Compteur de liquide.
La présente invention est relative à un compteur de liquide, comprenant au moins deux cylindres fermés à leurs extrémités, dans chacun desquels coulisse un piston susceptible d'être animé d'un mouvement de va-et-vient axial dont ira course est fixe, et guidé de manière à effectuer en conséquence de ce mouvement axial un mouvement d'oscillation autour de son axe, chaque piston comportant à sa surface périphérique au moins deux lumières reliées chacune par un canal à l'une des faces du piston et coopérant avec des rainures ménagées dans la paroi du cylindre et destinées à mettre chacune de ces faces en communication alternativement avec un passage d'amenée et avec un passage de sortie du liquide, de manière que la pression d'amenée déplace le piston, alternativement dans un sens et dans l'autre, et lui fait refouler vers le passage de sortie,
en quantité déterminée, le liquide qui l'a déplacé lors de sa course précédente en sens contraire. Le compteur comprend, en outre, des moyens pour indiquer le nombre de courses effectuées par les pistons, et par conséquent le volume du liquide qui a passé du passage d'amenée au passage de sortie.
Théoriquement, de tels compteurs sont très intéressants, mais n'ont trouvé que peu d'usage pratique. Ceci résulte surtout de ce que leur prix de revient est trop élevé, du fait des frais résultant du haut degré de précision nécessaire pour que les lumières soient fermées par des surtaxes obturatrices pendant des phases déterminées du fonctionnement du compteur de liquide. Le manque de précision dans la correspondance des surfaces obturatrices peut rendre le compteur entièrement inutilisable ou, en tout cas, occasionne des fuites et une diminution sensible de la précision de la mesure.
Comme la fabrication des compteurs est coûteuse, il est essentiel qu'ils aient une longue durée et les compteurs utilisés jusqu a maintenant présentaient également des inconvénients à cet égard, parce qu'ils ne prévoyaient pas un équilibrage des forces radiales agissant sur les pistons. La seule solution du problème consistant à créer cet équilibrage, qui a été proposée jusqu'à maintenant, prévoit des lumières et des canaux doubles et leur disposition par paires diamétralement opposées. Cette solution conduit à de telles complications dans la construction des cylindres qu'elle n'a aucune valeur pratique.
En outre, l'augmentation du nombre de lumières, dont le réglage du mouvement d'ouverture et de fermeture doit être effectué très exactement, constitue un inconvénient puisque chaque lumière est une source de fuite et, par suite, produit un abaissement de la précision de la mesure. Le nombre minimum de lumières dans les compteurs connus est de quatre.
L'invention vise à éliminer ces inconvénients. Ce but est atteint simplement du fait que chaque piston présente au moins un pas sage qui le traverse diamétralement et qui est séparé desdits canaux.
Ceci permet un équilibrage parfait des pistons, et le nombre de lumières et canaux de chaque piston peut être réduit de quatre à trois et même à deux.
Le dessin ci-annexé représente, à titre d'exemple, deux formes d'exécution de l'objet de l'invention.
La fig. 1 est une coupe transversale de la première forme d'exécution.
La fig. 2 est une coupe suivant II-II de la fig. 1..
La fig. 3 est une vue en perspective de l'un des pistons du compteur.
Les fig. 4A à 4D sont des vues schématiques des différentes phases du fonctionnement du compteur.
Les fig. 5A à 5D sont des vues schématiques des différentes phases dix fonctionnement d'une seconde forme d'exécution du compteur.
Le compteur représenté aux fig. 1 et 2 est destiné à débiter de l'huile lubrifiante à des véhicules à moteur. Il comprend un dispositif indicateur C déjà connu, monté dans un car- ter 110, et qui ne concerne pas la présente invention.
Le carter 110 forme deux cylindres 112 fermés à leurs extrémités et possédant chacun un piston 114. Les cylindres présentent des ouvertures 116 débouchant dans un passage 118 qui est relié par un conduit 120 à une source d'alimentation de liquide (en l'occur rence l'huile); ils ont également des ouverturcs 122 débouchant dans im passage 124 qui est relié par un conduit 126 à une tuyère de distribution non représentée. La valve V disposée dans le passage de sortie 124 est déjà connue et ne concerne pas la présente invention.
