Brevet FR2841646A1 — publié le 20040102

COMPTEUR VOLUMETRIQUE DE FLUIDE L'invention se rapporte à un compteur volumétrique de fluide destiné à mesurer le débit d'un fluide s'écoulant dans une canalisation. L'invention concerne plus particulièrement le domaine technique des compteurs volumétriques de fluide à piston oscillant dont la technique est bien connue par l'homme du métier. Un tel compteur connu comporte une boîte mesurante comme représenté sur la figure 1 en perspective éclatée. Dans ce type de compteur, la boite mesurante est l'élément essentiel dont dépend la précision de mesure du débit. La boîte mesurante est une chambre de forme cylindrique 30 qui comprend un fond 1, une paroi latérale 2 et un couvercle 3. Le fond 1 et le couvercle 3 comportent respectivement un cylindre inférieur 4 et supérieur 5, de même diamètre, ce diamètre étant inférieur à celui de la chambre. Les deux cylindres 4, 5 sont centrés sur l'axe de la chambre. Le cylindre inférieur comporte en son centre une tige métallique 28 sur laquelle vient s'emboîter un galet 6. Le fond et le couvercle sont munis d'au moins une oue̋ d'entrée 7 et une oue̋ de sortie 8 pour respectivement l'admission et l'évacuation du fluide dans la chambre. La chambre 30 comporte également une cloison fixe 9 de forme rectangulaire, séparant l'oue̋ d'entrée 7 et l'oue̋ de sortie 8. La cloison s'étend radialement entre la paroi latérale 2 et les cylindres inférieur 4 et supérieur 5 et axialement entre le fond 1 et le couvercle 3. Le fond, la paroi latérale, le couvercle et les cylindres inférieur et supérieur comportent une rainure 10 dans laquelle vient s'encastrer la cloison. Un piston il de forme cylindrique de diamètre inférieur à celui de la chambre mais supérieur aux diamètres des cylindres inférieur et supérieur est positionné de manière excentrique à l'intérieur de la chambre. Le piston il comporte à mi-hauteur une paroi plane 12 perforée de trous et supportant en son centre deux tétons 13, l'un dirigé vers le fond, l'autre vers le couvercle. La paroi comporte également une lumière 14 en forme de poire orientée radialement et positionnée de F:\Salle\FP000041\PREMDEP\ADMIN\Texte déposé.doc manière excentrique. La lumière en forme de poire débouche sur une fente pratiquée sur toute la hauteur du piston. Le débitmètre comportant une telle boîte mesurante fonctionne selon le principe de l'admission d'un volume donné de fluide par l'oue̋ d'entrée 7 dans la chambre 30 qui en communiquant son énergie au piston provoque son déplacement en rotation et son évacuation vers l'oue̋ de sortie 8. Ainsi, chaque révolution du piston l1 correspond au passage d'un volume de fluide donné. Le mouvement général du piston est un mouvement oscillant, l'axe du piston décrivant un cercle autour de l'axe de la chambre 30 et la fente 15 du piston glissant le long de la cloison 9. Le piston est guidé cinématiquement dans la chambre 30 grâce à l'engagement de la cloison 9 dans la fente verticale 15 et dans la lumière 14 en forme de poire ainsi que par l'engagement du téton 13 entre le galet 6 et le cylindre inférieur 4. La paroi plane du piston, bien que positionnée entre le cylindre inférieur 4 et supérieur 5, reste libre de se mouvoir dans un plan. L'invention concerne donc un compteur volumétrique de fluide du type à piston oscillant comprenant une chambre cylindrique comportant une paroi latérale, un fond et un couvercle, ainsi qu'un piston de forme cylindrique disposé de façon excentrique et guidé cinématiquement dans la chambre, ledit piston effectuant un mouvement oscillant dans la chambre sous l'action du déplacement d'un volume de fluide. Dans ce mouvement oscillant, le piston est en contact glissant sur le fond de la chambre et/ou sur les cylindres inférieur et supérieur et les forces de frottement s'opposent donc à un fonctionnement optimal. Aux faibles débits, l'effort intervenant est surtout le poids du piston et aux forts débits les forces hydrauliques agissant sur ce piston sont prépondérantes et sont dirigées vers le haut