en outre des moyens propres à ménager entre elle et l'alésage un jeu qui définit à l'entrée de l'alésage la section du passage de fluide ou de gaz, le jeu diminuant depuis une valeur maximale correspondant à la mise en contact de l'extrémité de l'aiguille d'obturation avec l'alésage jusqu une valeur nulle correspondant à la mise en contact sur toute sa périphérie de l'aiguille d'obturation avec l'alésage. Ainsi, de manière avantageuse, dès que l'aiguille d'obturation s'engage dans l'alésage, son extrémité libre entre en contact avec l'alésage mais présente des moyens définissant un jeu entre elle et l'entrée de l'alésage, ce qui permet de définir une section de passage pour le fluide ou le gaz. Plus on engage l'aiguille d'obturation dans l'alésage plus le jeu entre ladite aiguille et l'entrée de l'alésage diminue, de sorte que la section du passage de sortie du fluide ou du gaz diminue, réduisant le débit dudit fluide ou gaz. Une fois atteinte la position d'obturation complète à laquelle il n'existe plus de jeu entre l'aiguille d'obturation et l'entrée de l'alésage, le passage de sortie est complètement obturé et le débit de fluide cu de gaz est nul. Entre la position d'engagement initial de l'aiguille dans l'alésage et la position d'obturation complète, on a défini une pluralité de positions d'ouverture du passage de sortie de fluide ou de gaz dont la section de passage est fonction du jeu ménagé entre la périphérie de l'aiguille et l'entrée de l'alésage. Selon une première forme de réalisation de l'invention, l'aiguille cylindrique présente une extrémité libre engagée dans l'alésage de section transversale complémentaire de la section transversale de l'alésage et comporte une rainure longitudinale débouchant à ladite extrémité libre, au moins la profondeur de la rainure augmentant depuis son extrémité borgne jusqu'à son extrémité ouverte. Ainsi, l'aiguille d'obturation étant de section transversale complémentaire de la section transversale de l'alésage, ladite aiguille s'engage en contact sur toute sa périphérie avec la paroi dudit alésage à l'exception de la rainure qui définit un jeu entre la périphérie de l'aiguille et l'alésage, ce jeu au niveau de l'entrée de l'alésage définissant la section du passage de fluide ou de gaz. Aussi, la position d'obturation du passage de sortie du fluide ou du gaz correspond à un engagement de l'aiguille de manière que la rainure soit complètement introduite dans ledit alésage, l'aiguille étant en contact avec ledit alésage sur toute sa périphérie au moins à l'entrée dudit alésage de manière à obturer complètement le passage de sortie. Afin d'ouvrir ledit passage, il convient de désengager l'aiguille dudit alésage. Dès que la rainure commence à être désengagée de l'alésage, le jeu entre la périphérie de l'aiguille et l'entrée de l'alésage réapparaît redéfinissant un passage de sortie. De préférence, l'entrée de l'alésage comporte un joint d'étanchéité. De cette manière, on établit un contact parfaitement étanche entre la périphérie de l'aiguille d'obturation et l'entrée de l'alésage. De préférence, la rainure longitudinale présente des parois latérales planes inclinées définissant entre elles un angle dont le sommet forme l'extrémité borgne de la rainure. Ainsi, il est possible de modifier les paramètres de profondeur et d'ouverture de l'angle de la rainure en fonction des gammes de variations de débit que l'on souhaite obtenir. Selon une seconde forme de réalisation de l'invention, l'extrémité libre de l'aiguille d'obturation comporte un filet se vissant sur un filet ménagé dans l'alésage, le filet de l'aiguille d'obturation présentant une profondeur qui va en diminuant depuis l'extrémité libre de l'aiguille d'obturation, ladite profondeur du filet de l'aiguille définissant un jeu variable avec le filet de l'alésage lorsqu'on les visse ensemble. Ainsi, on engage l'extrémité de l'aiguille d'obturation par vissage dans l'alésage, le filet de l'aiguille coopère avec le filet de l'alésage mais la profondeur du filet de l'aiguille ménage un jeu entre ladite aiguille et l'alésage définissant à l'entrée de l'alésage la section de passage du fluide ou du gaz. Au fur et à mesure de l'engagement de l'aiguille d'obturation par vissage dans l'alésage, la profondeur du filet de l'aiguille diminuant, le jeu diminue également réduisant au fur et à mesure la section du passage de fluide ou de gaz définie à l'entrée de l'alésage jusqu'à une profondeur de filetage correspondant à la mise en contact sur toute sa périphérie de l'aiguille d'obturation avec l'alésage. Ainsi, lorsque la profondeur du filet de l'aiguille est identiaue à celle du filet de l'alésage, il n'existe plus de jeu et le passage de sortie du fluide ou du gaz est fermé. Afin de commander l'entraînement en translation de l'aiguille d'obturation dans le sens d'un engagement ou d'un désengagement de ladite aiguille dans l'alésage dans l'une ou l'autre des formes de réalisation de l'invention, on peut prévoir que la seconde extrémité de l'aiguille d'obturation