Brevet FR2777081A1 — publié le 19991008

Détecteur d'écoulement d'un liquide. La présente invention concerne des perfectionnements apportés aux détecteurs d'écoulement d'un liquide comprenant un tronçon tubulaire en un matériau amagnétique qui est disposé dans un écoulement sensiblement vertical de liquide, qui est muni de butées inférieure et supérieure, respective- ment amont et aval dans le sens d'écoulement du liquide, et qui renferme un corps librement mobile axialement entre lesdites butées en étant exposé au liquide en circulation, ledit corps libre étant composé au moins en partie par au moins un aimant à aimantation transversale, et au moins un interrupteur électrique étant monté extérieurement sur le troncon tubulaire entre les susdites butées inférieure et supérieure, ledit interrupteur électrique comportant au moins un organe mobile de contact électrique actionnable par l'aimant du corps libre lorsque celui-ci est situé à sa proximité. Un détecteur d'écoulement du type précité est connu notamment d'après la demande de brevet FR 2 718 234. Bien que cet appareil se révèle satisfaisant et réponde globale- ment aux exigences de la pratique, il s'avère toutefois intéressant que son fonctionnement soit amélioré notamment pour les débit les plus élevés et que sa réalisation soit optimisée afin de conférer une durée de vie accrue. A ces fins, un détecteur d'écoulement tel que mentionné au préambule se caractérise, étant agencé confor- mément à l'invention, en ce que le tronçon tubulaire présente au moins une section ayant une forme intérieure tronconique s'évasant du bas vers le haut et en ce que le corps libre présente une dimension transversale qui, lors- qu'il est en appui contre la butée inférieure, correspond à la dimension intérieure transversale correspondante de l'extrémité inférieure du tronçon tubulaire. Grâce à la disposition perfectionnée proposée dans le cadre de la présente invention, l'intervalle annulaire existant entre le corps mobile et la paroi interne du tronçon tubulaire prend une dimension d'autant plus grande que le corps mobile se soulève plus haut en fonction d'un débit accru: il est ainsi possible, en conférant à la paroi interne du tronçon tubulaire une conicité déterminée, de maintenir les pertes de charge dans l'écoulement liquide approximativement constantes à une valeur prédéterminable, ou tout au moins de les maintenir dans une fourchette de valeurs minimale et maximale prédéterminables. En particulier, on peut faire en sorte que la conicité de la paroi intérieure du tronçon tubulaire est telle que, lorsque le corps libre est en appui contre la butée supérieure, il définit un passage libre autorisant le passage de particules ayant une dimension transversale d'environ 1,5 mm. Ainsi, outre la résolution du problème de la perte de charge évoquée ci-dessus, la présence d'un intervalle de valeur substantielle offre également l'avan- tage de permettre le passage de particules solides entrai- nées par l'écoulement liquide, ce qui évite le coincement de ces particules solides dans le dispositif et l'obturation progressive de ce dernier. Pour éviter une perturbation excessive de l'écoule- ment liquide et réduire, là encore, les pertes de charge, il est souhaitable que le corps libre présente la forme générale d'un obus ayant sa partie effilée tournée vers le bas. Notamment, les aimants étant généralement disponibles dans le commerce à moindre coût avec des formes géométriques simples (parallépipédique massive ou aplatie) peu compati- bles avec les formes effilées précitées, on peut prévoir que la partie arrière du corps libre est évidée et renferme le susdit aimant, tandis que sa partie antérieure effilée est massive. De préférence, le tronçon tubulaire et la portion du corps libre autre que l'aimant sont constitués en laiton, ce qui confère à l'ensemble de l'appareil une meilleure résistance à la corrosion (cas d'un écoulement d'eau) et donc une durée de vie accrue. Dans un exemple de réalisation pratique, le tronçon tubulaire comprend: un manchon cylindrique de révolution; - un manchon intérieurement tronconique évasé vers le haut, qui est emmanché à force dans l'extrémité inférieure du susdit manchon cylindrique de révolution; - et un organe de butée supérieure comportant une collerette ajourée emmanchée à force dans l'extrémité supérieure du susdit manchon cylindrique de révolution de manière telle que la butée supérieure soit située sensiblement à hauteur de l'extrémité supérieure du manchon intérieurement tronconique. En outre, on peut prévoir que le manchon cylindrique de révolution soit fileté extérieurement à son extrémité supérieure et supporte un écrou fou de raccordement à son extrémité inférieure, qui entoure une portion du manchon intérieurement tronconique saillant hors du manchon cylin- drique de révolution en étant retenu entre le bord inférieur de ce dernier et un épaulement extérieur prévu à l'extrémité du manchon intérieurement tronconique; de façon simple, l'interrupteur électrique est coincé contre le manchon cylindrique de révolution par une bague de serrage entourant ledit manchon et l'interrupteur, ce qui procure une faculté de réglage en position longitudinale. On constitue ainsi un appareil formé d'un ensemble de pièces dont la fabrication individuelle est aisée et donc relativement peu coûteuse, tandis que leur assemblage s'effectue par simple emmanchement à force lui aussi peu coûteux. Au total, on constitue, grâce aux dispositions prévues dans le cadre de l'invention, un appareil à la fois plus efficace dans son fonctionnement, plus simple dans sa stucture, et de fabrication moins coûteuse. