Brevet FR2793029A1 — publié le 20001103

APPAREIL POUR MESURER LES PARTS DE SUBSTANCES ETRANGERES CONTENUES DANS UN LIQUIDE EN CIRCULATION La présente invention se rapporte à un appareil pour mesurer les parts de substances étrangères contenues dans un liquide en circulation, en particulier à un appareil apte à flotter et comprenant un boîtier dans lequel au moins l'une des zones de paroi est conçue pour être mise en contact avec le liquide, et possède un côté extérieur à bombement préfé- rentiellement sphérique; et un détecteur des substances étrangères, qui est logé dans un trou et dont le côté exté- rieur est perméable auxdites substances à mesurer, dans la région dudit trou, et vient à fleur avec le côté extérieur bombé de ladite zone de paroi. Un appareil de ce genre est connu d'après le brevet GB-A-2 005 421. Il sert à analyser des eaux usées, en parti- culier pour mesurer la part d'oxygène renfermée. En outre, il peut être utilisé pour mesurer des substances alimentai- res dissoutes dans l'eau, par exemple des nitrates et des phosphates. Le boîtier revêt la forme d'une sphère creuse qui est pourvue, par un procédé de moulage rotatif par in- jection, de deux trous diamétralement opposés. Un tube tra- versant est collé aux trous et un tube supplémentaire, dans lequel le détecteur est incorporé par vissage, est inséré de manière telle que son côté extérieur, formé par un dia- phragme placé à l'extrémité frontale, vienne à fleur avec le côté extérieur du boîtier. Le diaphragme est, lui aussi, sensiblement bombé en une configuration sphérique. La forme sphérique du boîtier et le bombement du diaphragme offrent l'avantage consistant en ce qu'un liquide en circulation, dans lequel l'appareil est partiellement immergé ou sur le- quel ledit appareil flotte, est maintenu exempt de pollu- tions telles que des souillures ou une pellicule d'huile, par exemple, si bien qu'il ne dégrade ni ne supprime l'apti- tude du détecteur à effectuer des mesures. L'invention a pour objet de fournir un appareil du type décrit en introduction, dans lequel la vitesse du li- quide soit accrue davantage encore dans la région du côté extérieur du détecteur qui est en contact avec le liquide. Conformément à l'invention, cet objet est atteint par le fait que le côté extérieur bombé de la zone de paroi pos- sède des surfaces assurant le guidage du liquide et s'éten- dant transversalement par rapport au trou. Suite à la présence des surfaces de guidage, l'écou- lement du liquide est concentré sur le côté extérieur bombé de la zone de paroi précitée du boîtier, c'est-à-dire sur le côté extérieur du détecteur qui présente le diaphragme, et sa vitesse est accrue. Cela a pour effet de diminuer encore plus le risque d'une pollution du diaphragme. Il est préférentiellement fait en sorte que les sur- faces de guidage s'étendent radialement vis-à-vis du trou. Grâce à cet agencement, l'écoulement du liquide est guidé de manière relativement précise sur le centre du diaphragme. En outre, les surfaces de guidage peuvent être agen- cées à des distances angulaires égales autour du trou. De la sorte, l'écoulement du liquide est guidé sur le diaphragme même s'il est légèrement dévié par rapport aux surfaces de guidage. Dans le principe, les surfaces de guidage peuvent être formées par les parois latérales de fentes. De préfé- rence, cependant, elles sont matérialisées par de minces pa- rois faisant saillie à partir du côté extérieur de la zone de paroi. Ces parois exigent moins de matière et assurent un écoulement pour l'essentiel laminaire tant qu'elles s'éten- dent dans la direction de l'écoulement. Le bord libre des parois peut être bombé vers le côté extérieur, de sorte que leur résistance à l'écoulement de- meure faible tant qu'elles s'étendent dans la direction de l'écoulement. La zone de paroi bombée du boîtier peut être reliée amoviblement à l'autre partie dudit boîtier. La liaison li- bérable permet un assemblage rapide et, si nécessaire, un remplacement rapide du détecteur. La liaison libérable pourrait être réalisée sous la forme d'une solidarisation par vis. De préférence, néan- moins, elle est réalisée sous la forme d'une