Brevet FR2958760A1 — publié le 20111014

L'invention concerne un agencement débitmètre de gaz à détente, comprenant un dispositif clapet monté sur une tige porte-clapet axialement mobile entre une position d'obturation et une position d'ouverture d'une voie d'écoulement du gaz entre un orifice d'entrée et un orifice de sortie, et un pignon rotatif engrenant une partie de crémaillère de la tige porte-clapet et destiné à entrainer un organe d'indication de la valeur du déplacement linéaire du dispositif clapet. Un agencement de ce type est déjà connu par la demande de brevet européen EP 1 857 905. Cet agencement présente la particularité qu'il procure un rapport entre le déplacement du dispositif clapet et le débit qui est plus important dans le domaine des faibles débit que dans le domaine des débits plus grands, tout en étant constant. La présente invention a pour but d'améliorer l'agencement connu en y associant des moyens qui permettent d'assurer un mesurage précis dans tous les domaines des débits. Pour atteindre ce but, l'agencement selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de rattrapage du jeu entre la crémaillère portée par la tige porte-clapet et le pignon. Selon une caractéristique de l'invention, l'agencement est caractérisé en ce que les moyens de rattrapage du jeu comportent des moyens de rappel élastiques, adaptés pour assurer l'appui de la partie de crémaillère associé au dispositif clapet sur le pignon rotatif. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'agencement est caractérisé en ce que les moyens de rappel comportent un ressort de compression disposé de façon à assurer l'appui de la partie de crémaillère sur le pignon. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, l'agencement pour un appareil détendeur et débitmètre du type à membrane et à levier coudé de commande du dispositif clapet, est caractérisé en ce que le ressort de compression prend appui par une extrémité sur un embout de la tige au niveau de l'endroit de l'attaque du levier de commande. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, l'agencement est caractérisé en ce que le levier de commande traverse l'embout et s'engage axialement dans le ressort de rappel pour servir de moyens de guidage de celui-ci. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, l'agencement est caractérisé en ce que l'autre extrémité du ressort de rappel prend appui en sur la structure fixe de l'agencement. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, l'agencement est caractérisé en ce que l'autre extrémité du ressort de rappel prend appui sur un organe solidaire de l'extrémité de la tige. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, l'agencement est caractérisé en ce que le moyen de rattrapage de jeu est formé par un ressort à lame interposé entre une face de la tige porte-clapet qui est opposée à la crémaillère, et la partie fixe de l'agencement. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, l'agencement est caractérisé en ce que le pignon est solidaire en rotation d'un axe supporté de part et d'autre du pignon par des paliers à très faible coefficient de frottement et sans jeu, tels que des roulements à billes. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, l'agencement est caractérisé en ce que l'axe porte un organe faisant partie du dispositif indicateur du déplacement linéaire du dispositif clapet. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement dans la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant plusieurs modes de réalisation de l'invention et dans lesquels : - la figure 1 est une vue en coupe d'un appareil régulateur et débitmètre de détente à gaz, équipé d'un agencement selon l'invention ; - la figure 2 est une vue à plus grande échelle de la partie indiquée en II de la figure 1 et constituant l'agencement selon l'invention ; - la figure 3 est une vue similaire à la figure 2, mais montre une version différente de ce premier mode de réalisation ; - la figure 4 est une vue similaire à la figure 2, 15 mais montre un second mode de réalisation de l'agencement selon l'invention ; - les figures 5A et 5B sont deux vues en perspective, à plus grande échelle, de la tige porte-clapet et du clapet, de l'agencement selon l'invention ; 20 et - les figures 6 et 7 sont des vues en coupe du dispositif à pignon, d'entrainement en rotation d'un potentiomètre de mesurage du déplacement du dispositif clapet, de l'agencement selon l'invention. 