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui suit de certains modes de réalisa- tion donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs. Dans cette description, on se réfère au dessin annexé sur lequel: - la figure 1 est une vue en coupe d'un dispositif détecteur d'écoulement de liquide agencé conformément à l'invention; et - la figure 2 est une vue en coupe d'un mode de réalisation préféré du dispositif de la figure 1. Le détecteur d'écoulement de liquide illustré à la figure 1 est dans son ensemble constitué de façon connue. Il comprend un élément tubulaire 1 présentant un tronçon central tubulaire 2 terminé à ses deux extrémités par des embouts 3 agencés pour autoriser le raccordement avec des tuyauteries situées en amont et en aval et dont des exemples seront donnés plus loin. Le sens d'écoulement du liquide est schématisé par les flèches 4. A l'intérieur du tronçon central tubulaire 2 est disposé un corps 5 qui possède une section transversale sensiblement inférieure au diamètre interne du tronçon tubulaire 2, de telle manière que le corps 5 soit librement mobile, longitudinalement, au sein du tronçon 2 et qui est conformé pour éviter tout coincement dans le tronçon 2. Toutefois, la section transversale du corps 5 est choisie telle, en dimension et en forme, que le corps 5 soit entraîné par un écoulement de liquide, lorsqu'un liquide circule selon les flèches 4 dans le tronçon, mais qu'il n'entrave pas notablement le débit dudit écoulement afin de ne pas engendrer une perte de charge sensible. Aux extrémités du tronçon tubulaire 2 sont prévues respectivement une butée amont 6 destinée à retenir le corps 5 en l'absence d'écoulement de liquide et une butée aval 7 destinée à retenir le corps 5 entrainé par un écoulement de liquide. La butée 7 peut comporter un doigt 7, coaxial au tronçon 2, dirigé en direction de l'amont et raccordé à la paroi du tronçon 2 par une embase discoidale 72 percée de trous 73 pour le passage du liquide. En vue de maintenir les pertes de charge dans une fourchette de valeurs souhaitées prédéterminables quelle que soit la position verticale adoptée par le corps libre dans le tronçon tubulaire 2, on prévoit que ledit tronçon tubulaire 2 est intérieurement de forme tronconique entre les butées 6 et 7. Sa paroi intérieure 2i s'évase donc depuis une dimension transversale inférieure, au niveau de la butée 6, qui correspond approximatiement à la dimension transversale extérieure du corps libre 5, jusqu'à une dimension transversale supérieure, au niveau de la butée 7, qui est sensiblement supérieure à la dimension transversale extérieure du corps libre 5. L'intervalle annulaire e entre le corps libre 5 et la paroi 2L est donc de valeur croissante, verticalement, proportionnée au débit de l'écoulement liquide et sa valeur extrême, qui peut par exemple atteindre 1,5 mm, autorise le passage de particules solides présentes dans l'écoulement liquide. Le corps 5 est de préférence constitué de façon massive, avec une forme en obus dont la partie antérieure 8 tournée vers le bas face à l'écoulement est profilée. Sa partie arrière est évidée et renferme un aimant 9 à aimanta- tion transversale à l'axe du dispositif. Par ailleurs, un micro-interrupteur électrique 10, par exemple du type à deux lames de contact enfermées dans une ampoule de verre scellée, est fixé sur la paroi externe du tronçon tubulaire 2, en un emplacement situé entre la butée aval 7 et la paroi occupée par le corps 5 en l'absence d'écoulement de liquide. De préférence, les moyens de fixation sont choisis de manière à autoriser un réglage de la position longitudinale de l'interrupteur le long du corps 5. Des fils électriques 11 raccordés respectivement aux lames de contact relient le micro- interrupteur 10 à un circuit extérieur de traitement de signal (non montré). Dans un exemple typique, avec un écoulement liquide sous une pression maximale de 15 bars, il est possible, en donnant à la paroi 2i une conicité propre à conférer un intervalle e de valeur maximale de 1,5 mm au niveau de la butée supérieure (par exemple une conicité de 5 à 10 , typiquement d'environ 6 , pour une course de l'ordre de 12 mm), de déclencher le soulèvement du corps mobile 5 pour un débit minimal de 3,1 litres par minute et de maintenir les pertes de charge à une valeur inférieure à 200 mbar quelle que soit la position verticale du corps libre 5 entre les butées 6 et 7. A la figure 2 est représenté un mode de réalisation préféré du dispositif de la figure 1. Le tronçon 2 est constitué par un manchon 14 cylindrique de révolution dans l'extrémité inférieure duquel est emmanché à force un manchon 13 dont la paroi intérieure 2i est tronconique évasée vers le haut. A son extrémité inférieure le manchon 13 est muni intérieurement de la butée 6 inférieure qui peut être une bague emmanchée à force ou des plots usinés comme