FR2580396A1 - Dispositif pour indiquer et/ou mesurer les ecoulements de matiere extremement faibles - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN DISPOSITIF POUR INDIQUER ETOU MESURER DES QUANTITES DE MATIERE EN ECOULEMENT EXTRAORDINAIREMENT PETITES. LE DISPOSITIF COMPORTE UN CAPILLAIRE 3 PLACE A COTE D'UNE ECHELLE DE MESURE ET QUI EST RELIE PAR UNE EXTREMITE A UNE TETE DE MESURE 1 POURVUE D'UNE TUBULURE D'ENTREE 4 ET PAR SON AUTRE EXTREMITE A UNE TETE DE MESURE POURVUE D'UNE TUBULURE DE SORTIE 5; IL EST PREVU DANS LE CAPILLAIRE 3 UNE GOUTTE DE MESURE 8 FORMEE DU LIQUIDE DE MESURE 7 PLACE DANS LA TETE 1 ET LE CAPILLAIRE 3 EST REGLABLE D'UN ANGLE D'INCLINAISON ORIENTE VERS LE BAS EN DIRECTION DE LA TUBULURE DE SORTIE 5 DE FACON QUE LA FORCE DE GRAVITE AGISSANT SUR LA GOUTTE DE MESURE 8 COMPENSE LES FORCES S'EXERCANT ENTRE LA GOUTTE 8 ET LA PAROI DU CAPILLAIRE 3.

Description

La présente invention concerne un dispositif pour indiquer rapidement

l'écoulement (fuite) de quantités de matière extrêmement faibles( liquides, gaz ou vapeurs) et pour mesurer relativement rapidement et en un temps court les quantités extrêmement petites de matière en écoulement ainsi que pour contrôler l'obturation étanche de robinetteries de fermeture, par exemple de soupapes utilisées sur des

bouteilles de gaz.

Dans le cas de fluides ( liquides, gaz ou vapeurs) s'écoulant au travers d'éléments déterminés de dispositifs technologiques en faibles quantités, la résolution des problèmes peut être faite, indépendamment de ce que le problème consiste à déterminer l'existence ou la non-existence de l'écoulement ou bien à mesurer la vitesse de l'écoulement ou bien la quantité du fluide en écoulement, en faisant intervenir pratiquement les mêmes moyens techniques. Le

contrôle de l'existence ou de la non-existence de l'écoule-

ment ( le contrôle de l'étanchéité, la vérification concernant des fuites) peut être effectué précisément par la mesure de la quantité du fluide en écoulement et à la limite le principe de mesure doit faire en sorte que la quantité

mesurée puisse le cas échéant être également nulle. L'exis-

tence d'un écoulement peut cependant être mesurée le cas échéant également par une mesure de la pression ( de la variation de pression), et également la variation de pression ( sur le trajet de mesure partant d'un volume de

référence) peut être mesurée par une détection de l'écoule-

ment de matière. Ces fonctions sont par conséquent basées

sur des opérations de principe communes.

Egalement on se rend compte facilement que la mesure de la vitesse d'écoulement, la mesure de la quantité s'écoulant pendant l'unité de temps ainsi que la mesure des quantités totales sortantes correspondent également à la même fonction, auquel cas seulement les façons dont on tient compte du temps pour lesdites mesures sont différentes l'une de l'autre. Il en résulte également que la détermination de

l'existence ou de la non-existence de l'écoulement, c'est-à-

dire le résultat du contrôle d'étanchéité ou de la vérifica-

tion d'existence de fuites, est fonction de la durée de la mesure, et que le temps nécessaire pour une mesure précise

est essentiel.

Lorsqu'on se propose de détecter ou de mesurer des quantités relativement faibles d'une matière en écoule- ment, on utilise dans la plupart des cas, parmi les nombreuses possibilités disponibles pour résoudre le problème, des appareils de mesure avec indication de liquide. Pour la plupart de ces appareils de mesure, la mesure s'effectue d'une manière telle que, dans le cas d'un écoulement, un des liquides soit refoulé par un autre liquide ne se mélangeant pas avec lui et l'observation de la surface de délimitation entre les deux liquides fournit la possibilité de la mesure ( de la lecture), ou bien on peut obtenir, à l'aide d'électrodes reliées entre elles par un liquide de mesure électriquement conducteur ( par exemple du mercure) également

un signal électrique fournissant une indication sur l'écoule-

ment et approprié pour un traitement ultérieur.

En vue de réduire le nombre des paramètres varia-

bles, la pression du liquide d'indication est maintenue dans la plupart des cas à une valeur fixe, de sorte qu'on assure ainsi la stabilisation de la pression hydrostatique du liquide. Lorsque le fluide qu'on désire mesurer est un gaz ou une vapeur, l'autre paramètre dont la variation doit être évitée dans toutes les circonstances est constitué par la variation de la température se produisant pendant la durée de la mesure. Les lois définissant l'influence de la variation de température se produisant pendant la mesure sur la pression ainsi que sur le volume des gaz et des vapeurs sont évidemment connues mais malgré cela, dans l'intérêt de la précision et de la simplicité de la mesure, il est plus avantageux d'éliminer ces paramètres que d'en tenir compte

dans la mesure.

Lorsque la quantité du fluide à détecter ou à mesurer est faible, on essaie d'obtenir la précision nécessaire de mesure par étranglement des sections importantes dans la

mesure ( utilisation de buses de mesure et de tubes capillai-

res). Ainsi dans d'autres domaines connus, un appareil connu sous la désignation commerciale "Minimeter" permet de mesurer un écoulement d'eau distillée, avec une pression stabilisée hydrostatiquement et un niveau bien contrôlable, comme un liquide de mesure par déplacement au moyen de la vis micrométrique du récipient de stabilisation et par

lecture du mouvement sur l'échelle associée à la vis micro-

métrique. L'appareil connu sous la désignation commerciale "Miniskop" permet la lecture d'un liquide s'écoulant dans un capillaire. La méthode connue sous la désignation allemande "Schaumfilm-Buretten" ( Burette-Film de mousse) utilise pour détecter un écoulement la position des bulles formées à

partir d'une solution savonneuse.

