FR2811751A1 - Compteur volumetrique de fluide - Google Patents
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Abstract
Un compteur volum etrique de fluide comprend une chambre cylindrique, laquelle comporte une paroi lat erale, un fond et un couvercle. Une cloison fixe est dispos ee entre au moins une ouïe d'entr ee et une ouïe de sortie pour l'admission et l' evacuation du fluide dans la chambre respectivement, ladite cloison etant maintenue fixe dans la chambre. Un piston de forme cylindrique est dispos e de façon excentrique et guid e cin ematiquement dans la chambre par l'interm ediaire de l'engagement de la cloison fixe dans une fente verticale du piston, ledit piston effectuant un mouvement oscillant dans la chambre sous l'action du d eplacement d'un volume de fluide de l'ouïe d'entr ee vers l'ouïe de sortie. La cloison pr esente des propri et es d'amortissement des vibrations dues aux frottement du piston sur la cloison, et empêchant la propagation des vibrations à la chambre cylindrique.
Description
! L'invention concerne le domaine des compteurs volumétriques de fluide
destinés à mesurer le débit d'un fluide s'écoulant dans une canalisation. L'invention concerne plus particulièrement celui des compteurs volumétrique de fluide à piston oscillant dont la technique est bien connue
par l'homme du métier.
Dans ce type de compteur, la boîte mesurante telle que représentée sur les figures 1.A à 1.B 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 un cylindre inférieur 4 et supérieur 5 respectivement, 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 ouïe d'entrée 7 et une ouïe de sortie 8 pour l'admission et l'évacuation du fluide dans la chambre respectivement. La chambre 30 comporte également une cloison fixe 9 de forme rectangulaire, séparant l'ouïe d'entrée 7 et l'ouïe 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 11 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 11 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 positionné de manière excentrique. La
lumière en forme de poire débouche sur une fente 15 pratiquée sur toute la hauteur du piston.
La cloison 9, telle qu'illustrée sur les figures 2.A à 2.B a une forme rectangulaire et comporte deux faces 16, 17 sensiblement parallèles. L'extrémité de la cloison dirigé vers les deux cylindres 4, 5 constitue une butée 18 réalisée par exemple sous la forme d'un cylindre surmoulé. La cloison possède deux fonctions principales, d'une part assurer le guidage cinématique du piston, et d'autre part assurer l'étanchéité entre les ouïes d'entrée et de sortie. Ces fonctions, en particulier celle relative à l'étanchéité induisent un positionnement précis de la cloison et un jeu très faible entre la cloison et la rainure. Par ailleurs, le procédé de fabrication de la cloison par injection plastique, est la cause de bavures au niveau des points d'injection, qui peuvent être éliminées en pratiquant des décrochements 19 de part et d'autre de la butée 18. La cloison peut également être munie de zones amincies de positionnement 20 délimitées par un arc de cercle, qui autorise
l'emploi de procédé de montage automatique de la cloison dans la rainure 10.
Le débitmètre comportant une telle boîte mesurante fonctionne selon le principe de l'admission d'un volume donné de fluide par l'ouïe d'entrée dans le piston qui en communiquant son énergie au piston provoque son déplacement en rotation et son évacuation vers l'ouïe de sortie. Ainsi, chaque révolution du piston 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 et la fente du piston glissant le long de la cloison. Le piston est guidé cinématiquement dans la chambre grâce à l'engagement de la cloison dans la fente verticale et dans la lumière en forme de poire ainsi que par l'engagement du téton entre le galet et le cylindre inférieur. La paroi plane du piston, bien que positionnée entre le cylindre inférieur et supérieur,
reste libre de se mouvoir dans un plan.
1 5 Le compteur volumétrique à piston oscillant présente un inconvénient: le compteur en fonctionnement génère du bruit soit par voie aérienne, soit par voie solidienne (vibration de la tuyauterie sur laquelle est fixé le compteur). Les sources de bruit ont pour origine le mouvement du piston dans la chambre cylindrique, soit par le frottement du piston avec le fond, le couvercle et la paroi, soit par le frottement du piston sur la cloison fixe, soit par le changement brutal du
bord d'appui sur la cloison à chaque demi-cycle de rotation.
Le problème des frottements et/ou de la réduction du bruit généré par le piston en mouvement
dans la chambre cylindrique est bien connu de l'homme de l'art.
