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"COMPTEUR DE GAZ, DU TYPE A CLOCHES OSCILLANTES"
La présente invention concerne un compteur de gaz, du type à cloches oscillantes, dans lequel on utilise un liquide pour délimiter les chambres de mesure, la variation de volume de ces dernières étant obtenue par l'oscillation de deux ou plusieurs cloches équilibrées et liées cinématiquement.
On sait que les compteurs connus de ce genre se composent de une, deux, quatre ou n cloches, à simple ou double effet, déterminant respectivement deux, quatre, huit ou ,%chambres de mesure, autrement dit un nombre pair de chambres, quel que soit le nombre de cloches.
Le compteur à cloches oscillantes et à niveau d'huile, faisant l'objet de la présente invention, se différencie de ces dispositifs connus, principalement par le fait qu'il fonctionne
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suivant le principe de trois chambres de mesure dont deux sont engendrées par le mouvement absolu de chaque cloche, tandis que la troisième résulte du mouvement relatif de ces deux cloches, les courbes de débit de ces chambres étant décalées de 1200 l'une par rapport à l'autre (si l'on considère qu'un cycle complet d'une capacité est divisé en 360 ).
Suivant l'invention également, la distributeur contrôlant les trois chambres de mesure est constitué par un tiroir circu- laire, à mouvement continu et excentré, entraîné par la rotation de l'arbre commandé par les cloches oscillantes, le dit tiroir glissant sur une grille présentant quatre ouvertures, dont trois sont en communication respectivement avec chacune des chambres de mesure, la quatrième étant en communication avec la sortie du compteur.
En outre, l'ensemble du système distributeur est réalisé de telle façon qu'au moment du début de l'admission dans une chambre de mesure ou de l'échappement hors de celle-ci, le barreau délimitant la grille coïncide exactement avec le bord du tiroir, de façon à produire une ouverture ou une fermeture brusque, dans le but d'éviter le laminage du gaz à ce moment.
D'autres particularités et avantages du compteur suivant l'invention ressortiront à la lecture de la description qui suit, donnée à titre d'exemple, et en se référant aux dessins schémati- ques annexés, dans lesquels :
Fig. 1 est une vue en coupe transversale suivant la ligne I-I de Fig. 2;
Fig. 2 est une vue en plan du compteur, la moitié supérieure de l'enveloppe de celui-ci étant enlevée;
Fig. 3 est une vue en coupe de la garde, de la galerie d'échappement et de la grille de distribution;
Fig. 4 est une vue en coupe du socle du compteur portant
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les deux contre-cloches, le conduit de communication entre celles- ci, ainsi que le support rigide du mécanisme;
Fig. 5 est une vue en coupe longitudinale axiale du compteur;
Fig. 6 montre le support rigide avec le dispositif de trans- mission du mouvement de l'arbre principal au tiroir;
Fig. 7 est un diagramme représentant la variation des débits d'admission et de refoulement des trois chambres de mesure et le décalage de celles-ci dans le cycle;
Fig. 8 est un schéma de la grille de distribution, montrant également différentes positions du tiroir.
Comme le montre la Fig. l, l'enveloppe 10 du compteur est raccordée au conduit d'arrivée de gaz par la tubulure 11, tandis que le conduit 12. permet l'introduction du liquide. Une garde 13, fixée à un support rigide 14 porte à sa partie supérieure une grille de distribution 15 et renferme une galerie 16 en communi- cation avec une ouverture centrale 17 de la dite grille (Fig. 2) et avec un conduit 18 (Fig. 5) de sortie du gaz.
Il est à remarquer que les bords inférieurs de la garde 13 et de la galerie 16 plongent dans le liquide dont le niveau est indiqué par N-N. Il s'ensuit que l'espace 19 compris entre la garde 13, la surface du liquide et l'enveloppe du compteur est constamment soumis à la pression d'admission du gaz, tandis que l'espace 20 limité par les parois de la galerie 16 et la surface du liquide est constamment soumis à la pression d'échappement du gaz.