L'appareil connu sous la désignation commerciale "Eudiometer" établit une relation entre les différences

temporelles existant entre les signaux électriques d'électro-

des reliées par le mercure (présentant une pression hydro-

statique stabilisée) s'écoulant dans la buse de mesure et

la quantité du fluide en écoulement.

Egalement le mouvement, se produisant dans un

tube capillaire, de la surface de délimitation entre le li-

quide mesure, soumis à une pression hydrostatiquement stabi-

lisée, et le liquide à contrôler, est utilisé pour une mesure dans le dispositif faisant l'objet du brevet hongrois

n" 179 149.

Le dispositif faisant l'objet du brevet hongrois n 179 263 comporte un volume de pression qui est fermé spécialement dans le cas de contrôled'étanchéité et on

mesure la variation de pression dans ce volume de pression.

Dans le brevet hongrois n 179 432, on tient compte de l'influence de la variation de température sur la mesure par l'utilisation d'un volume de référence placé dans le volume à mesurer ( à contrôler) et le problème est résolu

par une mesure de pression différentielle.

Toutes ces réalisations exploitent lors de la mesure les avantages résultant du rétrécissement de section droite des capillaires mais cependant on ne tient absolument pas compte des phénomènes se déroulant entre les capillaires et les liquides, qui sont bien définis dans le domaine

hydraulique mais qui sont cependant également perturbateurs.

A cet égard il faut préciser que, dans les différentes variantes de ce qu'on appelle des " manomètres à tubes inclinés ", le liquide de mesure est canalisé dans le capillaire, en vue d'augmenter la précision de lecture, non pas verticalement mais en oblique vers le haut. En conséquence la longueur de la partie de lecture est augmentée mais cependant les conditions précitées ne varient absolument

pas dans le capillaire.

Ainsi dans tous les dispositifs précités, les forces engendrées entre la paroi d'un tube et les liquides ( dans le cas de la mesure de gaz ou de vapeurs, le liquide indicateur) exercent une action, et notamment sans qu'on tienne compte du fait que le liquide indicateur mouille la paroi du tube ( comme par exemple dans le cas de l'eau ou d'un alcool) ou bien ne la mouille pas ( comme par exemple

dans le cas du mercure).

En dehors de ces forces ( polaires), il intervient ce qu'on appelle des forces capillaires, résultant de la tension superficielle du liquide et du diamètre du tube capillaire et dont le signe est modifié suivant que le liquide indicateur mouille ou non la paroi du tube, auquel cas on dispose pour le calcul desdites forces de relations qui sont

connues et bien élaborées.

Comme on ne tient pas compte desdites forces dans aucun des dispositifs connus à l'heure actuelle, le fait de les négliger a une influence perturbatrice sur la précision

de mesure ou bien augmente considérablement le temps nécessai-

re pour la mesure.

Un problème analogue se pose également dans le cas des différentes bouteilles de gaz qui sont utilisées dans les

domaines industriels et ménagers.

Parmi les gaz industriels jusqu'au gaz propane-

butane utilisé (également) dans le domaine ménager, il existe un grand nombre de matières gazeuses ( gaz et vapeurs), qui sont utilisées dans des récipients sous pression ( bouteilles de gaz, batteries montées sur des véhicules, récipients spéciaux) et qui doivent ensuite être à nouveau remplies par des services spécialisés ( installations de remplissage). Ces récipients sont soumis à certains intervalles à un contrôle spécialisé dans lequel on vérifie

non seulement les récpients ( leurs matériaux) mais égale-

ment leurs robinetteries ( ou leur état) ainsi que la fermeture étanche à l'air de la liaison entre le récipient et la robinetterie ( le raccord). La sécurité d'utilisation des gaz entre deux contrôles de ce genre dépend dans une

large mesure de ce que les opérations sont faites en corres-

pondance à la robinetterie de fermeture du récipient sous

pression, c'est-à-dire que le joint d'étanchéité garantis-

sant l'obturation étanche à l'air doit se trouver dans un état correspondant et que surtout après la fermeture, le nouveau remplissage doit être effectué en tenant compte d'une refermeture parfaitement étanche. Indépendamment du

fait que le nouveau remplissage peut être effectué manuelle-

ment ou bien par une installation automatisée, il est recommandé d'effectuer un contrôle de la sécurité de fermeture

des bouteilles à nouveau remplies avant leur expédition.

Ce contrôle est effectué à l'heure actuelle en

utilisant une matière formant des bulles ou bien automatique-

ment en plaçant sur le récipient une cloche pourvue d'une étanchéité correspondante et en mesurant la variation de

pression se produisant à l'intérieur de la cloche.

Le contrôle s'effectuant avec la matière formant des bulles nécessite un travail manuel important et en outre le résultat dépend dans une large mesure de l'habileté subjective ou de l'attention des personnes effectuant ce

travail et pour cette raison il est assez peu fiable.

La précision de la mesure de pression s'effectuant dans la cloche appliquée sur le récipient n'est satisfaisante que dans le cas o la mesure est réalisée pendant une période de durée suffisamment longue. La capacité de la cloche est notamment assez grande ( notamment par exemple dans le cas d'une bouteille en verre, elle doit recouvrir la totalité de la robinetterie de fermeture, y compris l'organe de manoeuvre associé) de sorte que dans le cas d'une fuite de petites quantités de gaz, la pression dans la cloche n'augmente que

d'une façon très lente.

