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BREVET D'INVENTION aux nome de :
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Arne ZhCHAt?IASSEN et Marius Emll PETERSEN " procédé et appareil pour mesurer et distribuer des liqui- des ou des gaz."
La mesure ou la distribution de liquides et de gaz s'effectue en général conformément au procédé qui con- siste à introduire dans une chambre ayant un certain volume constant, puis à en retirer, des quantités successives de liquides ou de gaz.
Contrairement à cela, la présente invention est relative à un procédé servant à mesurer ou à distribuer des liquides ou des gaz (dans ce qui suit on les désignera tous les deux par le mot "fluides"), procédé qui est caractérisé par le fait que le fluide en question est retiré d'un réci- pient en quantité déterminée, au moyen d'une certaine quant:!- té de liquide (désigné dans ce qui suit sous le nom de "li- quide mesureur") pénétrant à l'intérieur du récipient, soit
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directement, soit dans une chambre extensible disposée dans le récipient, par exemple un soufflet, une cloche, un sac en caoutchouc ou organe analogue.
En déplaçant de cette façon un fluide, on peut obtenir une distribution ou une mesure très exacte avec une faible consommation d'énergie et en se servant d'un liquide mesureur ayant le même, ou sensiblement le même, coefficient de dilatation thermique que le fluide à distribuer, on peut encore obtenir cet autre avant age que ce fluide peut être mesure directement en volume réduit à une certaine tempéra- ture déterminée.
D'autres avantages et particularités de l'inven- tion ressortiront de la description qui va en être faite, aineque de l'appareil permettant la mise en oeuvre de l'in- vention, en se référant aux dessins annexés, dans lesquels:
La figure 1 représente un type d' appareil selon l'invention, vu de côté et, en ce qui concerne la partie inférieure, partiellement en coupe suivant la ligne 1-1 de la figure 2.
La figure 2 représente le même appareil en plan.
La figure 3 représente certains détails de l'ap- pareil² en coupe suivant la ligne III-III de la figure 2.
La figure 4 est un mode de construction particu- lier d'un détail de l'app areil des figures 1 à 3.
La figure 5 représente, schématiquement, une va- riante, en coupe suivant la ligne V-V de la figure 6.
La figure 6 représente le même appareil en plan, et
La figure 7 est une coupe longitudinale d'une deu- xième variante.
L'appareil représenté sur les figures 1 à 3 compor- te quatre récipients en forme de boîte, 1, 2, 3, 4, montés
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ensemble de façon à former un tout, des soufflets 5, 6, 7 et
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ce5 , respectivement, étant prévus dans chacun de récipierite et le soufflet ± étant représenté sur la figure 1 . Les souf- flets sont en communication par paires, au moyen de tubes de liaison appropriés qui, dans l'appareil représenté sur les dessins, sont faits, en raison de l'espace limité, sous for- me de canaux plats .2 et 12 reliant les soufflets ¯5 et 6 et z et 8, respectivement.
Les soufflets et les tuyaux qui les réunissent ont été remplis au moyen d'une ouverture de rem- plissage 11, normalement fermée, de liquide du même genre que celui à distribuer (ou d'un autre genre), la quantité de liquide introduite étant juste suffisante pour remplir tout l'espace ménagé à l'intérieur des soufflets et des canaux de communication lorsque l'un des soufflets est en position re- pliée et l'autre en position ouverte.
A chaque extrémité de la chambre 1, se trouve un montant de support 12. Dans ces montants tourillonne un ar- bre 13 qui porte un bras 14 de chaque côté du soufflet 5.
Les bras 14 sont articulés sur le fond 15 des soufflets 5 et, comme on le voit sur la figure 1, sur un levier 16 (re- présenté en pointillé) disposé en arrière du soufflet et qui, à son tour, pivote sur un bras 12 de l'arbre 1i qui tourne dans un carter 18 communiquant avec l'intérieur du récipient 1, cet arbre 19 passant de façon étanche à travers le paroi du carter 18 et portant, à son autre extrémité, aussi portée par un palier 20, un bras qui, au moyen d'une bielle 22, est relié à une manivelle 23 d'un arbre 24 qui sera désigné dans ce qui suit sous le nom d'arbre principal.
