Brevet FR2793028A1 — publié le 20001103

APPAREIL POUR MESURER LES PARTS DE SUBSTANCES ETRANGERES CONTENUES DANS UN FLUIDE La présente invention se rapporte à un appareil pour mesurer les parts de substances étrangères contenues dans un fluide, notamment à un appareil apte à flotter et comportant un boîtier en une matière synthétique thermoplastique, com- prenant un trou dans une première zone de paroi et un trou traversant dans une seconde zone de paroi, un détecteur, destiné aux substances étrangères, étant logé dans le boî- tier et s'engageant dans le trou, le côté extérieur dudit détecteur assurant l'obturation hermétique du trou en venant à fleur avec le côté extérieur de la première zone de paroi, le détecteur étant perméable aux substances étrangères à me- surer, dans une région entourant le trou, et deux parties du boîtier étant reliées matériellement au voisinage de leurs régions marginales. Un appareil de ce type est connu d'après le brevet GB-A-2 005 421. Il sert à analyser des eaux usées, notamment en vue de la mesure de la part d'oxygène renfermée. Il peut, par ailleurs, être utilisé pour mesurer des substances ali- mentaires dissoutes dans l'eau, par exemple des nitrates et des phosphates. Le boîtier se présente comme une sphère creuse apte à flotter. Le détecteur comporte, sur son côté extérieur, un diaphragme à travers lequel peuvent se diffu- ser les substances étrangères devant être mesurées. Ce dia- phragme obture hermétiquement le trou, dans lequel le détec- teur est placé, en venant à fleur avec le côté extérieur du boîtier. La configuration sphérique dudit boîtier procure l'avantage de contrecarrer une pollution du côté extérieur du diaphragme, par exemple par des souillures ou une pelli- cule d'huile, lorsque le fluide à examiner est en circula- tion. Le diaphragme est bombé en concordance avec la forme bombée de la surface extérieure du boîtier, et augmente par conséquent la vitesse d'écoulement dans la région du dia- phragme, de telle sorte que des polluants ne s'accumulent pas facilement dans cette zone, et ne dégradent par consé- quent pas l'aptitude du détecteur à effectuer des mesures. Le boîtier est fabriqué par un procédé de coulée rotative par lequel le trou, pratiqué dans ledit boîtier, est ménagé coaxialement à l'axe de rotation. Dans l'enchaînement, un tube intérieur traversant est collé au trou. Le détecteur possède un filetage extérieur, au moyen duquel il est vissé à un filetage intérieur dans l'une des extrémités d'un tube de traversée. Ledit tube de traversée est inséré dans le tube intérieur collé, conjointement au détecteur, puis est fixé au boîtier à l'aide d'un capuchon taraudé. La fabrication de cet appareil s'opère en plusieurs étapes et demande beaucoup de temps. En particulier, le col- lage du boîtier et du tube intérieur accroît la durée de fa- brication à cause du temps nécessaire à la polymérisation de l'adhésif. En outre, dans un appareil de ce genre, deux moitiés du boîtier ont été produites par un procédé de moulage par injection, avec solidarisation successive par soudage aux ultrasons. Cela a pour effet de diminuer sensiblement la durée de fabrication; dans les deux cas, cependant, deux liaisons vissées doivent non seulement être établies, mais réclament également une intervention manuelle, à la fois au cours de l'assemblage du détecteur et au cours du remplacement de ce dernier. L'invention a pour objet de fournir un appareil du type générique décrit en introduction, qui soit d'une fabri- cation plus aisée. Conformément à l'invention, cet objet est atteint par le fait que les deux parties du boîtier comprennent, sur leur côté intérieur, une paroi intérieure opposée aux ré- gions marginales, couvrant l'étendue de ces dernières et dé- finissant un espace intercalaire conjointement à la paroi extérieure du boîtier, la paroi intérieure étant composée de deux parties présentant des bords opposés aux régions margi- nales des parties du boîtier, et venant buter l'une contre l'autre; et par le fait que l'espace intercalaire est com- blé par un matériau durci, relié matériellement à la paroi extérieure et à la paroi intérieure. En appliquant cette solution, les deux parties du boîtier peuvent être produites dans le même moule, par exem- ple par un procédé de moulage par injection. Un circuit électronique, destiné au détecteur et à ses câbles de rac- cordement, peut être inséré dans l'une des parties du boî- tier