Lorsque, en vue d'obtenir une mesure précise pour le contrôle, on adopte une période de longue durée, le point de contrôle se situe dans une zone étroite de l'ensemble du processus de remplissage. Par contre dans le cas d'une courte durée de mesure, des fermetures non étanches s'avèrent cependant étanches mais il en résulte cependant que, pendant le stockage de une à deux semaines, le récipient sous pression se vide par suite de la sortie de gaz et son contenu passe dans l'atmosphère environnante. Cela est associé à un risque croissant d'explosion dans le cas de gaz explosifs alors que par contre il peut se produire une altération importante dans le cas de gaz de haut degré de pureté, utilisés à des fins d'étalonnage ou bien de mélanges gazeux, qui sont en outre utilisés seulement d'une façon rel&ivement lente. L'invention a pour but de créer un dispositif

dans lequel les forces engendrées à l'intérieur des capillai-

res sous l'action des liquides à mesurer ou bien du liquide indicateur soient compensées lors de la mesure, sans avoir à utiliser pour leur calcul ou bien pour une approximation s'effectuant par un autre processus théorique, un procédé ou un dispositif compliqué, dans lequel la compensation puisse être également réalisée dans chaque cas dans un temps court, également avec des liquides variables, et dans lequel le frottement résultant du mouvement du iquide indicateur soit réduit au minimum et simultanément il soit possible d'effectuer des mesures en série en utilisant également le

même liquide indicateur.

On s'efforce ainsi de réduire l'influence du mouvement du liquide indicateur sur le résultat de mesure à une fraction de la valeur précédente sans être obligé d'utiliser des liquides déterminés, et ainsi il est possible d'augmenter la précision de mesure ou bien d'être assuré de la même précision de mesure pendant une période de mesure

d'une durée assez courte.

L'invention a en outre pour but de créer un dispositif à l'aide duquel on puisse contrôler la fermeture étanche de la robinetterie d'obturation utilisée sur le récipient sous pression avec une sécurité correspondante et dans un temps qui correspond, dans le cas d'un processus automatique de remplissage, à la vitesse de progression des bouteilles sur la voie de remplissage, et dans ce cas

naturellement le contrôle est effectué d'une façon complète-

ment automatique et un résultat négatif du contrôle engendre un signal d'erreur qui peut être utilisé pour actionner des organes de manoeuvre correspondants, par exemple en vue d'un triage, d'un repérage, etc., des bouteilles non étanches; par contre dans le cas d'un contrôle manuel, la perception d'un résultat de contrôle nécessite une attention minimale, le signal d'erreur est correctement détecté, la liaison dans les deux cas s'effectue d'une manière simple, sûre et étanche au gaz et la manoeuvre de l'appareil ne nécessite aucune

connaissance spéciale particulière.

Un des principes sur lequel est basée l'invention consiste en ce que, à la place d'une colonne ininterrompue du liquide de mesure, une goutte bien délimitée du liquide, servant de " goutte indicatrice ", doit être guidée dans le capillaire car cette goutte indicatrice ne peut pas se placer comme la bulle de savon intervenant dans le procédé "Schaum-film- Burette ", mais elle est disponible dans chaque cas jusqu'à la terminaison de la mesure et en outre, par suite de sa longueur finie, la longueur effective d'action de la force entre le tube et le liquide de mesure est réduite, tandis que les forces agissant sur les surfaces limites se neutralisent mutuellement du fait qu'elles ont des signes

opposées sur les deux côtés de la goutte.

L'autre principe consiste en ce que, dans le cas o le capillaire de mesure est disposé par rapport à l'horizontale en étant incliné vers le bas d'un angled dans la direction d'écoulement de la matière, on peut trouver, lors d'une modification de cet angle t, une position dans laquelle la composante-sinus" de l'accélération dirigée vers le bas et agissant sur la goutte de mesure ( qui s'exerce

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dans la direction de l'écoulement) neutralise toutes les forces qui ont tendance à entraver le mouvement de la goutte de mesure et qui influencent ainsi dans un sens négatif

la précision de mesure.

Les deux principes sont applicables naturellement seulement dans le cas de la mise au point d'un dispositif industriellement bien utilisable, lorsque la génération de la goutte de mesure, l'équilibrage des forces, le réglage de la position du liquide de mesure peuvent être réalisés d'une manière simple et lorsqu'on peut être ainsi assure d'effectuer

les mesures d'une manière rapide et continue.

Naturellement le dispositif conforme à l'invention doit également permettre que, dans le cas de l'utilisation d'un liquide de mesure électriquement conducteur et de l'emploi d'électrodes, on puisse obtenir également des signaux électriques correspondant au résultats de mesure en vue d'une automatisation du processus de mesure ou bien d'un traitement

automatique des résultats de mesure.

Dans le sens de ce qui a été précisé ci-dessus,

les objectifs envisagés sont atteints conformément à l'inven-

tion en ce qu'il est prévu dans le capillaire une goutte de mesure formée par le liquide de mesure se trouvant dans la tête de mesure reliée à la tubulure d'entrée et le capillaire est agencé de façon à pouvoir être réglé selon un angle d'inclinaison orienté vers le bas en direction de la tubulure de sortie et compensant la force engendrée entre la goutte de mesure proprement dite et la paroi du capillaire par la composante, dirigée vers le capillaire, de la force de

gravité agissant sur la goutte de mesure.

Selon l'invention, il est avantageux que les deux têtes de mesure prévues aux deux extrémités du capillaire aient une forme cylindrique se terminant par une sphère, un

cylindre ou un cône.