Sur le soufflet 7 est monté un système de leviers et de bras correspondant exactement à celui qui vient d'être décrit, sauf que ce système est relié à une manivelle 25 dis- posée à l'autre extrémité du bras principal et décalée de 90 par rapport à la manivelle 23. Les soufflets 6 et
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au contraire n' ont pas besoin d'être reliés à l'arbre princi- pal, mais, si l'on désire un guidage encore meilleur et un fonctionnement plus sûr de l'app areil, il n'y a rien qui em- pêche ces soufflets d'être reliés de façon analogue aux ma- nivelles 21,et 25, respectivement.
L'arrivée aux bacs 1, 2, 5 et 4 du fluide à dis- tribuer ou à mesurer est faite au moyen d'un tuyau d'alimen- tation 126 qui est relié à une botte 26 disposée parallèle- ment à l'arbre principal 24 et la sortie se fait au moyen d'un tube de sortie 28 partant d'une boite correspondante 27, disposée de l'autre coté de l'arbre principal.
Entre les bottes 26 et 27, se trouvent, (voir fi- gure 3), quatre tuyaux 29 en forme de T et la tige de chacun de ces tuyaux est reliée à l'un des bacs 1, 2, 3 et 4, les branches 30 et 31 de chacun de ces tuyaux étant reliées aux bottes 26 et 27, respectivement. A l'orif ice de chacun de ces branchements 30 et 31, il est prévu un clapet 32 et 33 respectivement, et chacun de ces clapets est monté sur un arbre 36 et 37 respectivement, tourillonnant dans un carter en saillie verticalement, 34 et 35, respectivement, dans le- quel il passe et portant, à l'extérieur du carter, un bras 38 et 39, respectivement, qui, au moyen d'un taquet, d'un galet, ou organe analogue, porte contre une came ou guide 40 et 41, respectivement, monté sur l'arbre principal.
Sur l'arbre est en outre fixé un bras 42 qui, au moyen d'un ressort 43 est relié à un bras fixe 44 en saillie vers le haut sur la boîte 27. L'arbre 37 est commandé par un res- sort correspondant qui, pour plus de clarté, n'a toutefois pas été représenté sur la figure 3.
A une extrémité de l'arbre principal 24 est calée, sur celui-ci, une roue dentée qui, au moyen d'une autre
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roue dentée 46, sert, de façon appropriée et non représen- tée en détail, à actionner un compteur 47.
L'appareil fonctionne de la façon suivante:
A un certain moment, le soufflet µ est dans sa position la plus basse et le soufflet 6, en conséquence, dans sa position la plus élevée, moment où le clapet 32 amenant du liquide au soufflet 5 est dans sa position ouverte le clapet de sortie 33 appartenant au même souf- sa flet est dans position fermée, le clapet d'entrée 32 apparte- nant au soufflet 6 étant dans sa position fermée et le cla- pet de sortie 33 appartenant au même soufflet étant en posi- tion ouverte.
En conséquence, du fluide pénètre dans le b ac 1 et ce fluide comprime le soufflet µ de sorte que le liquide mesureur est expulsé de ce soufflet et pénètre dans le souf- flet 6 qui, par suite, se dilate et refoule une quantité cor- respondante de fluide par le tuyau de sortie 28. Pendant son soulèvement, le soufflet transmet, par l'intermédiaire du système de tiges et de leviers 16, 17, 21, 22 et de la mani- velle 23, un mouvement tournant à l'arbre principal 24. Lors- que le soufflet ± atteint sa position supérieure, tous les clapets d'entrée et de sortie 32 et 33 appartenant au jeu de soufflets 5 et 6, sont inversés sous l'action des cames et 37 et les deux soufflets commencent par suite une nouvel- la période de fonctionnement, correspondant exactement à la précédente.
Comme on l'a dit ci-dessus, la manivelle 25 est décalée de 90 par rapport à la manivelle ±µ¯et ceci procure l'avantage que les deux jeux de soufflets sont toujours dé- calés d'une demi-période, l'un par rapport à l'autre, de sorte que le soufflet 5 agit sur l'arbre principal 24 avec son couple maximum lorsque le soufflet 1. dst dans sa posi- tion de point mort, et vice versa.
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L'appareil décrit se caractérise, en particulier, par le fait qu' il assure une distribution ou une mesure ab- solument exempte de pertes. On évite entièrement toutes les surfaces glissant l'une contre l'autre de façon étanche dans des chambres où le liquide à distribuer passe, et, de ce fait, le frottement est réduit au minimum. On voit sur les dessins qu'il n'y a absolument pas de pièces sortant des es- paces ménagés à l'intérieur des soufflets et des cannaux les reliant et que, à l'intérieur des bacs 1, et 4 eux-mê- mes, il n'y a qu'une ouverture pour chacun des arbres 19.