douille à baïonnette autorisant, respectivement, une dissociation ou une solidarisation particulièrement rapide entre la zone de paroi bombée du boîtier et la partie restante dudit boîtier. L'invention va à présent être décrite plus en détail, à titre d'exemple nullement limitatif, en regard des dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une coupe transversale d'un appareil de dosage conforme à l'invention; la figure 2 est une vue en éclaté de l'appareil selon la figure 1; la figure 3 est une élévation latérale d'une partie de boîtier sensiblement hémisphérique de l'appareil conforme à l'invention; la figure 4 est une coupe de la partie de boîtier, selon la ligne IV-IV de la figure 3; la figure 5 est une vue intérieure de la partie de boîtier selon la figure 3; la figure 6 est une vue en plan de la partie de boî- tier selon la figure 3; la figure 7 est une vue extérieure d'une autre partie de boîtier de l'appareil conforme à l'invention; la figure 8 est une élévation latérale de la partie de boîtier selon la figure 7; la figure 9 est une vue intérieure de la partie de boîtier selon la figure 7; et la figure 10 est une coupe de la partie de boîtier, selon la ligne X-X de la figure 7. Conformément aux figures 1 et 2, l'appareil selon l'invention, destiné à mesurer les parts de substances étrangères telles que de l'oxygène, un nitrate ou un phos- phate, contenues dans un fluide se présentant notamment comme des eaux usées, possède un boîtier bombé 1 de configu- ration sphérique en une matière synthétique thermoplastique, de préférence du polytéréphtalate de butylène. Le boîtier 1 est creux pour l'essentiel, ce qui confère une flottabilité à l'appareil. Il comprend une zone de paroi 2 située au fond, revêtant approximativement la forme d'un segment de sphère creuse, et une zone de paroi supérieure 3. La zone de paroi 2 est percée d'un trou 4, et la zone de paroi 3 pré- sente un trou supérieur traversant 5 dans une pièce de liai- son 6 munie d'un filetage extérieur, et un trou traversant 7 pratiqué au fond, dans une pièce de liaison 8. Un détecteur 9, s'engageant dans le trou 4 de la zone de paroi 2, est logé dans le boîtier 1 et est illustré sché- matiquement sur la figure 2. Ce détecteur 9 constitue la cellule effective de mesure de l'appareil. Le détecteur 9 comporte un diaphragme 10 qui est perméable aux substances étrangères dissoutes dans le liquide et devant être mesu- rées. Le diaphragme 10 forme le côté extérieur du détecteur 9 et est bombé vers l'extérieur, de sorte qu'il vient à fleur avec le côté extérieur de la zone de paroi 2. Le côté extérieur bombé de la zone de paroi 2 pré- sente des surfaces 11 de guidage du fluide, saillant radia- lement et s'étendant transversalement par rapport au trou 4 (voir également les figures 7-10). L'on compte, au total, quatre surfaces de guidage 11 qui sont agencées à des dis- tances angulaires égales (voir la figure 7), s'étendent ra- dialement vis-à-vis du trou, et possèdent de minces parois dotées de rebords libres bombés vers l'extérieur. Si l'appa- reil est placé dans un liquide en circulation, les surfaces 11il provoquent une concentration de l'écoulement autour du trou 4, et donc vers le diaphragme 10 du détecteur 9; et la vitesse d'écoulement accrue, dans la région du diaphragme , empêche dans une large mesure une accumulation, sur le côté extérieur dudit diaphragme 10, de polluants tels que des souillures ou de l'huile contenues par les eaux. La per- méabilité du diaphragme 10 et, par conséquent, l'aptitude de l'appareil à effectuer des mesures, sont ainsi entretenues pendant un temps plus long que tel serait le cas en l'ab- sence des surfaces de guidage 11. Seules quatre surfaces 11 sont illustrées, mais il est toutefois possible de choisir un autre nombre de surfaces. Pour des raisons esthétiques, le côté extérieur de la zone de paroi 2 présente uniquement, entre les surfaces de guidage 11, des gorges ovalisées 12 qui pourraient également être supprimées. La zone de paroi 2 est reliée amoviblement à la zone de paroi 3, qui forme le reste du boîtier 1, au moyen d'une douille 13, 14 à baïonnette matérialisée par la pièce de liaison 8 (voir