illustré. Extérieurement, il est prévu un épaulement annulaire saillant 14 qui, en conjonc- tion avec le bord inférieur 15 du manchon cylindrique de révolution 12, retient une bague filetée 16 montée folle permettant le raccord avec une tuyauterie. A son extrémité supérieure, le manchon cylindrique de révolution 12 est muni d'un filetage externe 17 pour son raccord avec une tuyauterie. La butée supérieure 7 est constituée sous forme d'un doigt axial massif 71, serti à sa base dans une coupelle 18 dont le fond perforé en 73 constitue la paroi 72 citée plus haut. La coupelle 18 est emmanchée à force dans le manchon 12 de manière que l'extrémité inférieure du doigt 7, soit positionnée approximativement en regard du haut de la paroi tronconique 2i. Enfin, le micro-interrupteur 10, enfermé dans une gaine protectrice (laquelle est seule visible sur les figures 1 et 2), est maintenu bloqué extérieurement contre le manchon 12 à l'aide d'une bague 19 entourant à la fois le micro-interrupteur 10 et le manchon 12 et verrouillée à l'aide d'une vis radiale 20 prenant appui sur le manchon 12. Pour éviter le dépôt de tartre sur les pièces du dispositif, ainsi que leur corrosion au contact prolongé avec le liquide, il est avantageux de constituer toutes ces pièces en laiton, ce qui en outre offre l'avantage de procurer un poids intrinsèque significatif au corps mobile et évite la nécessité d'un lestage. REVENDICATIONS 1. Détecteur d'écoulement d'un liquide comprenant un tronçon tubulaire (1) en un matériau amagnétique qui est disposé dans un écoulement sensiblement vertical de liquide, qui est muni de butées inférieure (6) et supérieure (7), respectivement amont et aval dans le sens d'écoulement du liquide, et qui renferme un corps (5) librement mobile axialement entre lesdites butées (6, 7) en étant exposé au liquide en circulation, ledit corps libre (5) étant composé au moins en partie par au moins un aimant (9) à aimantation transversale, et au moins un interrupteur électrique (10) étant monté extérieurement sur le tronçon tubulaire (1) entre les susdites butées inférieure et supérieure (6, 7), ledit interrupteur électrique comportant au moins un organe mobile de contact électrique actionnable par l'aimant du corps libre lorsque celui-ci est situé à sa proximité, caractérisé en ce que le tronçon tubulaire (1) présente au moins une section (2) ayant une forme intérieure tronconique (2i) s'évasant du bas vers le haut et en ce que le corps libre (5) présente une dimension transversale qui, lorsqu'il est en appui contre la butée inférieure (6), correspond à la dimension intérieure transversale correspondante du tronçon tubulaire, ce grâce à quoi, lorsque le corps libre (5) est soulevé par un écoulement liquide, l'intervalle annulaire (e) entre le corps libre (5) et la paroi interne (2i) du tronçon tubu- laire présente une valeur variable verticalement qui maintient les pertes de charge dans des valeurs extrêmes prédéterminables. 2. Détecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la conicité de la paroi intérieure (2i) du tronçon tubulaire est telle que, lorsque le corps libre (5) est en appui contre la butée supérieure (7), il définit un passage libre autorisant le passage de particules ayant une dimen- sion transversale d'environ 1,5 mm. 3. Détecteur selon la revendication 1 ou 2, caracté- risé en ce que le corps libre (5) présente la forme générale d'un obus ayant sa partie antérieure effilée (8) tournée vers le bas. 4. Détecteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que la partie arrière du corps libre (5) est évidée et renferme le susdit aimant (9), tandis que sa partie anté- rieure effilée est massive. 5. Détecteur selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce qu'au moins le tronçon tubulaire (1) et la portion du corps libre (5) autre que l'aimant sont constitués en laiton. 6. Détecteur selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce que le tronçon tubu- laire (1) comprend: - un manchon (12) cylindrique de révolution; - un manchon (13) intérieurement tronconique évasé vers le haut, qui est emmanché à force dans l'extrémité inférieure du susdit manchon cylindrique de révolution (12); - et un organe de butée supérieure (7) comportant une collerette ajourée (18) emmanchée à force dans l'extrémité supérieure du susdit manchon cylindrique de révolution (12) de manière telle que la butée supérieure soit située sensiblement à hauteur de l'extrémité supérieure du manchon intérieurement tronconique. 7. Détecteur selon la revendication 6, caractérisé en ce que le manchon cylindrique de révolution (12) est fileté extérieurement (17) à son extrémité supérieure et supporte un écrou fou de raccordement (16) à son extrémité inférieure, qui entoure une portion du manchon intérieure- ment tronconique (13) saillant hors du manchon cylindrique de révolution (12) en étant retenu entre le bord inférieur (15) de ce dernier et un épaulement extérieur (14) prévu à l'extrémité du manchon intérieurement tronconique (13). 8. Détecteur selon la revendication 6 ou 7, caracté- risé en ce que l'interrupteur électrique (10) est coincé contre le manchon cylindrique de révolution (12) par une bague de serrage (19) entourant ledit manchon (12) et l'interrupteur (10).