Dans les boites 26 et 27, il y a en outre une ou- verture pour chacun des arbres 36 et 37. Dans chacune de ces ouvertures cependant,la pièce qui y passe est un arbre mince qui n'a à effectuer qu'un mouvement de rotation (et, par sui- te, pas de glissement) dans le coussinet correspondant, et le passage de l'arbre ne donne ni in frottement appréciable, ni un risque sensible de fuite.
Etant donné le fait qu'il n'y a qu'un frottement faible, l'appareil peut être actionné par le liquide lui- même, à distribuer, même si on ne dispose que d'une pression relativement faible. L'appareil est spécialement fait pour être utilisé de cette façon. Toutefois, si la pression dispo- nible pour le liquide à distribuer est tout à fait faible, il n'y a rien qui empêche de refouler le liquide au moyen d'un mécanisme de commande distinct, d'une nature quelconque.
La construction de lt appareil représenté sur les figures 1 à 3 convient, en particulier, par exemple, pour la vente au détail d'essence où on a l'habitude de mesurer un liquide conformément au volume réel, à la température à la- quelle la distribution a lieu.
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Toutefois, si l'on désire dans le commerce en gros des huiles et produits analogues, mesurer On.volume ré- duit à une certaine température, (ou, en d'autres termes,/ pour un liquide déterminé en poids) il est évidemment possi- ble, en premier lieu, de faire une réduction par le calcul, à la façon habituelle, après mesure de la température. Tou- tefois, l'appareil peut être disposé de façon à compenser, absolument automatiquement, toutes les variations de tempé- rature, c'est-à-dire qu'il mesure le fluide directement en volume réduit à une température constante.
Comme on le voit sur la figure 4 , ceci peut être obtenu en munissant chacun des bras 14 d'un bloc coulissant longitudinalement, 48, actionné par un bilame 49 qui est relié à l'arbre 13 au lieu que ce soit le bras 14 lui-même.
Comme on le comprend, cette disposition fait que la course du soufflet varie avec la température et, en donnant une dimension appropriée au bilame 49, on peut faire que la course du soufflet varie en proportion de la dotation thermique du fluide à distribuer, de sorte que la mesure est en volume réduit à une certaine température déterminée.
La disposition du bilame 49 peut être combinée de façon appropriée avec la caractéristique que l'on va indi- quer ci-dessous, que le liquide mesureur utilisé est un li- quide ayant le même, ou sensiblement le même coefficient de dilatation thermique que le liquide à distribuer.
La présente invention comprend également les ap- pareils de distribution et de mesure dans lesquels on uti- lise uniquement la constance et la dilatation thermique du liquide mesureur pour obtenir une mesure exacte réduite à une certaine température. Dans ces appareils, l'arrivée du soufflet à sa position fixe, de façon appropriée, et complè-
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tement aplatie, est utilisée comme un critérium montrant que la totalité du liquide mesureur (sans tenir compte de l'es- pace mort constant et relativement faible constitué par le tuyau de communication reliant les soufflets) est passée de l'un des soufflets dans l'autre, et par suite, cette posi- tion sert de moyen pour inverser tous les clapets appartenait au jeu de soufflets en question.
La constance du liquide mesureur, qui est obtenue de façon appropriée en évitant toute sortie de la chambre contenant le liquide mesureur, garantit en ce cas, l'exacti- tude de la mesure et, si l'on se sert d'un liquide mesureur ayant le même, ou sensiblement le même coefficient de dila- tation que le fluide à mesurer, cette caractéristique, ainsi qu'on le comprend, provoque une compensation automatique des différences dues à la température, Si le jeu au espace mort est considérable, on obtient une compensation théoriquement exacte de la température en choisissant le liquide mesureur de façon telle que le rapport entre les coefficients de di- latation thermique du liquide mesureur et du fluide à mesu- rer soit égal, ou presque égal, au rapport du volume total du liquide mesureur moins l'espace mort, au volume total du liquide mesureur.
On a représenté sur les figures 5 à 7 des appa- reils établis d'après ce principe.
L'appareil représenté schématiquement.sur les fi- gures 5 et 6 est constitué par deux bacs 50 et 51, réunis de façon à former un ensemble, des soufflets 52 et ±µ, respecti- vement, étant prévus dans chacun de ces bacs. Sur le dessus des bacs 50 et 51. se trouve une boîte divisée en deux compartiments au moyen d'une cloison horizontale 54; le com- partiment inférieur 56 communique avec le tuyau d'arrivée
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57 du fluide à distribuer ou mesurer, tandis que le comparti- ment supérieur 58 communique avec le tuyau de sortie 59.