Dans les espaces 21 et 22 compris entre la garde 13, la galerie 16 et la surface du liquide peuvent respectivement se déplacer à mouvement alternatif, les cloches 23 et 24, lesquelles sont, comme dans les constructions connues de compteurs de ce genre, supportées par des balanciers 23a et 24a pivotant en 25 et 25a. et équilibrés par des contrepoids 26 (Fig. 5), les dits
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balanciers étant réunis aux manetons 27 et 27a des manivelles 28a, 28b (Fig. 6) d'un arbre 28, par l'intermédiaire de bielles 29 et 29a (Fig. 5).
Les trois chambres de mesure de ce compteur sont cons-±1- tuées respectivement par les espaces 21 et 22, lesquels sont délimités vers le bas par la surface du liquide, et par l'espace 30 comportant l'ensemble des espaces formés par les volumes émergés des cloches 23 et 24, les contre-cloches 31 et 32 et le tube en fourche 33, lequel se prolonge par le tube 34 soudé dans le fond de la garde 13 et débouchant sous la lumière 37 de la grille 15.
Il est à remarquer que les chambres 21 et 22 sont successi- vament en communication directe (sans tube) avec l'espace d'admis- sion 19, respectivement par les orifices 35 et 36 de la grille 15 (Fige. 2 et 8), tandis que la communication de la capacité 30 avec le dit espace d'admission s'effectue par le tube 33-34 et la lumière 37 de cette même grille. L'échappement de chacune de ces chambres de mesure s'opère par mise en communication successive des lumières 35,36 et 37 avec l'orifice central 17 au moyen du tiroir circulaire 38, glissant sur la grille 15.
Ce tiroir est entraîné en un mouvement continu et excentré, à l'aide d'une rnanivelle 39 portée par un arbre 40 (Fig. 5) en- traîné par l'arbre 28 au moyen des pignons 41 et 42, le dit arbre 28 étant rais en rotation par le mouvement alterné des cloches 23 et 24.
Il en résulte que dans son déplacement excentré, le tiroir 38 met alternativement en communication les lumières 35, 36 et 37 avec la chambre d'arrivée de gaz 19 (admission directe) et avec la lumière d'échappement commune 17 (par la chapelle du tiroir), suivant la position des cloches 23 et 24. La Fig. 8 montra par des traits de différentes natures, diverses positions occupées par le
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tiroir 38 au cours des phases d'admission et d'échappement des chambres de mesure.
Comme déjà exposé plus haut, l'arbre moteur 28 du tiroir distributeur 38 est animé d'un mouvement circulaire continu qui lui est communiqué par les cloches 23 et 24. Ces cloches effectuant un mouvement alternatif de montée et de descente, leur vitesse de déplacement peut donc être représentée approximativement par une sinusoïde. Il s'ensuit que le volume de gaz aspiré et refoula à chaque instant dans les chambres 21 et 22, suivra une loi ana- logue. En disposant les lumières dans la grille 15 de façon que les admissions (et les échappements) successives soient réparties à 1200 l'une par rapport à l'autre, dans un cycle de révolution, le volume de gaz déplacé à chaque instant par la chambre 30, par suite du mouvement combiné des cloches 23 et 24, variera aussi suivant une sinusoïde décalée de 1200 par rapport aux deux autres.
Le diagramme montré en Fig. 7 représente, par les trois sinusoides I, II et III, les variations du débit d'admission ou d'échappement des trois chambres 21, 22 et 30, dans le cours d cycle. Les ordonnées situées au-dessus de l'axe indiquent à chaque instant, à l'échelle du diagramme, les débits d'admission. Les ordonnées situées au-dessous de l'axe représentent les débits d'échappement. Les surfaces hachurées montrent qu'à certains moments, l'admission ou le refoulement s'effectue simultanément dans deux chambres.
En considérant par exemple l'abscisse a, on voit que dans la chambre 21, représentée par la sinusoïde I, le débit d'admission est proportionnel à l'ordonnée ab, que la chambre 22 (sinusoïde II) est sur le point d'admettre le fluide (point a), tandis que dans la chambre 30 (sinusoïde III) le débit de refoulement est à ce moment représenté par ac.
En considérant maintenant l'abscisse d, on voit que le débit
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d'admission de la chambre 22 est maximum, tandis que les chambres 21 et 30 refoulent le fluide.
Ceci posé, le fonctionnement du compteur est le suivant.