et les deux parties du boîtier peuvent être assemblées ou, en variante, solidarisées par emboîtement. L'espace in- tercalaire ainsi formé peut être comblé, par l'intermédiaire d'au moins un orifice d'emplissage, à l'aide du matériau non durci qui, après polymérisation, relie matériellement la paroi extérieure et la paroi intérieure et assure, dans le même temps, l'étanchéité des régions marginales des deux parties du boîtier dans la zone des parois intérieure et ex- térieure. De préférence, les deux parties du boîtier contien- nent du polytéréphtalate de butylène. Ce matériau possède une robustesse, une rigidité et une dureté élevées, et une faible ductilité à de basses températures, tout en présen- tant une stabilité dimensionnelle à températures élevées. De surcroit, il est doué d'une résistance et d'une stabilité élevées vis-à-vis des solvants organiques, des huiles et des graisses. Le matériau de comblement chauffé peut être fondu en même temps qu'une matière synthétique thermoplastique cor- respondante du boîtier. De préférence, néanmoins, le maté- riau déversé dans l'espace intercalaire est solidarisé par collage avec la matière synthétique du boîtier. Si le matériau déversé dans l'espace intercalaire contient du polyuréthanne, il peut, non seulement, être aisément solidarisé par collage avec du polytéréphtalate de butylène, mais peut aussi être polymérisé rapidement, d'o une courte durée de polymérisation. Une plaquette à circuits imprimés, affectée au détec- teur, peut être logée dans le boîtier et peut être encapsu- lée, à travers au moins un orifice obturable pratiqué dans la paroi intérieure, à l'aide du même matériau que celui de l'espace intercalaire. Le comblement de l'espace interca- laire, et l'encapsulage de la plaquette, peuvent avoir lieu lors d'étapes de fabrication directement successives sachant que, dans le même temps, le trou du boîtier qui contient le détecteur est rendu étanche de l'intérieur. La première zone de paroi peut former une partie dis- tincte qui est reliée amoviblement à la seconde zone de pa- roi. La dissociation de la première zone de paroi, d'avec la seconde zone de paroi, autorise un remplacement facile et rapide du détecteur. Le détecteur peut, en particulier, être rapidement remplacé si la première zone de paroi présente une première pièce traversante de liaison qui entoure le trou et est re- liée, au moyen d'une douille à baïonnette, à une seconde pièce traversante de liaison de la seconde zone de paroi. Les zones de paroi peuvent, l'une et l'autre, être bombées vers l'extérieur sous une forme préférentiellement sphérique. Dans le cas d'un liquide en circulation, un flux rapide est engendré autour des zones de paroi, si bien que le côté extérieur du détecteur, se présentant comme un dia- phragme, est empêché de devenir moins perméable ou totale- ment imperméable suite, par exemple, à une pollution par des souillures ou une pellicule d'huile se traduisant par un fonctionnement défectueux de l'appareil. 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 mesure 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 boi- 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, un appareil selon l'invention, destiné à mesurer les parts de substances étrangères telles que de l'oxygène, un nitrate ou des phos- phates, 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 majoritairement creux, ce qui signifie que l'appareil peut flotter. Il comprend une zone de paroi inférieure 2, 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 présente un trou supérieur traversant 5 dans une pièce de liaison 6 mu- nie d'un filetage extérieur, et un trou traversant inférieur 7 dans une pièce de liaison 8 traversante. Un détecteur 9, logé dans le boîtier 1 et illustré schématiquement sur la figure 2, s'engage dans le trou 4 de la zone de paroi 2. Ce détecteur 9 constitue la cellule ef- fective de mesure de l'appareil. Le détecteur 9 comporte un diaphragme 10 qui est perméable aux substances étrangères à mesurer, dissoutes dans le fluide. Le diaphragme 10 forme le côté extérieur du détecteur 9 et est bombé vers l'extérieur, de sorte qu'il vient hermétiquement à fleur avec le côté ex- térieur 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 dont les bords libres sont bombés vers l'extérieur. Si l'ap- pareil est placé dans un fluide en circulation, les surfaces 11 provoquent une concentration de l'écoulement autour du trou 