Le brevet EP0627614 décrit un compteur de liquide à piston oscillant comportant une cloison dont le profil est bi-concave. La forme particulière de la cloison permet d'optimiser le jeu entre le
piston et le diaphragme et de limiter l'amplitude des chocs.
Le brevet WO9407111 décrit un compteur d'eau à piston oscillant dont l'ouïe d'entrée possède une forme modifiée afin de faciliter l'entrée du fluide dans la chambre cylindrique dans le but de
réduire l'intensité des chocs.
Le brevet WO9322631 décrit un compteur d'eau à piston oscillant dans lequel la surface de la paroi du piston entrant en contact avec l'intérieur de la chambre cylindrique est rainurée. Le
rainurage du piston permet de réduire les frottements sur la paroi de la chambre cylindrique.
Cependant, aucun des dispositifs décrit ne présente satisfaction et ne cherche à empêcher la propagation des vibrations dues aux chocs et/ou au frottement du piston sur la cloison vers
l'extérieur de la chambre cylindrique.
Par ailleurs, un second problème connu de l'homme du métier concerne la baisse de précision du compteur liée à l'existence de fuites, en particulier celles existant entre le piston et la cloison,
mais aussi celles existant entre la cloison et le fond, le couvercle ou la paroi latérale.
La présente invention a pour objet de résoudre au moins un des problèmes précités, tout en proposant une solution qui ne dégrade pas la précision du compteur, tout en étant économique, et sans nécessiter d'importante modification en ce qui concerne l'hydraulique du compteur et en
particulier de la chambre cylindrique décrite précédemment.
L'invention a pour objet un compteur volumétrique de fluide comprenant une chambre cylindrique comportant une paroi latérale, un fond et un couvercle, une cloison fixe disposée entre au moins une ouïe d'entrée et une ouïie de sortie pour l'admission et l'évacuation du fluide dans la chambre respectivement, ladite cloison étant maintenue fixe dans la chambre, ainsi qu'un piston de forme cylindrique disposé de façon excentrique et guidé cinématiquement dans la chambre par l'intermédiaire de l'engagement de la cloison fixe dans une fente verticale dudit piston, ledit piston effectuant un mouvement oscillant dans la chambre sous l'action du déplacement d'un volume de fluide de l'ouïie d'entrée vers l'ouïe de sortie, caractérisé en ce que la cloison présente des propriétés d'amortissement des vibrations dues aux frottements du piston sur
la cloison, empêchant la propagation des vibrations à la chambre cylindrique.
Selon un premier mode de réalisation l'invention se caractérise en ce que la cloison comporte un joint amortissant en matériau élastomère. Le joint amortissant peut être réalisé sous la forme d'un joint périphérique. Le joint périphérique peut être soit surmoulé autour de la cloison, soit
constitué d'une pièce rapportée sur la cloison.
Selon un deuxième mode de réalisation, l'invention se caractérise en ce que la cloison est constituée d'un matériau choisi parmi le groupe des matériaux semi-rigides comprenant les élastomères thermoplastiques, et les polymères modifiés pour absorber les chocs. Selon une première variante de réalisation de ce deuxième mode de réalisation, la cloison est constituée par le polyamide 6-6 spécialement modifié pour absorber les chocs. Selon une deuxième variante de réalisation de ce deuxième mode de réalisation, la cloison est constituée par le polyamide 12 comportant une charge de matériau élastomère. Selon une troisième variante de réalisation de ce deuxième mode de réalisation, la cloison est constituée par le polyacétal comportant une charge
de matériau élastomère.