25 L'invention sera décrite ci-après, à titre d'exemple, dans son application à un appareil régulateur et débitmètre à double détente. La figure 1 montre la structure classique d'un tel appareil. Conformément à cette figure, l'appareil 30 comporte un corps d'enveloppe ou carter étanche 1, une tubulure d'entrée 2 avec son écrou de raccordement 3 et une tubulure de sortie 4 avec son écrou de raccordement 5. Le carter comprend une partie supérieure formant cuvette 7 et un boîtier 8 disposés latéralement à la 35 partie de cuvette 1 et renfermant l'étage de prédétente et le premier étage de réglage de l'appareil, non représentées car connues en soi. La partie supérieure formant cuvette 7 renferme une membrane de régulation 9 associée au second étage de réglage et qui commande, par l'intermédiaire d'un levier de régulation coudé 11, l'agencement de régulation et débitmètre selon l'invention, désigné par la référence générale 13. Cet agencement 13 comporte essentiellement un dispositif clapet 15 formé, dans l'exemple représenté, par un double clapet comportant deux corps de clapet 16 et 17 montés en tandem, comme cela est décrit dans le document EP 1 857 905. Ce double clapet est monté sur l'extrémité d'une tige porte-clapet 19 qui est axialement mobile, c'est-à-dire de façon linéaire, dans une structure de guidage 21, entre une position dans laquelle le dispositif clapet 15 obture la voie 23 d'écoulement de gaz et une position d'ouverture, de façon connue en soi. La tige porte-clapet 19 comporte une portion de crémaillère 25 qui engraine un pignon 27 monté solidaire en rotation sur un axe 28 qui porte à une extrémité un curseur 29 en contact électrique avec la piste 30 d'un potentiomètre 31. L'axe 28 portant le pignon 27 est supporté dans le carter de l'appareil par un double palier à très faible coefficient de frottement et formé, dans l'exemple représenté, de préférence par deux roulements à billes 33, 34 disposés de part et d'autre du pignon 37. L'agencement selon l'invention comporte un dispositif de rattrapage du jeu entre la crémaillère 25 et le pignon 27, qui comporte essentiellement un ressort de rappel réalisé dans un premier mode de réalisation représenté aux figures 1 à 3 par un ressort hélicoïdal 36 et, dans un second mode de réalisation représenté à la figure 4, par un ressort de flexion à lame 38. Bien entendu, le ressort de rappel pourrait être remplacé par tout autre moyen à force de rappel élastique agissant de manière à appuyer la crémaillère sur le pignon. Pour produire cet effet de rattrapage de jeu entre la crémaillère et le pignon, le ressort 36 est interposé, dans une première version de mise en oeuvre, entre l'embout 40 d'attaque du levier coudé 11, à l'extrémité libre de la tige porte-clapet 19, et le carter en 42. Comme le montrent plus en détail les figures 5A et 5B, l'embout 40 d'un diamètre plus faible et à section transversale d'un demi-cercle comporte un évidement 44 de passage de l'extrémité 45 du levier 11 qui est pivotant dans le carter à l'aide d'une rotule 46. L'extrémité 45 du levier coudé 11 s'engage dans l'extrémité 48 du ressort 36 et assure ainsi le guidage de celui-ci. Cette extrémité 48 prend appui sur la surface inférieure plane 49 de l'embout 40 tandis que l'autre extrémité 50 est en appui en 42 sur la structure fixe. Dans la version de ce premier mode de réalisation, qui est représenté à la figure 3, le ressort 36 prend appui par son extrémité 50 opposée à l'extrémité 48 en appui sur l'embout, sur une rondelle 52 qui est solidaire de l'extrémité libre du levier 11 dont la partie 45 ayant traversée l'embout 40 présente à cette fin une plus grande longueur appropriée. Il est à noter que le ressort 36 est orienté de façon à présenter un angle d'inclinaison oc par rapport à la direction perpendiculaire à l'axe de la tige porte-clapet, qui est relativement faible et varie en fonction du mouvement axial linéaire de la tige, commandé par le levier 11. Etant donné que le ressort est en appui contre l'embout 40 du côté de la tige 19, qui est radialement opposé à la crémaillère 25, le ressort pousse la crémaillère avec ses dents 53 dans les dents du pignon 27. Ainsi, le ressort agit de moyen de rattrapage du jeu entre la crémaillère et le pignon, sans occasionner un frottement. Dans le deuxième mode de réalisation, selon la figure 4, le rattrapage du jeu est assuré par le ressort de flexion à lame 38, de forme arquée, qui prend appui par sa partie médiane bombée 54 en 56 sur le carter et par ses deux extrémités configurées en pattes d'appui 57 contre la surface 59 d'un évidement 60 de la tige porte-clapet, qui est située au côté opposé à la crémaillère 25 en-dessous de celle-ci. Il est encore à noter que la tige porte-clapet 19 peut être