est creuse et présente un filet intérieur dans lequel vient se visser une vis associée, à son autre extrémité, à un bouton de commande et fixe en translation. L'entraînement en rotation de la vis à l'aide du bouton de commande entraîne le vissage ou le dévissage du système vis-écrou et, la vis étant fixe en translation, on provoque alors l'entraînement en rotation et en translation de l'extrémité filetée de l'aiguille d'obturation et, par conséquent, l'engagement ou le désengagement de l'extrémité libre de l'aiguille d'obturation dans l'alésage. On décrira maintenant des exemples de l'invention en référence au dessin annexé dans lequel la figure 1 représente une vue partiellement en coupe d'un rotamètre selon une première forme de réalisation de l'invention la figure 2 représente une vue en perpective avant d'une aiguille d'obturation utilisée dans le rotamètre selon la figure 1 en position de fermeture du passage de fluide ou de gaz ; la figure 3 représente une vue schématique d'une rainure longitudinale ménagée sur une aiguille d'obturation selon la figure 2 la figure 4a représente une vue en perpective avant de l'aiguille d'obturation selon la figure 2 à une position d'ouverture du passage de sortie de fluide ou de gaz la figure 4b représente une vue latérale partielle de l'aiguille de la figure 4a la figure 5 représente une vue latérale en coupe d'un dispositif de réglage de débit selon une seconde forme de réalisation de l'invention ; la figure 6 représente une vue en coupe d'un débitmètre à réglages fixes selon l'invention ; et la figure 7 représente une vue en plan du bouton de commande du débitmètre selon la figure 6. Le rotamètre à débit variable représenté à la figure 1 permet de mesurer, par exemple, l'écoulement d'un gaz et est constitué de manière connue en soi. Ainsi, sous une cloche transparente 1, on met en place un tube de mesure 2 comportant une bille 3 en laissant un passage de communication 4 de l'intérieur du tube de mesure 2 vers l'enceinte 5 définie par la cloche 1, cette enceinte 5 étant en communication 6a avec un circuit de sortie 6 du gaz vers l'extérieur du rotamètre et en particulier vers une utilisation du gaz. Le circuit de sortie 6 comporte un alésage cylindrique 7 débouchant d'une part dans une chambre 8, en communication avec l'enceinte 5, et d'autre part sur un conduit de sortie 9. Le dispositif de réglage de débit du gaz en sortie du rotamètre est constitué d'une aiguille d'obturation 10 cylindrique dont la section transversale est complémentaire de la section transversale de l'alésage cylindrique 7 de sorte que son extrémité libre peut s'engager dans l'alésage 7 de manière à être en contact avec ledit alésage 7 sur toute sa périphérie. Ainsi, l'aiguille d'obturation 10 s'interpose sur le passage du gaz depuis l'enceinte 5 vers le conduit de sortie 9. L'extrémité de l'aiguille 10 comporte en outre une rainure longitudinale 11 dont la profondeur s'accroît depuis son extrémité borgne lla jusqu'à son extrémité ouverte llb à l'extrémité de l'aiguille 10 comme cela est clairement visible aux figures 2 et 4a. De préférence, la rainure longitudinale 11 présente des parois planes latérales inclinées définissant entre elles un angle a dont le sommet forme l'extrémité borgne ila de ladite rainure 11 (voir la figure 3). Les paramètres définissant la rainure longitudinale 11 peuvent varier d'un dispositif à l'autre permettant d'obtenir des gammes de sections de passage différentes. Ainsi, lorsqu'on engage l'aiguille d'obturation 10 dans l'alésage 7, il existe un jeu entre la périphérie de ladite aiguille 10 et l'alésage 7 correspondant à la rainure 11. Afin de favoriser un contact étanche entre l'aiguille d'obturation 10 et l'alésage 7, on met en place un joint d'étanchéité 12 à l'entrée de l'alésage 7. Dès que l'aiguille d'obturation 10 est engagée au travers du joint d'étanchéité 12, on obstrue le passage de sortie du gaz, seul le jeu ménagé par la rainure 11 sous le joint d'étanchéité 12 définissant un passage libre pour le gaz comme on peut le voir aux figures 4a et 4b. Dès que l'aiguille d'obturation 10 est suffisamment engagée dans l'alésage 7 et que ladite aiguille 10 est en contact sur toute sa périphérie avec le joint d'étanchéité 12 (voir la figure 2), le passage de sortie du gaz est complètement obturé. Afin de faire varier la section du passage de gaz, il convient de faire varier la position de la rainure il par rapport au joint d'étanchéité 12. Ainsi, on provoque l'engagement et le désengagement de l'aiguille d'obturation 10 par rapport à l'alésage 7. De préférence, l'autre extrémité 10a de l'aiguille d'obturation 10 est creuse et comporte un filet intérieur de manière à agir en tant qu'écrou, une vis 13 étant engagée à une extrémité dans ledit écrou et coopérant à son autre extrémité avec un bouton de commande 14 de telle sorte que ladite vis 13 est fixe en translation au cours du vissage ou du dévissage du système vis/écrou. De cette manière, l'entralnement en rotation du bouton de commande 14 commande le