les figures 3 et 4) comprenant, sur son côté extérieur, des fentes 13 dont l'une seulement est illustrée (figures 3 et 4), et des tétons 14 qui font saillie radiale- ment (voir les figures 7, 9 et 10), sont placés sur le côté intérieur d'une pièce de liaison 15 entourant le trou 4, et pénètrent par friction dans lesdites fentes 13. La liaison libérable, revêtant la forme de la douille 13, 14 à baïon- nette, autorise un remplacement rapide du détecteur 9 en dé- verrouillant ladite douille. A cette fin, le détecteur 9 intégré est en contact électrique avec un connecteur 16 de configuration sensiblement discoidale. Le connecteur 16 pos- sède des ressorts de contact 17 qui sont raccordés, par l'intermédiaire d'un câble souple 18 et d'une fiche 19 située à l'extrémité libre dudit câble, à des prises corres- pondantes sur une plaquette 20 à circuits imprimés représen- tée schématiquement sur la figure 2. Pour simplifier l'il- lustration, les composants nécessaires à la plaquette 20 ont été omis sur les dessins. Une bague d'étanchement 23 (figure 1) est intégrée entre le détecteur 9 et le connecteur 16. La zone de paroi 3 se compose de deux parties de boi- tier 24 et 25 pour l'essentiel identiques (figures 1 à 6). Lesdites parties 24, 25 peuvent être solidarisées par leurs régions marginales 26, 27 et sont dotées, sur leur côté in- térieur, d'une paroi intérieure constituée de deux parties 29 pour l'essentiel identiques dont l'une seulement est illustrée sur les figures 1, 2, 4 et 5, couvre l'étendue des régions marginales 26, 27 à l'état assemblé, et délimite un espace intercalaire 28 conjointement à la paroi extérieure du boîtier 1. Les parties de la paroi se trouvent en vis-à- vis des régions marginales des parties de boîtier 24, 25, et se rencontrent par leurs bords lorsque lesdites parties 24, sont assemblées. Préalablement à la solidarisation des parties de boî- tier 24, 25, une traversée 31, destinée à un câble 32 dont l'extrémité intérieure est connectée à une fiche 33, est insérée dans l'une des moitiés du trou traversant 5 de la pièce de liaison 6, de sorte que le bord dudit trou 5 vient coopérer avec une saignée circulaire 34 de la traversée 31. Dans le même temps, la traversée 31 est fixée dans un pas- sage 35 ménagé dans des bords 30 des parties 29 de la paroi intérieure. En outre, la plaquette 20 à circuits imprimés est poussée dans les guides procurés par des glissières 21, 22, et le connecteur 16 est mis en place dans le trou 7 de la pièce de liaison 8. Les fiches 19 et 33 sont logées dans des prises correspondantes, sur la plaquette 20, puis les parties de boîtier 24, 25 sont solidarisées. Dans l'enchaî- nement, un matériau durcissable par vieillissement, se pré- sentant comme un polyuréthanne adhésif, est déversé à tra- vers la partie supérieure de la pièce de liaison 6 et à travers des orifices débouchants 36 et 37 de la paroi inté- rieure formée par les parties 29. L'espace intérieur 38 du boîtier 1 est empli au moins jusqu'à ce que la plaquette 20, et ses composants, soient encapsulés. Les orifices 37 sont ensuite rendus étanches au moyen de bouchons de retenue 39 tels qu'illustrés sur les figures 1 et 2, doués de l'élasti- cité du caoutchouc, après quoi l'espace intercalaire 28 est comblé, à travers les orifices 36, par le même matériau adhésif non encore durci par vieillissement. La paroi exté- rieure est reliée à la paroi intérieure au moyen de ner- ? vures 40 qui remplissent la fonction de pièces de rigidifi- cation et comportent des passages (non représentés) affectés au matériau adhésif, de telle sorte que ledit matériau puisse combler intégralement l'espace intercalaire 28 entre les parois extérieure et intérieure du boîtier 1. A l'issue du durcissement du matériau par vieillissement, dans l'es- pace intérieur 38 et dans l'espace intercalaire 28, l'étan- chéité est assurée pour les deux parties de boîtier 24, 25, en premier lieu, et pour les parties 29 de la paroi inté- rieure, en second lieu; les parois extérieure et intérieure sont assemblées l'une à l'autre; et la plaquette 20, équi- pée de ses composants, est encapsulée de manière stable. Les parties de boîtier 24, 25 