Selon l'invention, il est également avantageux que la tubulure d'entrée soit pourvue, à l'intérieur de la tête de mesure correspondante, d'un orifice dirigé vers le bas selon un angle de 90 , et la tubulure de sortie soit pourvue, à l'intérieur de la tête de mesure, d'un orifice

dirigé vers le haut selon un angle de 90 .

Il est en outre avantageux que le capillaire soit fixé sur une plaque de mesure placée sur une plaque de base de façon à pouvoir pivoter autour d'un axe de rotation fixe, qu'il soit prévu sur cette plaque de base deux butées réglables déterminant l'angle d'inclinaison de la plaque de mesure et qu'il comporte, comme axe de rotation, une vis axiale pourvue d'un trou longitudinal fileté et de trous orientés transversalement à celui-ci, et sur laquelle sont disposés un raccord d'instrument et une tubulure d'entrée pourvue de cavités internes ainsi qu'un tampon d' obturation

fermant le trou longitudinal.

Selon une caractéristique particulière du disposi-

tif conforme à l'invention, il comporte un cylindre de travail fixé sur une surface stable et déplaçant la plaque de base vers l'avant et vers l'arrière, un cylindre de travail monté sur la plaque de base et faisant pivoter la plaque de mesure vers le haut, un cylindre de travail monté sur la plaque de base et faisant pivoter la plaque de mesure vers le bas, un cylindre de travail monté sur la plaque de base et pourvu d'un mécanisme de blocage fixé sur le bras, un joint d'étanchéité élastique de forme avantageusement hémisphérique,

pourvu d'un trou et s'adaptant sur la tubulure de raccorde-

ment du récipient sous pression, et un capteur de type connu détectant la variation de position ( mouvement) du liquide

de mesure.

Selon une autre particularité avantageuse de l'invention, on utilise, pour un contrôle de la fermeture étanche aux gaz des robinetteries de fermeture de récipients sous pression, notamment de bouteilles de gaz, un pistolet de mesure qui est caractérisé en ce qu'il comporte à son extrémité un joint d'étanchéité élastique pourvu d'un trou; il est prévu, dans son tube capillaire de mesure, placé en dessous d'un voyant transparent, incliné vers le bas et vers l'arrière au-dessus d'une échelle de mesure et pourvu d'une tête de mesure à chacune de ses extrémités, un liquide de mesure dans la première tête de mesure, des tubes reliant le volume d'air de la première tête de mesure avec le trou du joint d'étanchéité et le trou ménagé dans le piston du pistolet, ainsi qu'un tube reliant la tête de mesure

arrière avec le trou situé sur le côté arrière du dispositif.

Enfin il est avantageux que le pistolet de mesure comporte une bague d'appui soutenant mécaniquement le joint d'étanchéité et un conduit reliant le trou du joint d'étanchéité, par l'intermédiaire d'une robinetterie de fermeture de tube, avec la tubulure reliée à l'atmosphère,

ainsi qu'un niveau sphérique à bulle d'air.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la

description, donnée à titre d'exemple non limitatif, en

référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une vue en coupe schématique montrant la structure d'un dispositif de mesure conforme à l'invention dans une position de repos, la figure 2 montre la structure schématique du dispositif de mesure en position de mesure, la figure 3 montre la variation des composantes, dirigées axialement, de la force de gravité pour différents angles d'inclinaison, la figure 4 est une vue schématique d'une réalisation possible du système de mesure, la figure 5 est une vue en coupe montrant une disposition possible de l'axe de rotation, la figure 6 est une vue en coupe montrant une disposition possible de l'axe de rotation, dans le plan de coupe défini sur la figure 5, la figure 7 représente schématiquement les postions possibles de fonctionnement du système de mesure et notamment: a) la position de repos du système de mesure, b) la position de mesure du système de mesure, c) la position du système de mesure servant à la formation de la goutte de mesure, d) la position du système de mesure dans laquelle le liquide de mesure peut être ramené dans sa position initiale en vue d'assurer la continuité des mesures, il la figure 8 représente en (a) la structure d'un dispositif

fonctionnant automatiquement et en (b, c et d) ses diffé-

rentes positions de fonctionnement avec les mouvements nécessaires, la figure 9 représente schématiquement le processus de travail nécessaire pour une mesure continue, la figure 10 représente schématiquement une forme possible

de réalisation de la variante manuelle du dispositif.

Dans le dispositif de mesure représenté sur la figure 1, une tubulure d'entrée 4 - avantageusement pourvue

d'un orifice dirigé vers le bas selon un angle de 90 -

pénètre dans une tête de mesure 1, qui a avantageusement une forme cylindrique se terminant par une sphère, un cylindre ou un cône. Une tubulure de sortie 5 pénètre d'une manière

analogue - mais cependant avec un orifice dirigé avantageuse-

ment vers le haut selon un angle de 900 - dans une tête de mesure 2. Entre les têtes de mesure 1 et 2 est disposé un capillaire 3. Les composants précités peuvent être fabriqués selon des procédés connus concernant la technique du verre en utilisant des joints de soudure 6, mais également par collage de parties transparentes en matière plastique ou bien également par combinaison de verre avec des composants en matière plastique. Dans la tête de mesure 1 est placé un liquide de mesure 7 à partir duquel peut se former une goutte

de mesure 8.

Sur la figure 2, le dispositif de mesure est représenté dans une position inclinée de l'angle c par rapport à l'horizontale de telle sorte que le capillaire 3 soit

incliné vers le bas en direction de la tête de mesure 2.

Dans cette position, la composante axiale 10 de l'accéléra-

tion de la pesanteur 9, agissant sur la goutte de mesure, a tendance à déplacer la goutte de mesure 8 en direction de la tête de mesure 2. En correspondance à la représentation de la figure 3, la composante de force axiale 10 est d'autant plus grande que la valeur de l'angles est plus

grande. Comme cela est bien connu: P = g sin.