pourvue d'appuis latéraux constitués de vis de réglage 60 et 61, qui sont disposées diamétralement opposé et peuvent assurer un guidage de la tige 19 dans la direction perpendiculaire à la direction de poussée du ressort de rappel. La position des vis est réglable dans des orifices filetés appropriés du carter de l'appareil. L'invention présente de nombreux avantages essentiels. Elle assure le rattrapage du jeu entre le ressort de rappel appuyant la crémaillère de la tige porte-clapet radialement sur le pignon de l'axe du potentiomètre, cet axe étant guidé en rotation par un double palier à très faible coefficient de frottement et sans jeu, de préférence du type à roulement à billes. Le double palier à très faible coefficient de frottement et sans jeu assure alors simultanément le guidage en translation de la crémaillère de la tige porte-clapet et du double clapet associé ainsi que le guidage en rotation de l'axe du potentiomètre. Le guidage en translation de la crémaillère de la tige et du double clapet associé est assuré à l'autre extrémité 62 par un appui concentrique 63 du double clapet sur le diamètre intérieur du gicleur 64, l'appui étant muni des orifices 65 de passage du gaz. Bien entendu de diverses modifications peuvent être apportées à l'invention telle que décrite et représentée. Ainsi les moyens de rappel peuvent être de tout genre approprié à condition qu'ils assurent une force de rappel élastique agissant de manière à appuyer la crémaillère sur le pignon. Les moyens convertisseur du déplacement rectiligne du dispositif clapet et de sa tige, en une tension électrique pourraient être assurés à la place du potentiomètre par tout autre capteur de déplacement optique, à effet Hall, inductif, avec ou sans contact entre la partie fixe liée au carter du régulateur et la partie mobile commandée par le déplacement du double clapet. REVENDICATIONS1. Agencement débitmètre de gaz à détente, comprenant un dispositif clapet monté sur une tige porte- clapet axialement mobile entre une position d'obturation et une position d'ouverture d'une voie d'écoulement d'un gaz entre un orifice d'entrée et un orifice de sortie, et un pignon rotatif engrainant une partie de crémaillère de la tige porte-clapet et destiné à entrainer un organe d'indication de la valeur du déplacement linéaire du dispositif clapet, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de rattrapage de jeu (36, 38) entre la crémaillère (25) portée par la tige porte-clapet (19) et le pignon (27). 2. Agencement selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de rattrapage du jeu comportent des moyens de rappel élastiques (36, 38), adaptés pour assurer l'appui de la partie de crémaillère (25) associé au dispositif clapet sur le pignon rotatif (27). 3. Agencement selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de rappel comportent un ressort de compression (36) disposé de façon à assurer l'appui de la partie de crémaillère (25) sur le pignon (27). 4. Agencement selon la revendication 3 pour un appareil détendeur et débitmètre du type à membrane et à levier coudé de commande du dispositif clapet, caractérisé en ce que le ressort de compression (36) prend appui par une extrémité (48) sur un embout (40) de la tige (19) au niveau de l'endroit de l'attaque du levier de commande (11). 5. Agencement selon la revendication 4, caractérisé en ce que le levier de commande (11) traverse l'embout (40) et s'engage axialement dans le ressort de rappel (36) pour servir de moyens de guidage de celui-ci. 6. Agencement selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'autre extrémité (50) du ressort de rappel(36) prend appui l'agencement. 7. Agencement en ce que l'autre (36) prend appui l'extrémité (45) de 8. Agencement en ce que le moyen en (42) sur la structure fixe de selon la revendication 5, caractérisé extrémité (50) du ressort de rappel sur un organe solidaire (52) de la tige. selon la revendication 2, caractérisé de rattrapage de jeu est formé par un ressort à lame (38) interposé entre une face (59) de la 10 tige porte-clapet (19) qui est opposée à la crémaillère (25), et la partie fixe de l'agencement. 9. Agencement selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le pignon (27) est solidaire en rotation d'un axe (28) supporté de part et d'autre du 15 pignon par des paliers (33, 34) à très faible coefficient de frottement et sans jeu, tels que des roulements à billes. 10. Agencement selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'axe (28) porte un organe faisant 20 partie du dispositif indicateur du déplacement linéaire du dispositif clapet.