et les parties 29 de la paroi intérieure, associées aux nervures 40 et à des membru- res de rigidification 41 et 42 sur la face interne desdites parties 29, de même que les glissières 21, 22, peuvent toutes être venues de moulage par injection à l'aide d'un unique outil de moulage, et le même outil de moulage peut être utilisé pour lesdites parties 24, 25 et lesdites par- ties 29. Par ailleurs, après la mise en place des parties intérieures et après l'assemblage des parties 24, 25, le dé- versement du matériau adhésif dans l'espace intérieur 38 et dans l'espace intercalaire 28, ainsi que le durcissement dudit matériau par vieillissement, peuvent pratiquement avoir lieu au cours de la même étape de fabrication. A l'is- sue, le détecteur 9 logé dans la zone de paroi inférieure 2 peut être raccordé au connecteur 16, de manière simple, en solidarisant les deux zones de paroi 2 et 3 au moyen de la douille 13, 14 à baïonnette. La production de l'appareil de mesure est en conse- quence peu onéreuse, et peut être exécutée rapidement. De surcroît, après ouverture de la douille 13, 14 à baïonnette, le détecteur 9 peut être rapidement remplacé si besoin est, ce qui serait toutefois nécessaire à des périodes nettement plus longues qu'en l'absence des surfaces de guidage 11, par suite de l'effet de nettoyage quasiment automatique résul- tant de la vitesse d'écoulement accrue entre lesdites surfa- ces 11. Les surfaces de guidage remplissent simultanément la fonction d'une poignée de manipulation de la douille à baïonnette. ' Il est possible de rattacher, à la pièce de liaison 6, un organe stationnaire de fixation grâce auquel seule la zone de paroi 2 de l'appareil de mesure peut être immergée dans le fluide en circulation. L'organe de fixation peut néanmoins être supprimé, par exemple si le fluide n'est pas en circulation. Dans ce cas, l'appareil peut surnager au- dessus des eaux, de façon telle que seule la zone de paroi inférieure 2 plonge dans le fluide, au premier chef à cause du fait que le centre de gravité dudit appareil se trouve juste au-dessous du centre du boîtier 1, et que le matériau de comblement peut être amplement déversé dans l'espace in- térieur 38. Dans ce cas, seule la zone de paroi inférieure 2 serait exposée au fluide, et à une pollution si ledit fluide est pollué. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à l'appareil décrit et représenté, sans sor- tir du cadre de l'invention. -R E V E N D I C A T I ONS- 1. Appareil pour mesurer les parts de substances étrangères contenues dans un liquide en circulation, appa- reil notamment apte à flotter et comportant un boîtier (1) muni d'au moins une zone de paroi (2) conçue pour être mise en contact avec le liquide, pourvue d'un côté extérieur à bombement préférentiellement sphérique, et percée d'un trou (4) destiné à un détecteur (9) des substances étrangères, le côté extérieur dudit détecteur étant perméable aux substan- ces étrangères à mesurer, dans la région du trou (4), et venant à fleur avec le côté extérieur bombé de la zone de paroi (2), appareil caractérisé par le fait que le côté extérieur bombé de la zone de paroi (2) possède des surfaces (11) assurant le guidage du liquide et s'étendant transver- salement par rapport au trou (4). 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les surfaces de guidage (11) s'étendent radiale- ment vis-à-vis du trou (4). 3. Appareil selon la revendication 1 ou 2, caracté- risé par le fait que les surfaces de guidage (11) sont agen- cées à des distances angulaires égales autour du trou (4). 4. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que les surfaces de guidage (11) sont constituées par de minces parois faisant saillie à partir du côté extérieur de la zone de paroi (2). 5. Appareil selon la revendication 4, caractérisé par le fait que le bord libre des parois est bombé en direction du côté extérieur. 6. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que la zone de paroi bombée (2) du boîtier (1) est reliée amoviblement au reste (3) dudit boîtier (1). 7. Appareil selon la revendication 6, caractérisé par le fait que la liaison libérable est une douille (13, 14) à baïonnette.