Le système de mesure représenté sur la figure 4 est supporté par la plaque de base 12. Sur celle-ci est fixée la plaque de mesure 13 portant le dispositif de mesure et pouvant pivoter autour de l'axe de rotation 14. L'échelle

de mesure 18 est disposée parallèlement et à côté du capil-

laire 3 du dispositif de mesure. La tubulure d'entrée 4 du dispositif de mesure est reliée de façon flexible mais cependant étanche au gaz avec l'entrée d'instrument 15. La position de la plaque de mesure 13 sur la plaque de base 12 est limitée, dans la direction correspondant au sens des aiguilles d'une montre, par les butées 16 et 17, qui sont avantageusement agencées de telle sorte que leur hauteur soit réglable ( cela n'est pas indiqué sur les figures), auquel cas cependant la plaque de mesure 13 doit pouvoir également tourner au-dessus des butées ( par exemple au moyen d'une

structure à emboîtement ou bien d'une autre manière connue).

La figure 5 montre un agencement possible de l'axe de rotation 14. La plaque de base 12 et la plaque de mesure 13 sont maintenues assemblées par la vis axiale 14', qui est avantageusement pourvue d'une tête placée en creux dans la plaque de base 12. L'entrée 15 du dispositif se termine dans

la tête de raccordement 19, pourvue d'une cavité 20 et compor-

tant un trou ayant la grosseur de la vis axiale 14' alors que la tubulure d'entrée 4 du dispositif de mesure est par contre engagée dans la tête de raccordement 22 agencée d'une manière analogue. Ces éléments sont disposés sur la vis axiale 14' de telle sorte que des joints d'étanchéité 21 et 23 soient placés, si nécessaire, entre la plaque de mesure 13 et la tête de raccordement 19 mais également cependant - cela n'étant pas représenté sur les figures - entre les têtes de raccordement 19 et 22; en outre les composants sont maintenus assemblés au moyen de l'écrou 24. L'écrou 24 est bloqué d'une manière connue ( au moyen d'un double écrou, d'une bague élastique d'arrêt, etc). En outre il est prévu dans la vis axiale 14' un trou borgne 25 pourvu d'un filetage intérieur et, aux endroits correspondants, des trous transversaux 26 qui débouchent dans les cavités des têtes de raccordement 19 et 22. Le trou 25 est fermé au moyen du tampon d'obturation 27. On introduit alors dans la tête de mesure 1 une quantité suffisante de liquide de mesure 7 pour que, dans le cas o la plaque de mesure 13 est tournée sur la plaque de base dans le sens des aiguilles d'une montre, en regardant la figure, jusqu'à la butée 16, le niveau du liquide de mesure 7 n'atteigne pas encore le capillaire 3 alors que, lors d'une rotation additionnelle de la plaque de mesure 13 jusque contre la butée suivante, ce niveau soit par contre atteint. Le système de mesure ainsi agencé est disposé, lors de son utilisation, par l'intermédiaire de l'entrée 15 et de la tubulure de sortie 5, dans le trajet d'écoulement de la matière de telle sorte que la direction d'écoulement

soit orientée sur la figure de la gauche vers la droite.

Dans le cas d'un contrôle d'étanchéité, le raccordement de la tubủre de sortie peut être superflu et celle-ci peut être

mise en communication avec l'atmosphère libre.

La plaque de mesure 13 est tournée de l'angle (2 de manière à entrer en contact avec la butée 17, pour que le liquide de mesure 7 forme une goutte de mesure 8 dans le capillaire 3. Avant la première mesure, deux ou trois gouttes de mesure sont éjectées par insufflation d'une petite quantité de gaz ou d'air dans le capillaire 3 de

façon qu'elles prennent leur place dans la tête de mesure 2.

Ensuite la plaque de mesure 13 est d'abord amenée dans la position horizontale et ensuite elle est tournée vers le bas de l'angle a1 de telle sorte que la plaque de mesure 13 vienne en contact avec la butée 16. Maintenant on règle la position de la goutte de mesure 8 à l'aide du mécanisme de manoeuvre de la butée ( qui n'est pas représenté sur les figures), par exemple au moyen d'une vis de butée équipée d'un micromètre; dans cette position, les forces agissant sur la goutte sont contrebalancées par la composante g sind de la force de gravité. Cela se produit lorsque la goutte de mesure 8 reste immobile dans sa position; la goutte de mesure entraînée par une faible insufflation se déplace parcontre, après réglage de l'insufflation, à une vitesse uniforme dans le capillaire 3. Ainsi le dispositif est

préparé pour la mesure.

Lors de la mesure, le processus décrit ci-dessus est répété. Par un mouvement de pivotement vers le bas de courte durée de la plaque de mesure 13 jusque contre la butée 17, la goutte de mesure 8 est formée dans le capillaire 3 et ensuite la plaque de mesure 13 est relevée jusqu'à l'horizontale et ensuite elle est tournée vers le bas jusque contre la butée 16. La mesure commence maintenant. Lorsqu'il existe un écoulement de matière, la goutte de mesure 8 se déplace dans le capillaire le long de l'échelle de mesure 18 et la valeur de son mouvement ainsi que sa vitesse peuvent être définies sur l'échelle au moyen d'un dispositif

de mesure de temps ( minuterie).

Après terminaison de la mesure, la goutte de

mesure 8 arrive dans la tête de mesure 2 et reste ici.

Dans le cas d'un fort écoulement signifiant un défaut, la goutte parvient au bout d'une seconde dans la tête de mesure

2 mais elle ne sort cependant pas de l'appareil.