vissage ou le dévissage du système vis/écrou, la vis 13 étant fixe, l'écrou 10a est entraîné en translation le long de la vis 14 de sorte que l'aiguille d'obturation 10 est entraînée également en translation ce qui permet l'engagement ou le désengagement de l'extrémité libre de l'aiguille 10 par rapport à l'alésage 7. De préférence, l'aiguille d'obturation 10 est montée dans le rotamètre au niveau de la chambre 8 à l'aide d'un manchon de positionnement 15 comportant des moyens 15a propre à mettre en communication l'enceinte 5 et l'alésage 7. A la figure 5, on a représenté uniquement l'extrémité libre d'une aiguille d'obturation 20 pourvu d'un filet 16 dont la profondeur varie selon une pente AB. L'alésage 7 comporte un filet intérieur 17 permettant le vissage de l'aiguille d'obturation 10, le filet de l'aiguille d'obturation 20 étant plus profond que celui du filet de l'alésage 7 on ménage ainsi un jeu entre les deux définissant un passage pour le gaz et la variation de la section du passage est définie par la pente AB. A la figure 6, on a représente un débitmètre à réglages fixes, dans lequel on utilise une aiguille d'obturation 10 selon le premier mode de réalisation de l'invention telle que représentée aux figures 2 et 4a. Un débitmètre de ce type comporte simplement une entrée de gaz 18 et une sortie de gaz 19 entre lesquelles est interposé le dispositif de réglage de débit de fluide. Ce type de débitmètre a pour objet de proposer des valeurs de débits préréglées correspondant à des sections prédéterminées du passage de sortie définies par une position particulière de l'aiguille d'obturation 10 dans l'alésage 7. Le bouton de commande 14 est alors pourvu à cet effet d'un organe d'indexation débrayable 21 propre à positionner correctement l'aiguille d'obturation 10 en fonction du débit choisi à l'aide d'un disque de lecture 22 proposant plusieurs débits possibles. REVENDICATIONS 1. Débitmètre ou rotamètre à débit variable comportant un dispositif de réglage du débit de fluides ou de gaz positionné en sortie dudit débitmètre ou rotamètre, ledit dispositif permettant de régler la section du passage de sortie (7) dudit fluide ou gaz entre une position de fermeture du passage et une pluralité de positions d'ouverture dudit passage de sections différentes, caractérisé en ce que le dispositif de réglage de débit est constitué d'une aiguille cylindrique d'obturation (10) dont l'extrémité libre est engagée dans un alésage cylindrique (7) constituant le passage de sortie du fluide ou du gaz, l'aiguille d'obturation (10) étant en contact périphérique avec la paroi dudit alésage (7) et comportant en outre des moyens propres à ménager entre elle et l'alésage (7) un jeu qui définit à l'entrée de l'alésage (7) la section du passage de fluide ou de gaz, le jeu diminuant depuis une valeur maximale correspondant à la mise en contact de l'extrémité de l'aiguille d'obturation (10) avec l'alésage (7) jusqu'à une valeur nulle correspondant à la mise en contact sur toute sa périphérie de l'aiguille d'obturation (10) avec l'alésage (7). 2. Débitmètre ou rotamètre selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'aiguille d'obturation cylindrique (10) présente une extrémité libre engagée dans l'alésage cylindrique (7) de section transversale complémentaire de la section transversale de l'alésage (7) et comporte une rainure longitudinale (11) débouchant à ladite extrémité libre, au moins la profondeur de la rainure (11) augmentant depuis son extrémité borgne (lia) jusqu'à son extrémité ouverte (llb). 3. Débitmètre ou rotamètre selon la revendication 2, caractérisé en ce que la rainure longitudinale (11) présente des parois planes latérales inclinées (111) définissant entre elles un angle a dont le sommet forme l'extrémité borgne (lia) de ladite rainure (11). 4. Débitmètre ou rotamètre selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'extrémité libre de l'aiguille d'obturation (10) comporte un filet (16) se vissant sur un filet (17) ménagé dans l'alésage (7), le filet (16) de l'aiguille d'obturation (10) présentant une profondeur qui va en diminuant depuis l'extrémité libre de l'aiguille d'obturation (10), ladite profondeur du filet (16) de l'aiguille d'obturation (10) définissant un jeu variable avec le filet (17) de l'alésage (7) lorsqu'on les visse ensemble. 5. Débitmètre ou rotamètre selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'autre extrémité de l'aiguille d'obturation (10a) est creuse et présente un filet intérieur dans lequel vient se visser une vis (13) associée à son autre extrémité à un bouton de commande (14) de manière à être fixe en translation, l'entraînement en rotation de la vis (13) à l'aide du bouton de commande (14) entraînant le vissage ou le dévissage du système vis-écrou et l'entraînement en rotation et en translation de l'aiguille d'obturation (10). 6. Débitmètre selon la revendication 5, caractérisé en ce que le bouton de commande (14) de l'aiguille d'obturation (10) est associé à des moyens d'indexation débrayables.