Les cylindres sont pourvus de chemises 128 qui présentent des rainures Il 6a et 122a en regard des ouvertures 11.6 6 et 122.
Le carter porte une paire d'axes 130 sur lesquels des pignons 132 sont montés librement. Ces derniers sont en prise avec un pignon commun 134 fixé sur l'axe 136 d'un dispositif indicateur C. Chaque pignon 132 porte un palier 138 pour une tête sphérique 140 que présente l'extrémité d'une tige 142 qui est insérée dans un alésage transversal 144 du piston 114 correspondant. Lorsque l'un ou l'autre des deux pistons 114 effectue un niou- vement de va-et-vient axial dans le sens perpendiculaire au plan de la fig. 1., la tête 140 participe à ce mouvement.
Guidée par le palier 138, qui du fait de son montage dans le pignon 132 ne peut parcourir qu'une trajec- toire circulaire autour de l'axe 130, la tête 140 imprime à la tige 142 et au piston 114 une oscillation simultanée autour de l'axe de celui-ci, alors que le pignon 132 est entraîné en rotation. Il entraîne lui-meme le pignon 134 et, par suite, l'arbre 136 du dispositif in- dicateur C. Le pignon 134, à son tour, fait tourner l'autre des deux pignons 132 qui alors, par le palier 138 qu'il porte et la tête sphérique 140 engagée dans celui-ci, impose à l'autre piston 114 un mouvement de va-et vient axial et une oscillation simultanée autour de son axe.
La course du mouvement de va-et-vient et l'amplitude de l'oscillation de chaque piston sont déterminées par le rayon de la trajectoire circulaire du palier 138 correspondant.
Dans les fig. 1 et 2, le piston du côté gauche est montré au milieu de sa course axiale et, dans la position extrême de sa rotation, dans le sens contraire à celui des aiguilles d'une montre, au cours de son oscillation simultanée; le piston du côté droit est montré dans nne position de fin de course de son mouvement de va-et-vient et à mi-chemin entre les positions extrêmes de son oseillation.
Ainsi, les pistons sont à ce moment décalés d'une demi-course l'un par rapport à l'antre et les pignons 132 portant les paliers 138 sont accouplés l'uii à l'autre avec un décalage angulaire de 90 .
Chaque piston comprend deiix canaux 46 et 148 partant des faces opposées du piston, parallèles à l'axe du piston sur la majeure partie de leur longueur et aboutissant à des lumières 150 et 152, respectivement, débouchant à la surface périphérique du piston.
En plus des rainures 116a et 122a, les chemises 128 possèdent deux autres rainures 154 et 156, en sorte que chaque chemise présente quatre rainures séparées par quatre champs 15tri, 160,162, 164.
Les quatre rai nurses 116a, 122a, 154 et 156 sont toutes plus longues que la course du piston, de façon que les lumières 150 et 152 du piston restent toujours à l'intérieur de la zone de la longueur de la chemise qu'oeeupent les rainures de eelle-ei. A cause de l'oseillation des pistons, les lumières 150 et 152 du piston sont cepen daIlt périodiquement obturées par l'un ou l'autre des champs ou eommuniquent avec les rainures des chemises, comme cela sera expliqué ultérieurement.
En outre, chaque piston comprend deux tassages transversaux 165 et 166. Le passage 165 établit une eommunieation entre les rainures il 6a et 156 de la chemise en toutes positions du piston; le passage 166 établit une communication entre les rainures 122a et 154 en toutes positions du pistons.
Le fonctionnement du compteur découle des fig. 4A à D Dans ces figures; les flèches en traits pleins indiquent l'écoulement du liquide et les flèches en traits pointillés les mouvements des pistons. Chaque piston et son entourage ; y est représenté, quelle que soit sa position, en coupe selon un plan identique ou parallèle au plan de la fig. 1 et passant par
I'axe du passage 165 de ce piston. La partie < le chaque piston située en arrière de son plan de coupe est représentée en perspective par des traits pointillés.