L'étanchéité du système soumis à une pression peut être contrôlée lorsque ce système est relié à l'entrée d'instrument 15, alors que la tubulure de sortie 5 est par contre reliée, par l'intermédiaire d'un conduit de dérivation, à un récipient de référence soumis à la même pression. A cet égard, en cas de coupure du conduit de dérivation et après réglage de la goutte de mesure 8 au milieu du capillaire 3, il est possible, à partir de la variation de postion de la goutte, d'avoir une indication concernant l'étanchéité du système examiné. Les erreurs résultant de variations de la température peuvent être éliminées lorsque le récipient de référence est disposé d'une manière connue à l'intérieur du

système contrôlé.

La fermeture étanche au gaz des robineeries d'obturation des récipients (remplis) mis en pression peut

être contrôlée en reliant le récipient à l'entrée d'instru-

ment 15 et en laissant libre la tubulure de raccordement.

Lorsque la goutte de mesure 8 continue à se déplacer, la robinetterie d'obturation n'est pas fermée de façon étanche

au gaz.

Lorsque la quantité de liquide de mesure 7 diminue au cours des mesures dans la tête de mesure 1 à un degré tel que, par pivotement de la plaque de mesure 13 vers le bas jusque contre la butée 17, il ne puisse plus se former de

goutte de mesure 8, l'opération de mesure doit être interrom-

pue et la plaque de mesure 13 doit être amenée dans la posi- tion représentée en d sur la figure 7, c'est-à-dire qu'elle doit être tournée vers le haut de 90" dans le sens contraire des aiguilles d'une montre. Le liquide de mesure 7 qui a pénétré dans la tête de mesure 2 revient bors dans la tête de mesure 1. L'écoulement en retour peut être accéléré en soumettant la tubulure de sortie 5 à une pression ( par insufflation). Après écoulement de toute la quantité de

liquide 7, l'opération de mesure peut être reprise conformé-

ment à ce qui a été décrit ci-dessus.

Comme liquide de mesure, on peut utiliser de l'eau, de l'alcool coloré ou bien tout autre liquide ne réagissant pas avec la matière qu'on désire mesurer. Lors de l'utilisation de mercure dans le dispositif de mesure, il est possible, à l'aide d'électrodes placées aux endroits désirés, d'utiliser la goutte de mesure 8 également pour une fermeture ( instantanée) de circuits électriques et par conséquent également pour la génération d'impulsions

électriques appropriées pour un traitement de signaux.

La goutte de mesure 8, pratiquement équilibrée, du dispositif de mesure conforme à l'invention se déplace également à partir de sa position sous l'influence d'une

surpression minimale pratiquement non mesurable et en conse-

quence la sensibilité de la mesure est suffisamment grande pour que, dans le cas du contrôle d'écoulements de matières ( contrôle d'étanchéité, contrôle de fuites), la durée de la période de contrôle puisse être extraordinairement raccourcie. Une forme spéciale de réalisation du dispositif

selon l'invention est représentée sur les figures 8 à 10.

Comme le montre la figure 8, il est fixé, en regard de la tubulure de raccordement 32 du récipient sous

pression 31, sur le piston d'un cylindre de travail pneuma-

tique ou hydraulique 34 à double effet, monté sur une surface stable 33, une plaque de base 35 sur laquelle il est prévu une plaque de mesure 36 pouvant tourner autour de l'axe de rotation 37. Sur la plaque de mesure 36 est disposé un capillaire, pourvu d'un liquide de mesure 39, commençant par une tête de mesure 38, se prolongeant le long d'une échelle

de mesure 49 et se terminant dans une tête de mesure analogue.

Dans la première tête de mesure 38 pénètre un tube d'admission qui est relié par l'axe de rotation 37 avec le trou d'un joint d'étanchéité 43 tandis que de la seconde tète de mesure part un tube de sortie qui est relié à l'atmosphère extérieure. Le conduit reliant le trou du joint d'étanchéité 43 avec l'axe de rotation 37 est relié, au moyen de tubes de dérivation 45, avec la robinetterie d'arrêt 46 et avec la

tubulure 47 qui est également en communication avec l'atmos-

phère extérieure.

Sur la plaque de base 35 est fixé le cylindre de travail pneumatique ou hydraulique 40 à double effet, sur le piston duquel est fixé le dispositif de blocage 42 au moyen

du bras 41.

Le joint élastique d'étanchéité 43, avantageuse-

ment de forme hémisphérique, qui est pourvu du trou est fixé en position par la bague d'appui 44. Sur la plaque de base 5, la plaque de mesure 36 peut être entraînée en rotation vers le haut autour de l'axe de rotation 37 par le cylindre de travail pneumatique ou hydraulique 48 à double effet, alors qu'elle peut être tournée vers le bas à l'aide du cylindre

de travail pneumatique ou hydraulique 48' à double effet.

Le dispositif est équipé d'un mécanisme de type connu, qui

relève l'ensemble du dispositif lors du transport du réci-

pient sous pression 31 mais qui n'est cependant pas représenté

sur la figure.

Le dispositif peut en outre être pourvu d'un capteur-générateur de signaux de type connu qui, lors du mouvement du liquide de mesure 39 dans le capillaire, produit un signal électrique, pneumatique ou hydraulique. On peut également produire des signaux optiques ( au moyen d'une source lumineuse et d'un photo-transistor et d'une paire de contacts disposés dans le capillaire - dans ce cas on suppose qu'un liquide de mesure électriquement conducteur est utilisé); en outre le dispositif peut être pourvu d'un système automatique connu pour traiter lesdits signaux, de tels équipements additionnels ne rentrant pas dans le cadre de l'invention et pouvant être prévus en fonction des

connaissances du constructeur.

Le dispositif manuel de mesure représenté sur la figure 10 est agencé à la façon d'un pistolet 52. Ce pistolet 52 peut être fabriqué en un matériau approprié, en

étant avantageusement réalisé par moulage de deux moitiés.