Les bacs 50 et 51 communiquent avec la boite 55 au moyen des tuyaux verticaux 60 et 61 et des tuyaux horizontaux 62 et 63 reliés aux premiers, ces derniers pénétrant à une cer- taine distance dans la boîte 55 et étant chacun muni d'un bout transversal de tuyaux 64 et 65 respectivement, portant à chacune de leurs extrémités, un siège pour un clapet.
Les clapets 66 et 67 ménagés aux extrémités supé- rieures des bouts de tuyau 64 et 65 sont reliés à un levier à deux bras qui est fixé à un arbre 69 sortant dans la boite 55 et servant à y actionner un compteur 68 d'une façon qui n'a pas été représentée en détail. Chacun des clapets 66 et est, en outre, au moyen d'une tige 70 et 71, respective- ment, guidé de façon appropriée sur le fond de la boite et est relié au clapet correspondant 72 et 73, respectivement, prévu à l'autre extrémité du bout de tuyau.
La tige 70 ou 71 est reliée à un bras 74 ou 75, respectivement, passant dans le tuyau 62 ou 63, respectivement, pour aller dans le tuyau 60 ou 61, ces bras étant commandés respectivement par des ressorts 76 et 77 respectivement, qui sont bandés pen- dant la montée du soufflet, de la façon suivante. Une sail- lie 80 ou 81, ménagée sur le fond du soufflet et munie d'un trou pour le passage d'une tige de guidage 78 ou 79 ménagée dans le bac et montant dans le tuyau 60 ou 61, entraîne, au bout d'un certain parcours, un tuyau 82 ou 83 entourant la tige de guidage ou 79, ce tuyau, jusqu'à ce moment, repo- sant au moyen d'un ergot 84 ou 85 contre une saillie 86 ou 87 disposée sur son parcoure; de cette façon, le ressort 76 ou 77 est bandé.
Dans le conduit 60 ou 51, un cliquet 88 ou 89 sert à venir en prise sur le bras 74 ou 75 et à le mainte- nir en position, l'extrémité inférieure de ce cliquet étant
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en saillie sur le parcours du tuyau 82 ou 83. pour détermi- ner la position repliée du soufflet, il peut être prévu, de façon appropriée, des butées 90 ou 91 pour le fond du souf'- flet. Les soufflets communiquent au moyen d'un canal 92.
La figure 5 représente l'appareil dans la posi- tion qu' il occupe immédiatement avant que le soufflet 53 soit venu dans sa position supérieure. Le ressort 76 est bandé et, en conséquence, il est prêt à passer le bras 74 vers le haut et, par suite, à inverser tous les clapets. Toutefois ceci est empêché provisoirement par le cliquet 88 et ne pour- ra pas se faire avant le moment où le cliquet sera libéré par l'extrémité supérieure du tuyau 82 qui vient frapper sur lui. La longueur du tuyau 82 est réglée de façon telle que ceci se produise au moment où le côté du fond du soufflet, lequel porte la saillie 80, frappe la butée fixe correspon- dante.
Etant donné la pression dirigée vers le bas, exercée par le ressort 76 sur le fond du soufflet, on peut supposer que ce côté du fond du soufflet sera en retard pendant la dernière partie da la course du soufflet et, en conséquence, le soufflet sera parfaitement aplati au moment où les cla- pets sont inversés. Après cela, une nouvelle course du souf- flet commence, qui s'effectue exactement de la même façon que celle que l'on vient de décrire.
L'appareil selon l'invention, représenté sur la figure 7, est constitué par deux bacs 93, disposés dans le prolongement l'un de l'autre et, sur la cloison de sépara- tion 94 de ces bacs, sont fixée deux soufflets 95 avec fond en forme de dôme 96, de façon à faire saillie chacun dans l'un des réservoirs correspondants des bacs 93. Au centre de chacun de ces fonds, est fixée une tige 97 qui passe de fa- çon hermétique dans le fond 98 du bac 93 correspondant et qui
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est guidée extérieurement par un bâti approprié 99. Chacune des tiges 97 porte une bride fixe 100 contre laquelle porte un ressort 101, ressort qui, à son autre extrémité, porte contre un manchon 102 coulissant sur la tige 97.