Des lignes verticales en traits mixtes indiquent, selon cette même perspective, l'interseetion du plan vertical passant par l'axe de chaque piston avec le plan de la fig. I, pour perniettre de se rendre compte de la position du plan de coupe de ce piston par rapport au plan de la fig. 1.. Il doit être entendu que par côté avant ou antérieur on entend le côté de chaque élément du compteur situé vers le bas à la fig. 2 et vers le bas et la gauche aux fig. 4A à 4D
La fig. 4A montre schématiquement la position des différents organes telle qu'elle est représentée dans les fig. 1 et 2.
Le liquide est amené sous pression par la lumière 150 dans le canal 146 du piston représenté à gauche. Le canal 146 conduit vers l'extrémité antérieure du cylindre de façon que du liquide soit débité dans l'espace 168 du cylindre (fig. 2) et le piston soit entraîné vers l'arrière. Le liquide se trouvant dans l'espace postérieur 170 du cylindre (fig. 2) sera par conséquent refoulé, à travers le canal 48 et la lumière 152, dans le passage de sortie 124 (fig. 1 et 4A) et ensuite hors du compteur.
Le mouvement axial du piston vers l'arrière fait tourner ce dernier dans le sens des aiguilles d'une montre, de façon que les lumières 150 et 152 sont couvertes graduelle ment par les champs 160 et 162, respectivement, jusqu à être complètement obturées, comme représenté à la fig. 4B, lorsque le piston atteint la fin de sa course.
Entre temps, le piston représenté à droite se déplace de la position montrée à la fig. 4A vers celle montrée à la fig. 4B. A la fig. 4A, les lumières 150 et 152 sont complètement recouvertes par les champs 162 et 160. La rotation dans le sens des aiguilles d'une montre du piston du côté gauche pendant son mouvement vers l'arrière fait tourner dans le sens des aiguilles d'une montre le pignon 132 de gauche; par l'intermédiaire du pignon 134, le pignon 132 de droite est également entraîné dans le sens des aiguilles d'une montre.
De ce fait, le piston 114 représenté à droite est entraîné vers l'avant et subit simultané ment une rotation dans le sens des aiguilles d'une montre, de façon que les lumières 150 et 152 sont graduellement découvertes. Le liquide sous pression est ainsi admis du passage 118, par la rainure 116, la lumière 152 et le canal 148 à l'extrémité arrière du piston, en sorte qu'il refoule le piston vers l'avant. Le mouvement axial du piston presse le liquide de l'espace antérieur du cylindre à travers le canal 146 et à travers la lumière 150 dans le passage de sortie commun 124.
Le mouvement du piston vers l'avant continue au-delà de la position représentée à la fig. 4B, dans laquelle les lumières 150 et 152 viennent d'être complètement découvertes par les champs 162 et 160. Les pignons 132 continuent à tourner dans le même sens et, par conséquent, celui de droite renverse le sens de rotation du piston de droite le faisant dès lors tourner dans le sens contraire à celui des aiguilles d'une montre, de façon que les lumières 150 et 152 sont de nouveau graduellement obturées par les champs 162 et 160 et, à la fin de la course vers l'avant, atteignent la position dans laquelle elles sont complètement recouvertes, comme montré à la fig. 4
Le pignon 132 eorrespondant au piston de gauche continuant également à tourner après que le piston de gauche a atteint la position représentée à la fig.
4B, le mouvement axial de ce piston est renversé, tandis que sa rotation dans le sens des aiguilles d'une montre continue de manière que les lumières 150 et 152 sont amenées au-delà des champs 160 et 162, respectivement. Le canal 148 débouchant dans la face postérieure du piston est ainsi mis en communication avec le passage d'alimentation 118 par le passage transversal 165 et la rainure 156. Par la pression de ce liquide sur la face arrière du piston, celui-ci est ainsi entraîné vers l'avant dès que les lumières 150 et 152 commencent à être découvertes, et le liquide refoulé de la chambre avant du cylindre est débité par le canal 146 et par la lumière 150, dans le passage de sortie commun 124.