A l'intérieur du pistolet, il est prévu le joint d'étanchéité 43 déjà décrit ci-dessus, de même que le capillaire qui est pourvu de têtes de mesure à ses deux extrémités mais qui est cependant placé dans une position inclinée vers le bas et vers l'arrière de telle sorte que l'angle formé par l'axe longitudinal du capillaire avec l'horizontale corresponde à l'angle selon lequel les forces engendrées entre le liquide de mesure 9 et la paroi du capillaire sont équilibrées par la composante de force agissant selon l'axe du capillaire et résultant du poids du liquide de mesure. Le tube pénétrant dans la tête de mesure est relié par l'intermédiaire du tube 50 avec le trou du joint d'étanchéité 43 ainsi qu'avec le tube 53, ce dernier tube 53 aboutissant au trou 51 ménagé dans le piston du pistolet. Le piston 52 est pourvu, au-dessus du capillaire et de l'échelle de mesure 49 placée en dessous de celui-ci, d'une fenêtre 54 au travers de laquelle on peut observer le capillaire. La position horizontale de l'axe du pistolet peut

êtreréglée à l'aide du niveau sphérique à bulle d'air 55.

Lors d'un actionnement du dispositif automatique

construit en correspondance aux réalisations décrites ci-

dessus, aussitôt que le récipient sous pression 31 est amené devant le dispositif sur son mécanisme de transport continu, le cylindre de travail 34 est actionné par l'intermédiaire du système automatique de commande et en conséquence la plaque de base 33 est déplacée vers l'avant de la distance "a" de sorte que le joint d'étanchéité 43 s'applique contre la

tubulure de raccordement 32 du récipient sous pression 31.

Simultanément le système automatique de commande actionne également le cylindre de travail 40, ce qui fait déplacer le bras 41 et le mécanisme de blocage 42 de la distance "b" et ce qui établit une liaison étanche au gaz entre le joint d'étanchéité 43 et la tubulure de raccordement 32 du récipient sous pression 31. La quantité d'air résultant de la

déformation du joint d'étanchéité 43 s'échappe par l'inter-

médiaire de la robinetterie d'arrêt 46 ouverte, de la tubulure 47 et du tube 45, de sorte que le dispositif, après que les positions indiquées sur les figures 8b et 8c ont été atteintes, est placé dans une condition prête pour la mesure. Ensuite le système automatique actionne le cylindre de travail 43' et

ferme la robinetterie d'arrêt 46.

Ensuite, la plaque de mesure 36 est déplacée par pivotement vers le bas de la distance "c", le liquide de mesure 39 s'écoule jusqu'au point de départ du capillaire

et la mesure commence.

S'il ne se produit aucune sortie de gaz ( aucune fuite), le liquide de mesure 39 conserve sa position. Au bout du temps de mesure qui est fixé par la minuterie prévue dans le système automatique, les cylindres de travail 34 et qui agissent dans des sens opposés suppriment la liaison entre le dispositif et le récipient sous pression 1. Le cylindre de travail 48 commence à agir et amène la plaque de mesure 6 dans la position représentée sur la figure 9, de sorte que le liquide de mesure 39 revient dans la tête de mesure 38. Simultanément, le mécanisme, non représenté sur la figure, relève le dispositif et le transporteur continu évacue le récipient sous pression 31 qui a été contrôlé et

amène le récipient suivant dans la position de contrôle.

Ensuite le cylindre de travail 48 replace la plaque de mesure dans la position horizontale et le mécanisme de levage, non rep:ésenté sur la figure, ramène le dispositif de mesure dans

la position de départ et le cycle recommence.

Lorsqu'il se produit une sortie de gaz (fuite), le liquide de mesure 39 peut s'écouler par l'intermédiaire du capillaire dans la seconde tête de mesure, ce qui provoque la génération d'un signal d'erreur, également non représenté sur la figure. Ensuite le estème automatique actionne le mécanisme d'aiguillage du transporteur continu de telle sorte que le récipient sous pression 31 non étanche soit éjecté par ce dernier; ensuite le dispositif remplit les mêmes fonctions que dans le cas de robinetteries correctes se fermant de façon étanche, c'est-à-dire que le cylindre de travail 48 soulève la plaque de mesure 36 et que le liquide de mesure 39 revient de la seconde dans la première

tête de mesure.

Lors de l'utilisation du dispositif manuel repré-

senté sur la figure 3, le pistolet 22 est tenu dans la main de telle sorte que le trou 51 reste dégagé et que le joint

d'étanchéité 43 soit appliqué contre la tubulure de raccorde-

ment 32 du récipient sous pression 31. Le pistolet est ensuite amené dans une position horizontale et son piston est légèrement abaissé afin que, à partir du liquide de mesure, une goutte de mesure parvienne dans le capillaire, ce qui peut être observé au travers de la fenêtre 54. Ensuite l'opérateur ferme le trou 51 à l'aide d'un doigt et il observe la position de la goutte de mesure située dans le capillaire par rapport à l'échelle de mesure 49. A cet égard, il doit contrôler la position horizontale du pistolet - le cas

échéant à l'aide du niveau sphérique à bulle d'air 55.

Lorsqu'il ne se produit aucun mouvement d'avancement de la goutte, cela signifie que la fermeture du récipient sous pression est correcte. Par contre s'il y a sortie de gaz ( fuite), la goutte de mesure se déplace à une vitesse proportionnelle à la sortie de gaz dans le capillaire et elle

parvient à son extrémité dans la tête de mesure arrière.