En supposant que la rotation du tiroir 38 actionry par les cloches 23, 24 s'effectue dans le sens des aiguilles d'une montre et ,si- l'on considère que dans la Fig. 1 la cloche 23 se trouve à son point mort haut et la cloche 24, en cours d'élévation, cette situation peut être représentée en Fig. 7 par la position g. La position correspondante du tiroir 38 se trouve indiquée en Figo 8, par les deux cercles concentriques en traits pleins représentant respectivement le bord extérieur 38a (contrôlant l'admission) et le bord intérieur 38b (contrôlant l'échappement) du tiroir 38.
A ce moment, on voit en Fig. 1 que la cloche 23 va commencer à descendre, son point mort haut étant franchi sous l'impulsion motrice de la cloche 24 qui s'élève. La chambre 21 étant sur le point d'admettre, le bord 3%du tiroir (Fig. 8), se déplaçant dans le sens de la flèche, est sur le point de découvrir la lumière 35, pour permettre l'introduction du gaz se trouvant sous pression dans la chambra 19, tandis que la chambre 22 se trouve en plein échappement, c'est-à-dire que la position du bord intérieur 38b, du tiroir, est telle que la calotte évidée de ce dernier met en communication la lumière 36 avec l'orifice 17 d'échappement vers la sortie du compteur. La phase de la chambre 30 se détermine en môme temps sur le diagramme de la Fig. 7 et sur la Fig. 8.
On remarque que cette chambre est encore en période d'admission, la lumière. 37 étant découverte par le bord extérieur 3% du tiroir.
Dans son déplacement, le tiroir 38 met bientôt l'espace 19 en comnunication avec la chambre 21, par l'intermédiaire de l'orifice 35 qui se découvre progressivement. Il en résulte que la cloche 23, soumise à la pression d'admission, descend en refou-
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lant son contenu dans la cloche 24 par le tube de communication 33 (zône g, k, Fig. 7), la dite cloche 24 continuant en outre à être alimentée par l'orifice 37.
Lorsque le tiroir 38 recouvrira complètement la lumière 37, la chambre 30 sera progressivement mise à l'échappement. La cloche 23 refoulera alors sont contenu,non plus dans la cloche 24, mais à l'échappement par les canaux 33, 34 et la lumière 17.
L'échappement sera alors simultané dans les chambres 30 et 22, (zone k - a, Fig. 7).
Quand la cloche 24 sera en fin de course haut, la situation sera celle indiquée par l'abscisse à (Fig. 7), tandis que les botds 38a, 38b occuperont la position montrée en traits pointillés longs en Fig. 8. Dans cette position, on voit que la chambre 22 va commencer à se, remplir et que le bord 382, est sur le point de découvrir la lumière 36, c'est-à-dire que la cloche 24 entamera son mouvement de, descente dès que son point mort haut sera franchi sous l'impulsion motrice de la cloche 23 qui descend encore, car la chambre 21 continue à admettre (Fig. 8), le tiroir 38 n'ayant pas encore fermé la lumière 35. A ce moment, la chambre 30 est en plein échappement. la calotte du tiroir (représentée en Fig. 8 par des traits pointillés allongés) mettant en communication les lumières 37 et 17.
Quand la cloche 23 se trouvera à son point mort bas (point h de la Fig. 7), la chambre 21 sera complètement remplie. Le tiroir occupe alors la position montrée par les cercles concen- triques en traits mixtes. Cette chambre 21 commencera à se vider sous l'influence de la cloche 23 qui remontera à nouveau, son point mort bas étant surmonté par l'effort moteur de la cloche 24 qui descend. En continuant son mouvement, le tiroir 38 occupera la position donnée par les cercles en traits pointillés courts.
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Le cycle se répète comme décrit avec référence aux Figs.
7 et 8.
Cette combinaison du système à cloches oscillantes, formant trois chambres de mesure, et de la distribution par tiroir rotatif excentré, présente de grands avantages,, tant au point de vue circulation du fluide qu'au point de vue liaison cinématique. Elle assure en outre une grande précision- et facilité de montage du mécanisme et des autres éléments constitutifs du compteur.
En effet, les compteurs existants présentent tous des tubes ou canaux plus ou moins nombreux (deux au minimum) mettant en communication les entrées de la grille avec les chambres de mesure.
Il en résulte, à fort débit, des pertes par frottament du fluide.