Au moyen d'un levier 103 pivotant sur le bâti 99 et d'une tige 104, ce manchon est relié à un bras à cliquet 105 d'un mécanisme à cliquet qui n'est pas représenté plus en détail et qui sert à faire tourner un robinet à quatre voies 106 dont deux des tubulures opposées 107 et 108 sont reliées aux tuyaux d'arrivée et de sortie, respectivement, du fluide à distribuer ou à mesurer, tandis que les deux au- tres raccords opposés 109 et 110 sont réunis chacun à un des
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ce ixoew 9 a.
Dans chacun des bâtis 99, pivotent en outre deux crochets d'encliquetage 111 et 112 portant, d'un côté, des bras 113 venant en prise sur le manchon 102 et par suite,le maintenant en position, et de l'autre côté 'des bras 114 fai- sant saillie sur le parcours de la bride fixe 100 pendant la course du soufflet. Sur la tige-il est fixée une autre bride fixe 115 qui sert à entraîner le manchon 100 pendant le mou- vement de la tige 97 dans un sens, et, en outre, à limiter la course du soufflet. Cette limitation peut, si on le dési- re, être obtenue au moyen de butées, de la même façon que dans l'appareil représenté sur les figures 5 et 6.
Dans ce dernier cas, par exemple, la tige supérieure 97 n'atteint pas sa position basse tant que le fond du soufflet ne repo- se pas sur tout son pourtour,, contre ces butées et lorsque la tige 97 occupe sa position basse, ceci est par suite un bon criterium indiquant que le soufflet correspondant est en position parfaitement repliée.
L'appareil fonctionne de la façon suivante. pen- dant le mouvement de descente du soufflet, la bride 100 de
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la tige supérieure comprime d'abord le ressort 101 juàqq'à ce que le soufflet supérieur tienne dans la position repré- sentée sur la figure qui est très toisine de sa position la plus basse. Le soufflet continuant à se déplacer, la bride 100 libère le manchon 102 par l'intermédiaire des crochets d'encliquetage, 111 et 112, et le ressort 101 pousse alors ce manchon vers le bas, sur la tige 97 et, par suite, le ro- binet à quatre voies 106 effectue un quart de tour sous l'ac-
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tion des tiges , Q4¯ et 1.
Les deux soufflets changent alors de sens de dé- placement et l'épération se répète, sauf que le rôle des deux soufflets est inversé. pour être sûr que le robinet à quatre voies tour- ne J'exactement de 90 , le bâti 99 peut être muni, de façon appropriée, d'une butée 119 servant à limiter la rotation de chacune des tiges 103 dans un sens, c'est-à-dire dans le sens actif.
Le remplissage en liquide mesureur s'effectue au moyen d'un tuyau 116 pénétrant dans la cloison 94 qui sépare les deux bacs 93 et dans l'espace ménagé entre les souffleta; en même temps l'air peut s'échapper de cet espace par le tuyau 117 dont l'orifice est situé en un point le plus éle- vé de cet espace, obtenu artificiellement.
Les fonds des soufflets peuvent être reliés, soit rigidement, soit de façon réglable. La dilatation ou la con- traction thermique du liquide mesureur fait que les surfaces des soufflets se bombent plus ou moins vers l'extérieur,sui- vant le cas.
Le mécanisme compteur de l'appareil peut être mon- té sur le même arbre que le robinet à quatre voies 106. De cette façon, on ne comptera que les courses complètes de
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soufflets, mais ceci est, en général, absolument suffisant.
Si l'on désire également mesurer des fractions de course de soufflet, un index peut, par exemple, être fixé à l'une des tiges il et se déplacer devant une échelle graduée sur la- quelle on peut lire, en conséquence, la qu antité de fluide distribué après la dernière course complète du soufflet, quantité qui n'a qu'à être ajoutée à celle enregistrée par le compteur.
Il est évident que l'invention n'est pas limitée aux modes de construction représentés mais qu'elle peutre réalisée de différentes façons. Par exemple, dans un appa- reil du dernier mode de construction décrit, on peut utili- ser également un système de régulateur électrique dont les contacts de réglage sont fermés lorsque l'un des soufflets atteint sa position supérieure. En outre, au lieu de souf- flets, on pourrait utiliser des chambres extensibles, d'une autre nature quelconque, par exemple des cloches, des sacs en caoutchouc ou dispositifs analogues, et, si le liquide mesureur utilisé ne peut pas se mélanger avec le fluide à mesurer ou à distribuer, on peut supprimer toute cloison en- tre les deux liquides.
Enfin, il est évident que les appa- reils du genre décrit peuvent être utilisés, non seulement pour des liquides, mais encore pour des gaz.