4, et donc vers le diaphragme 10 du détecteur; et la vitesse d'écoulement accrue, dans la région du diaphragme 10, empêche dans une large mesure une accumulation, sur le côté extérieur dudit diaphragme, de polluants tels que des souillures ou de l'huile contenues par les eaux. La perméa- bilité du diaphragme 10, et l'aptitude de l'appareil à ef- fectuer des mesures, sont ainsi entretenues pendant un temps plus long que tel serait le cas en l'absence des surfaces de guidage 11. Seules quatre surfaces 11 sont illustrées, mais il est toutefois possible de choisir un autre nombre. Uniquement pour des raisons esthétiques, le côté ex- térieur de la zone de paroi 2 présente, entre les surfaces de guidage 11, des gorges ovalisées 12 qui pourraient égale- ment 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 traversante entourant le trou 4, et pénètrent par friction dans lesdites fentes 13. La liaison libérable, revêtant la forme de la douille 13, 14 à baïonnette, autorise un remplacement rapide du détecteur 9 en déverrouillant 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 si- tuée 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 il- lustrée 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, 25 sont assemblées. Préalablement à la solidarisation des parties de boi- tier 24, 25, une traversée 31, destinée à un câble 32 dont l'extrémité intérieure est connectée à une fiche 33, est in- sérée 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'enchai- 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 nervu- res 40 qui remplissent la fonction de pièces de rigidifica- tion 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 consé- 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. Zl -R E V E N D I C A T I ONS- 1. Appareil pour mesurer les parts de substances étrangères contenues dans un fluide, appareil notamment apte à flotter et comportant un boîtier (1) en une matière syn- thétique thermoplastique, comprenant un trou (4) dans une première zone de paroi (2) et un trou traversant (5) dans une seconde zone de paroi (3), le trou (4) du boîtier (1) logeant un détecteur (9) qui est destiné aux substances étrangères, et dont le côté extérieur (diaphragme 10) assure l'obturation hermétique du trou (4) en venant à fleur avec le côté extérieur de la première zone de paroi (2), et est perméable, dans la région dudit trou (4), aux substances étrangères à mesurer, deux parties (24, 25) du boîtier (1) étant reliées matériellement au voisinage de régions margi- nales (26, 27), appareil caractérisé par le fait que les deux parties (24, 25) du boîtier comprennent, sur leur côté intérieur, une paroi intérieure qui définit un espace inter- calaire (28) conjointement à la paroi extérieure du boîtier (1), la paroi intérieure étant composée de deux parties (29) en butée l'une contre l'autre; et par le fait que l'espace intercalaire (28) est comblé par un matériau durci, relié matériellement à la paroi extérieure et à la paroi inté- rieure. 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les deux parties (24, 25) du boîtier contiennent du polytéréphtalate de butylène. 3. Appareil selon la revendication 1 ou 2, caracté- risé par le fait que le matériau, déversé dans l'espace in- tercalaire (28), est collé à la matière synthétique du boî- tier (1). 4. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que le matériau, déversé dans l'espace intercalaire (28), contient du polyuréthanne. 5. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait qu'une plaquette (20) à cir- cuits imprimés, faisant partie du détecteur (9), est logée dans le boîtier (1) et est encapsulée, à travers au moins un orifice obturable (37) pratiqué dans la paroi intérieure, à l'aide du même matériau que celui de l'espace intercalaire (28). 6. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que la première zone de paroi (2) forme une partie distincte qui est reliée amoviblement à la seconde zone de paroi (3). 7. Appareil selon la revendication 6, caractérisé par le fait que la première zone de paroi (2) présente une pre- mière pièce de liaison (15) traversante, qui entoure le trou (4) et est reliée, au moyen d'une douille (13, 14) à baion- nette, à une seconde pièce de liaison (8) traversante dans la seconde zone de paroi (3). 8. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que les zones de paroi (2, 3) sont bombées vers l'extérieur, de préférence sous une forme sphérique.