Avec la disposition adoptée dans le compteur suivant la présente invention, deux des chambrea, c'est-à-dire les chambres 21 et 22, sont en communication directe, uniquement par la grille 15 et le tiroir 38, avec l'entrée et la sortie du compteur, la troisième chambre (30) seule étant mise en communication par un tube 34 avec la grille 15.
Outre l'avantage de la moindre perte de charge, cette solution permet une grande facilité de montage, comme on le verra plus loin.
D'autre part, dans les compteurs à quatre chambres, la liaison cinématique des cloches à la distribution est plus ou moins compliquée, et se réalise généralement par l'intermédiaire d'un vilebrequin toujours coûteux, difficile à construire avec précision et dont il est impossible de rectifier le calage des manetons après achèvement. Cette précision est, en effet, pri- mordiale, le calage des manetons de cette pièce exerçant une influence prépondérante sur la courbe d'erreurs du compteur.
Dans le dispositif suivant l'invention, la liaison est réa- lisée par l'intermédiaire de l'arbre droit 28 portant deux mani- velles 2%et 28b décalées suivant un angle déterminé par la nécessité de déphaser de 1200 les variations de volume des cham- bres de mesure, les engrenages 41, 42 assurant la transmission de
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mouvement à un deuxième arbre rectiligne 40, lequel attaque, par la manivelle 39, le tiroir rotatif 38 et le mécanisme totalisateur.
Le calage correct des manivelles 28.il et 28b est encore facilité par le fait que, par une détermination judicieuse de la longueur des bielles 29 et 29a (Fig. 5) et de leur point d'articulation aux balanciers des cloches, le calage dans l'espace, des deux manivelles, a été ramené à 180 .
Au point de vue facilité et précision du travail, la dis- position adoptée permet de monter séparément le mécanisme du compteur (arbre-moteur horizontal, arbre vertical de commande du tiroir) sur le support rigide 14 en forme de cadre et en tôle de forte épaisseur, le dit support pouvant être en une pièce ou assemble par soudure autogène à l'étain ou électrique.
Ce mécanisme de compteur, peut ainsi être monté avec tout la. soin voula par un mécanicien, dans un atelier approprié, la pré- cision de ce montage étant, de plus, favorisée par l'accessibilité de tous les organesLa pièce montée est transmise, ensuite, à l'atelier de ferblanterie pour l'assemblage des autres pièces du compteur.
Ce même support 14 sert de base à la garde supérieure 15, la- quelle est réalisée de telle façon qu'elle rend toutes les sou- dures très simples et facilement accessibles. La dite garde est en effet formée uniquement d'une seule pièce emboutie sur laquelle sont soudés@ la grille, 15, le tube unique 34 de descente vers la. troisième chambre et les deux parois 16 délimitant l'espace cen- tral. Les bords inférieurs de toutes ces pièces sont, comme le montre la Fig. 3, placés dans un même plan, ce qui facilite grandement l'essai d'étanchéité des soudures.
Pour une raison analogue, la partie inférieure du compteur, comportant les contre-cloches 31, 32 et le tube en fourche 33, peut, avant montage des cloches, faire l'objet d'un essai facile d'étanchéité.
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Le montage des deux parties, l'une sur l'autre, est repéré par deux ou plusieurs ergots de guidage 44 montés sur le support principal et ne comporte aucune soudure: le joint le long du tube de descente est réalisé par le liquide. L'étanchéité autour des ergots de guidage peut être obtenue soit par un écrou-bague vissé sur les ergots de guidage avec rondelle-joint interposée, soit par points de soudure disposés sur ces ergots.
D'autre part, en ce qui concerne la distribution, il est à noter que celle-ci était toujours réalisée jusqu'à présent soit par des robinets à mouvement alternatif, soit par des glissières et des coquilles à mouvement alternatif.
Le tiroir rotatif 38 décrit ci-dessus offre l'avantage du mouvement continu, supprimant les effets des jeux dans la distri- bution. De plus, il réalise un auto-nettoyage de la grille par suite de son mouvement excentrique et, pouvant tourner sur lui- même au cours de son mouvement de translation, se rode automati- quement .
REVENDICATIONS.
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1 - Compteur de gaz à trois chambres de mesure, caractérisé en ce que deux de ces chambres sont engendrées par le mouvement absolu de deux cloches oscillantes, la troisième chambre par le mouvement relatif de ces deux cloches.
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