Selon une autre caractéristique du second mode de réalisation, la cloison est maintenue fixe dans la chambre par l'encastrement d'une partie de la cloison dans une rainure pratiquée dans la paroi latérale, le fond et le couvercle. Au niveau de la partie de cloison encastrée dans la rainure pratiquée dans la paroi latérale de la chambre, et/ou au niveau de la partie de cloison encastrée dans la rainure pratiquée dans le fond de la chambre, et/ou au niveau de la partie de cloison encastrée dans la rainure pratiquée dans le couvercle de la chambre, la cloison est amincie et possède sur au moins une des faces une nervure. De préférence, chacune des faces de la cloison est amincie et comporte une nervure au niveau de la partie de cloison encastrée dans la rainure
pratiquée dans le couvercle et dans le fond de la chambre.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront dans la description suivante
détaillée, non limitative, de divers modes de réalisation, en référence aux dessins annexés parmi lesquels: - les figures 1.A, 1.B représentent un compteur volumétrique de fluide de l'art antérieur selon une vue éclatée et une vue de dessus respectivement; - les figures 2.A, 2.B représentent une cloison de l'art antérieur selon une vue de face et une vue de côté respectivement; - la figure 3.A représente une cloison comportant un joint amortissant périphérique correspondant au premier mode de réalisation de l'invention, selon une vue de face; - la figure 3. B représente un joint amortissant périphérique correspondant au premier mode de réalisation de l'invention, selon une vue en coupe selon A-A respectivement; - la figure 3.C représente une vue de détail dujoint amortissant de la figure 3.B; les figures 4.A, 4.B, représentent une cloison munie de nervures correspondant au deuxième mode de réalisation de l'invention, selon une vue de face et une vue en coupe selon A-A respectivement; - la figure 4.C représente une vue de détail en coupe selon B-B de la cloison comportant une
nervure de la figure 4.A.
Selon le premier mode de réalisation de l'invention représenté sur les figures 3.A à 3.C, un joint amortissant 21 constituant une enveloppe est placé autour de la cloison 9. Comme représenté sur la figure 3.A, le joint amortissant 21 est réalisé sous la forme d'un joint périphérique. Le joint périphérique est, par exemple, positionné autour de la cloison, dans la zone d'encastrement de la cloison dans la rainure 10 pratiquée dans la paroi latérale 2, le fond 1, le couvercle 3 et les deux cylindres 4, 5. Les dimensions extrêmes du joint sont légèrement supérieures à celles de la cloison, qu'il recouvre partiellement sur les bords de chacune des deux faces 16, 17. L'ensemble composé de la cloison et du joint amortissant peut être réalisé soit par surmoulage du joint amortissant autour de la cloison, soit en rapportant le joint amortissant sur la cloison. Comme représenté en coupe selon la ligne A-A sur les figures 3.B et 3.C, le joint périphérique forme un bourelet 22, qui a la même fonction que la butée 18 de forme cylindrique des cloisons de l'art antérieur. Par ailleurs, il améliore le maintient par encastrement de la cloison dans la rainure. Pour des raisons de facilité de montage du joint amortissant 21 sur la cloison 9, la partie du joint amortissant entrant la première en contact avec la cloison lors du montage, c'est à dire la zone
périphérique interne du joint amortissant, peut être munie d'un chanfrein 29.
Pour faciliter le montage de la cloison munie du joint amortissant dans la rainure 10, le joint amortissant peut être muni d'évidements 23, c'est à dire de zones approximativement circulaires dont l'épaisseur est localement plus faible par rapport à l'épaisseur générale du joint. Ainsi, lors de l'insertion de la cloison dans la rainure, le joint amortissant se comprime dans la rainure et les évidements créent localement un dégagement pour faciliter le montage. La figure 3.A montre un exemple de réalisation de joint amortissant comprenant deux évidements positionnés au niveau des coins et diagonalement opposés. Néanmoins, d'autres exemples de réalisation sont possibles avec au moins un évidement positionné indifféremment sur au moins une des faces du joint. De préférence, ces évidements sont localisés au niveau de tous les coins, soit quatre évidements et
cela sur les deux faces du joint amortissant.
De préférence, la cloison est constitué de polyamide-12 et le joint d'un élastomère.
Selon le deuxième mode de réalisation de l'invention représenté sur les figures 4.A à 4.C, la cloison est constituée d'un matériau semi-rigide choisi parmi les élastomères thermoplastiques, et
les polymères modifiés pour absorber les chocs.
A titre d'exemple, on pourra utiliser comme élastomères thermoplastiques, la gamme ELASTOLLAN commercialisée par BASF, ou la gamme HYTREL commercialisée par Dupont
de Nemours, ou encore la gamme SANTOPRENE commercialisée par Monsanto.
Avantageusement, la cloison est constituée par un polymère dit "modifié choc" tel que le polyamide-6-6 modifié choc. A titre d'exemple, on pourra utiliser comme polyamide-6-6 modifié
choc, la gamme ZYTEL ST 801 commercialisée par Dupont de Nemours.
La cloison peut également être constituée par le polyamide-12 comportant une charge de
matériau élastomère ou encore par le polyacétal comportant une charge de matériau élastomère.