Lorsqu'il se produit une très forte sortie de gaz, c'est-à-

dire lorsque le mouvement d'avancement de la goutte dans le capillaire s'effectue assez rapidement, on libère le trou 51 par écartement du doigt de manière à immobiliser la goutte. Après terminaison de la mesure, le pistolet est maintenu verticalement vers le bas afin que le liquide de mesure puisse revenir de la tête de mesure arrière jusque dans la première tête de mesure 38. Cela peut être accéléré

en soufflant légèrement dans le trou 56.

Egalement une mesure indirecte de sortie de gaz peut être effectuée à l'aide du dispositif manuel en reliant

le trou 56 avec un tube qui est lui-même raccordé à un réci-

pient de référence.

Le dispositif conçu et fonctionnant comme décrit ci-dessus permet le contrôle de récipients sous pression après leur remplissage aussi bien dans une installation automatique de remplissage que dans le cas o il est utilisé sous la forme d'un dispositif manuel, ce dernier pouvant être également employé pour d'autres contrôles d'étanchéité, l'analyse des résultats de mesure réduisant les erreurs

subjectives au minimum possible.

Il est en outre à noter que le capillaire peut non seulement avoir un profil rectiligne mais également un profil en forme de V, en forme de U ou en de nombreuses

autres variantes.

Claims (10)

REVENDICATIONS

1. Dispositif pour indiquer et/ou mesurer des quantités de matière en écoulement extrêmement faibles, comportant un capillaire placé à côté d'une échelle de mesure et à une extrémité duquel est reliée une tête de mesure pourvue d'une tubulure d'entrée tandis que l'autre extrémité du capillaire est reliée à une tête de mesure pourvue d'une tubulure de sortie, caractérisé en ce qu'il est prévu dans le capillaire (3) une goutte de mesure (8) formée par le liquide de mesure (7) se trouvant dans la tête de mesure (1) reliée à la tubulure d'entrée et en ce que le capillaire (3) est agencé de façon à pouvoir être réglé selon un angle d'inclinaison (O) orienté vers le bas en direction de la tubulure de sortie (5) et compensant les forces engendrées entre la goutte de mesure (8) proprement dite et la paroi du capillaire (3) par la composante, dirigée vers le capillaire, de la force de gravité agissant sur la

goutte de mesure (8).

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux têtes de mesure (1, 2) prévues aux deux extrémités du capillaire (3) ont une forme cylindrique se

terminant par une sphère, un cylindre ou un cône.

3. Dispositif selon une des revendications 1 ou 2,

caractérisé en ce que sa tubulure d'entrée (4) est pourvue, à l'intérieur de la tête de mesure correspondante, d'un orifice dirigé vers le bas selon un angle de 90 , et sa tubulure de sortie (5) est pourvue, à l'intérieur de la tête de mesure, d'un orifice dirigé vers le haut selon un angle

de 90 .

4. Dispositif selon une quelconque des revendications

1 à 3, caractérisé en ce qu'il est fixé sur une plaque de mesure (13) montée sur une plaque de base (12) de façon à

pouvoir pivoter autour d'un axe de rotation fixe (14).

5. Dispositif selon une quelconque des revendications

1 à 4, caractérisé en ce qu'il est prévu sur sa plaque de base (12) deux butées réglables (16, 17) déterminant l'angle

d'inclinaison de la plaque de mesure (13).

6. Dispositif selon une quelconque des revendications

1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte, comme axe de rotation (14), une vis axiale (14') pourvue d'un trou longitudinal

fileté (25) et de trous (26) orientés transversalement à celui-

ci, et sur laquelle sont disposés un raccord d'instrument (15) et une tubulure d'entrée (4) pourvue de cavités internes (19, 22) ainsi qu'un tampon d'obturation (27) fermant le

trou longitudinal (25).

7. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un cylindre de travail (34) fixé sur une surface stable (33) et déplaçant la plaque de base (35) vers l'avant et vers l'arrière, un cylindre de travail (48) monté sur la plaque de base (35) et faisant pivoter la plaque de mesure (36) vers le haut, un cylindre de travail (48') monté sur la plaque de base (35) et faisant pivoter la plaque de mesure (36) vers le bas, un cylindre de travail (40) monté sur la plaque de base et pourvu d'un mécanisme de blocage (42) fixé sur le bras (41), un joint d'étanchéité élastique (43) de forme avantageusement hémisphérique, pourvu d'un trou

et s'adaptant sur la tubulure de raccordement (32) du réci-

pient sous pression (31), et un capteur de type connu détec-

tant la variation de position (mouvement) du liquide de mesure.

8. Pistolet de mesure pour le contrôle de la fermeture étanche au gaz des robinetteries de fermeture utilisées sur des récipients sous pression, notamment sur des bouteilles de gaz, caractérisé en ce qu'il comporte à son extrémité un joint d'étanchéité élastique (43) pourvu d'un trou et en ce qu'il est prévu, dans son tube capillaire de mesure, placé en dessous d'un voyant transparent (54), incliné vers le bas et vers l'arrière audessus d'une échelle de mesure (49) et pourvu d'une tête de mesure (38) à chacune de ses extrémités; un liquide de mesure dans la première tête de mesure (38), des tubes (50 et 53) reliant le volume d'air de la première tête de mesure (38) avec le trou du joint d'étanchéité (43) et le trou (51) ménagé dans le piston du pistolet, ainsi qu'uh tube reliant la tête de mesure arrière avec le trou

(56) situé sur le côté arrière du dispositif.

9. Pistolet de mesure selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comporte une bague d'appui (44) soutenant mécaniquement le joint d'étanchéité (43) et un conduit (45) reliant le trou du joint d'étanchéité (43), par l'intermédiaire d'une robinetterie de fermeture de tube {46),

avec la tubulure (47) reliée à l'atmosphère.

10. Pistolet de mesure selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comporte un niveau sphérique à

bulle d'air (55).