dans le cas d'un flux entrant du bas vers le haut comme représenté sur la figure 1 ou dirigées vers le bas dans le cas d'un flux entrant du haut vers le bas. F:\Salle\FP000041\PREMDEP\ADMIN\Texte déposé.doc Afin de diminuer la résistance au mouvement du piston, il est connu d'optimiser le poids du piston et l'état de surface des pièces en contact. Il est également connu du brevet US 2 487 783 d'équiper le compteur d'un agencement anti-friction sollicitant le piston. Selon ce document de l'art antérieur, cet agencement anti-friction est constitué d'un anneau en fer doux, fixe, disposé au-dessus du téton supérieur du piston, sur la trajectoire de ce dernier. Ce téton contient un aimant de telle sorte qu'est obtenu un effort anti-gravitationnel sur le piston. Cet effort dirigé vers le haut est suffisant pour soutenir le piston dans une position d'équilibre flottant dans le fluide contenu par la chambre et obtenir un jeu optimal entre le piston et les parties fixes supprimant les efforts de frottement. Ceci est réel aux petits débits, o seul le poids du piston intervient, l'effort anti-gravitationnel développé par l'aimant étant supérieur au poids. Aux grands débits, cet effort anti-gravitationnel et le poids sont négligeables par rapport aux forces hydrodynamiques créées par le flux de liquide. Dans le cas d'un flux entrant du bas vers le haut, le piston est poussé vers le haut et frotte sur le couvercle de la chambre, comme dans le cas d'une chambre classique sans agencement antifriction. Dans le cas d'un flux entrant du haut vers le bas, le piston est poussé vers le bas, l'effort antigravitationnel étant alors négligeable, et frotte sur le fond de la chambre, comme dans le cas d'une chambre classique sans agencement antifriction. Aux grands débits, un tel agencement à aimant ne remplit aucune fonction et n'améliore pas le comportement du piston vis à vis des efforts de frottement. Le compteur conforme à l'invention résout ce problème en proposant un agencement tout aussi efficace aux grands qu'aux petits débits, et pour ce faire, concerne un compteur volumétrique de fluide du type à piston oscillant comprenant une chambre cylindrique comportant une paroi latérale, un fond et un couvercle, ainsi qu'un piston de forme cylindrique disposé de F:\Salle\FP000041\PREMDEP'ADMIN\Texte déposé.doc façon excentrique et guidé cinématiquement dans la chambre, ledit piston effectuant un mouvement oscillant dans la chambre sous l'action du déplacement d'un volume de fluide, ledit compteur comportant un agencement anti-friction sollicitant ledit piston, caractérisé en ce que ledit agencement anti-friction est constitué d'au moins un élément de roulement disposé à une interface entre le piston et une partie fixe de la chambre. Cet agencement robuste permet de reprendre les forces agissant sur le piston sans dissiper d'énergie par frottement. De plus, la sensibilité du compteur aux jeux fonctionnels est diminuée grâce à de faibles pertes de charge et on obtient une meilleure tenue en endurance, puisque est supprimée l'usure des composants qui ne sont plus en contact. Selon un premier mode de réalisation préféré dont le piston comporte à mihauteur une paroi plane perforée de trous et supportant en son centre un téton, dirigé vers le fond, lesdits éléments de roulement sont disposés entre le téton et ledit fond. Selon un second mode de réalisation préféré dont le piston comporte à mihauteur une paroi plane perforée de trous et dont le fond comporte un galet central, ledit élément de roulement est disposé entre ladite paroi plane et ledit galet. L'invention est décrite ci-après plus en détail à l'aide de figures ne représentant qu'un mode de réalisation préféré de l'invention. La figure 2 est une vue en coupe schématique d'une boîte mesurante conforme à l'invention, selon le premier mode de réalisation. La figure 3 est une vue en coupe schématique d'une boite mesurante conforme à l'invention, selon le second mode de réalisation. Les figures 4 et 5 sont des vues schématiques de dessus de deux