Le choix de ces matériaux constitue un excellent compromis qui permet à la fois de conserver la fonction de rigidité suffisante pour assurer le guidage du piston par la cloison, et par ailleurs la fonction d'absorption des chocs entre le piston et la cloison, et d'atténuation des vibrations transmises de la cloison 9 vers la chambre cylindrique 30 et les autres pièces du compteur. Le
résultat obtenu est la réduction significative du bruit généré par le compteur vers l'extérieur.
Néanmoins, une des caractéristiques de ces matériaux est leur propension à absorber les fluides, ce qui a pour conséquence directe l'augmentation du volume de la cloison et donc des cotes de la pièce. Ceci est un problème particulièrement critique puisque les étapes de fabrication et de montage des différentes pièces du compteur sont effectués à sec. Ensuite, lors du fonctionnement normal du compteur, la chambre cylindrique est en permanence remplie de fluide, ce qui induit un gonflement de la cloison se traduisant par des contraintes importantes qui tendent à déformer les pièces. En particulier, la cloison peut repousser le couvercle ce qui crée une fuite entre la paroi latérale de la chambre et le couvercle et/ou entre la cloison et le couvercle ou le fond,
induisant par la-même une perte de précision du compteur.
Ainsi, selon une variante de réalisation du deuxième mode de réalisation, permettant de conserver la fonction d'étanchéité pour maintenir la précision du compteur, la fonction d'absorption des vibrations pour réduire le bruit du compteur, et la fonction de rigidité pour
assurer le guidage du piston, la présente invention propose de modifier la forme de la cloison.
Cette variante de réalisation est illustrée sur les figures 4.A à 4.C: d'une part la partie de cloison 26, 27 destinée à être encastrée dans la rainure pratiquée dans le fond 1 et dans le couvercle 3 est amincie, et d'autre part la cloison présentant sur au moins une de ces faces 16, 17, une nervure 25 au niveau de la partie de cloison encastrée dans la rainure pratiquée dans le fond 1 et le couvercle 3. Cette nervure de très petites dimensions par rapport aux dimensions de la cloison est encore
désignée par le terme "godron" par l'homme de l'art.
De préférence, la partie de cloison 26, 27 est amincie dans la zone d'encastrement avec le fond 1 et/ou le couvercle 2. Cette partie amincie a pour fonction de permettre à la pièce de gonfler sans générer de contraintes et la nervure a pour fonction d'éviter la fuite dans la rainure avant
gonflement de la cloison.
Néanmoins, d'autres variantes de réalisation sont possibles, la cloison pouvant être amincie et munie de nervures au niveau de la partie de cloison encastrée dans la rainure pratiquée dans la paroi latérale 2 de la chambre, et/ou au niveau de la partie de cloison encastrée dans la rainure
pratiquée dans les cylindres 4, 5.
Comme pour les cloisons de l'art antérieur, le procédé de fabrication de la cloison par injection plastique, est la cause de bavures au niveau du point d'injection, qui peuvent être éliminée en pratiquant un décrochement 24 au niveau de la butée 18. La cloison peut également être munie de zones amincies de positionnement 20 délimitées par un arc de cercle, qui autorise l'emploi de procédé de montage automatique de la cloison dans la rainure 10. Un compteur volumétrique à piston oscillant possédant une cloison telle que décrite précédemment permet de réduire considérablement le bruit engendré par le compteur vers l'extérieur, d'une part par amortissement de l'énergie libérée par le choc entre le piston et la cloison, et d'autre part en évitant la transmission de cette énergie sous forme de vibration vers la chambre cylindrique et les autres pièces du compteur, voir la conduite sur laquelle le compteur est fixé. La cloison selon l'invention permet d'obtenir ce résultat sans que les performances
métrologiques du compteur en soit affectées.
Claims (20)
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), une cloison fixe (9) disposée entre au moins une ouïe d'entrée (7) et une ouïe de sortie (8) pour l'admission et l'évacuation du fluide dans la chambre respectivement, ladite cloison (9) étant maintenue fixe dans la chambre, ainsi qu'un piston (11) de forme cylindrique disposé de façon excentrique et guidé cinématiquement dans la chambre par l'intermédiaire de l'engagement de la cloison fixe dans une fente verticale (15) dudit piston, ledit piston effectuant un mouvement oscillant dans la chambre sous l'action du déplacement d'un volume de fluide de l'ouïe d'entrée vers l'ouie de sortie, caractérisé en ce que la cloison (9) présente des propriétés d'amortissement des vibrations dues aux frottement du piston (11) sur la cloison (9), empêchant la propagation des vibrations à
la chambre cylindrique (30).
2. Compteur volumétrique de fluide selon la revendication 1, caractérisé en ce que la cloison (9)
comporte un joint amortissant (21) en matériau élastomère.
3. Compteur volumétrique de fluide selon la revendication 2, caractérisé en ce que le joint
amortissant (21) est réalisé sous la forme d'un joint périphérique.
4. Compteur volumétrique de fluide selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que le joint amortissant (21) est positionné autour de la cloison (9), dans une zone d'encastrement de la
cloison dans une rainure (10) pratiquée dans la paroi latérale (2), le fond (1) et le couvercle (3).
5. Compteur volumétrique de fluide selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que le
joint amortissant (21) est surmoulée autour de la cloison (9).
6. Compteur volumétrique de fluide selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que le
joint amortissant (21) est une pièce rapportée sur la cloison (9).
7. Compteur volumétrique de fluide selon l'une des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que le
joint amortissant (21) est muni d'évidements (23).
8. Compteur volumétrique de fluide selon la revendication 7, caractérisé en ce que le joint amortissant (21) est muni de quatre évidements (23) disposés au niveau des coins et sur chaque
face du joint amortissant.
9. Compteur volumétrique de fluide selon l'une des revendications 2 à 8, caractérisé en ce que la
zone périphérique interne du joint amortissant (21) est munie d'un chanfrein (29).
10. Compteur volumétrique de fluide selon la revendication 1, caractérisé en ce que la cloison (9) est constituée d'un matériau rigide choisi parmi les élastomères thermoplastiques et les
polymères modifiés pour absorber les chocs.
11. Compteur volumétrique de fluide selon la revendication 1, caractérisé en ce que la cloison (9)
est constituée par le polyamide 6-6 dit "modifié choc".
12. Compteur volumétrique de fluide selon la revendication 1, caractérisé en ce que la cloison (9)
est constituée par le polyamide 12 comportant une charge de matériau élastomère.
13. Compteur volumétrique de fluide selon la revendication 1, caractérisé en ce que la cloison (9)
est constituée par le polyacétal comportant une charge de matériau élastomère.
14. Compteur volumétrique de fluide selon l'une des revendications 10 à 13, caractérisé en ce
que la cloison (9) est maintenue fixe dans la chambre (30) par l'encastrement d'une partie de la
cloison dans une rainure (10) pratiquée dans la paroi latérale (2), le fond (1) et le couvercle (3).
15. Compteur volumétrique de fluide selon la revendications 14, caractérisé en ce que la partie
de cloison (26, 27) encastrée dans la rainure (10) pratiquée dans la paroi latérale (2), est amincie.
16. Compteur volumétrique de fluide selon la revendications 14, caractérisé en ce que la partie
de cloison (26, 27) encastrée dans la rainure (10) pratiquée dans le couvercle (3) et dans le fond
(1) de la chambre (30), est amincie.
17. Compteur volumétrique de fluide selon la revendication 15, caractérisé en ce qu'au moins une des faces de la cloison (16, 17) comporte une nervure (25) au niveau de la partie de cloison
(26, 27) encastrée dans la rainure (10) pratiquée dans la paroi latérale (2) de la chambre.
18. Compteur volumétrique de fluide selon la revendication 16, caractérisé en ce qu'au moins une des faces de la cloison (16, 17) comporte une nervure (25) au niveau de la partie de cloison
(26, 27) encastrée dans la rainure (10) pratiquée dans le fond (1) de la chambre.
19. Compteur volumétrique de fluide selon la revendication 16, caractérisé en ce qu'au moins une des faces de la cloison (16, 17) comporte une nervure (25) au niveau de la partie de cloison
(26, 27) encastrée dans la rainure (10) pratiquée dans le couvercle (3) de la chambre.
20. Compteur volumétrique de fluide selon la revendication 16, caractérisé en ce que chacune des faces de la cloison (16, 17) comporte une nervure (25) au niveau de la partie de cloison
encastrée dans la rainure pratiquée dans le couvercle (3) et dans le fond (1) de la chambre.
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