variantes de réalisation des éléments de roulement, selon le premier mode de réalisation. F:\Salle\FP000041\PREMDEP\,DMIN\Texte déposé.doc Un compteur volumétrique de fluide du type à piston oscillant comprenant une chambre cylindrique 30 comportant une paroi latérale 2, un fond 1 et un couvercle 3, ainsi qu'un piston Il de forme cylindrique disposé de façon excentrique et guidé cinématiquement dans la chambre, ledit piston effectuant un mouvement oscillant dans la chambre sous l'action du déplacement d'un volume de fluide. Le piston 11 comporte à mi-hauteur une paroi plane 12 perforée de trous et supportant en son centre un téton inférieur 13', dirigé vers le fond 1. Le fond 1 comporte un galet 6 central. Le compteur comporte un agencement anti-friction sollicitant le piston 11 et est constitué d'au moins une bille de roulement 20A, 20B disposée à une interface entre le piston 11 et une partie fixe de la chambre 30. Selon le mode de réalisation représenté sur la figure 2, des billes de roulement 20A sont disposées entre le téton inférieur 13' et ledit fond 1. Ces billes 20A sont maintenues dans des cavités agencées dans le fond 1 entre le cylindre inférieur 4 et le galet 6 central et réparties autour de ce galet, ces cavités étant du type cages de roulements à billes, comme schématisé en figure 4. Dans ce cas, la portée du piston 11 sur la chambre fixe 30 se fait par le téton inférieur 13' et le piston ainsi que les parties de la chambre sont dimensionnés en conséquence. Au lieu de billes de roulement, il est possible d'utiliser des rouleaux de roulement 20C répartis autour de ce galet et disposés le long de diamètres, comme représenté sur la figure 5. De la même façon, les rouleaux de roulement 20C sont disposés entre le téton inférieur 13' et ledit fond 1. Ces rouleaux 20C sont maintenus dans des cavités agencées dans le fond 1 entre le cylindre inférieur 4 et le galet 6 central, ces cavités étant du type cages de roulements à rouleaux. Selon le mode de réalisation représenté sur la figure 3, une bille de roulement 20B est disposée entre la paroi plane 12 et le galet central 6. F:\Salle\FP000041\PREMDEP\,DMIN\Texte déposé.doc Cette bille 20B est logée dans une cavité agencée sur l'extrémité supérieure du galet 6, la paroi 12 reposant sur la bille. Dans ce cas, la portée du piston il sur la chambre fixe 30 se fait par le galet 6 et le piston ainsi que les parties de la chambre sont dimensionnés en conséquence. F:\Salle\FP000041\PREMDEP'ADMIN\Texte déposé. doc REVENDICATIONS 1. Compteur volumétrique de fluide du type à piston oscillant comprenant une chambre cylindrique (30) comportant une paroi latérale (2), un fond (1) et un couvercle (3), ainsi qu'un piston (11) de forme cylindrique disposé de façon excentrique et guidé cinématiquement dans la chambre, ledit piston effectuant un mouvement oscillant dans la chambre sous l'action du déplacement d'un volume de fluide, ledit compteur comportant un agencement anti-friction sollicitant ledit piston, caractérisé en ce que ledit agencement anti-friction est constitué d'au moins un élément de roulement disposé à une interface entre le piston et une partie fixe de la chambre. 2. Compteur selon la revendication 1 dont le piston (11) comporte à mihauteur une paroi plane (12) perforée de trous et supportant en son centre un téton (13'), dirigé vers le fond, caractérisé en ce que lesdits éléments de roulement sont disposées entre le téton (13') et ledit fond 3. Compteur selon la revendication 1 dont le piston (11) comporte à mihauteur une paroi plane (12) perforée de trous et dont le fond (1) comporte un galet (6) central, caractérisé en ce que ledit élément de roulement est disposé entre ladite paroi plane (12) et ledit galet (6). 4. Compteur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits éléments de roulement sont des billes de roulement (20A, B). 5. Compteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits éléments de roulement sont des rouleaux de roulement (20 C). F:\Salle\FP000041\PREMDEP\4DMIN\Texte déposé.doc