Lorsque les lumières 150 et 152 sont entièrement ouvertes (fig. 4C), le piston se trouve de nouveau au milieu de sa course; son mouvement axial vers l'avant continue, mais par suite de sa connexion avec son pignon 132, son sens de rotation est renversé, c'est-à-dire qu'il se met à tourner en sens inverse des aiguilles d'une monture. Les lumières 150 et 152 sont alors de nouveau obturées graduellement par les champs 160 et 162, respectivement, jusqu'à ce que, à la fin de sa course vers l'avant, le piston atteigne la position représentée en la fig. 4D
Le piston de droite, en dernier lieu, se trouvait dans la position de la fig. 4C, c'està-dire à la fin de sa course vers l'avant, et il tournait dans le sens contraire à celui des aiguilles d'une montre.
La rotation du pignon 132 continuant toujours dans le même sens, ce piston de droite continue à tourner dans le sens contraire à celui des aiguilles d'une montre, mais la direction de son mouvement axial est renversée et il commence à se dépla cer vers l'arrière. Les lumières 150 et 152 sont alors amenées au-delà des champs 162 et 160, respectivement.
Le canal 146 débouchant dans la face avant du piston est ainsi mis en com- munieation avec le passage d'alimentation 118 par la rainure 156, le passage transversal 165 et la rainure 116, comme montré à la fig. 4D
Le liquide sous pression est ainsi admis à l'avant du cylindre et refoule le piston vers l'arrière, tandis que les lumières de celui-ci continuent à s'ouvrir, et le liquide refoulé par le piston de l'arrière du cylindre est débité par le canal 148 et la lumière 152 dans le passage de sortie commun 124. Lorsque les lumières 150 et 152 sont complètement ouvertes, le piston est de nouveau au milieu de sa course;
son mouvement axial vers l'ar- rière continue, mais par suite de sa liaison avec son pignon 132, son sens de rotation est renversé; il tourne dès lors dans le sens des aiguilles d'une montre et à la fin de sa course vers l'arrière, la position montrée à la fig. 4A est rétablie.
Entre temps, le piston de gauche qui avait atteint la fin de sa course vers l'avant, comme montré à la fig. 4D, continue sa rotation dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, mais son mouvement axial est renversé, de sorte qu'il se déplace de nouveau vers l'arrière; la lumière 150 quitte le champ 160 et admet le liquide du passage 118, par le canal 146, à la partie avant du cylindre, et la lumière 152 quitte le champ 162 pour laisser s'échapper, par le canal 148 et le passage 124, le liquide refoulé de la partie arrière du cylindre jus qu'à ce que la position représentée à la fig. 4A soit rétablie.
Cela complète un cycle.
En tout temps, pendant le cycle, l'un ou l'autre des deux pistons est entraîné par la pression d'alimentation et le liquide est débité par l'un ou l'autre piston dans le passage de sortie; en outre, en tout temps, les pistons sont radialement équilibrés.
Cet équilibre est obtenu au moyen du passage de transfert 165 et du passage 166, dis posté à 9.00 par rapport au premier. Comme il est montré aux fig. 4A à OD, une partie de surface du piston égale à celle exposée à la rainure 716n est toujours exposée à la rainure 156 et soumise à la pression d'alimenta tion. Or, cette rainure i 56 de la chemise du cylindre a les mêmes dimensions que la rainure 116a et elle est diamétralement opposée à elle. Comme le passage de transfert 165 est toujours en communication avec ces deux rainures, des poussées égales et opposées sont ainsi toujours exercées sur le piston.
En plus, une rainure 154 est disposée dia inétralement en regard de la rainure 122, qui conduit au passage de débit 124, la rainure 154 étant de même largeur que la rainure 122 et ces deux rainures étant toujours en commu nication I'une avec l'autre par le passage 166.
Ainsi, la pression de débit est exercée de façon égale et opposée sur les deux côtés du piston.
La pression d'alimentation étant plus grande que la pression de débit, un avantage considérable peut déjà être obtenu en n'utilisant que le passage 165, le passage 166 étant omis. Dans ce cas, seule l'action de la pression d'alimentation sur le piston sera équilibrée, et la faible pression de débit agira unilatéralement sur le piston, par la rainure 112cl. Dans beaucoup de cas, cet équilibrage partiel est suffisant.
L'emploi du passage 165 comme passage d'équilibrage et comme passage de transfert pour le liquide est une caractéristique importante, de laquelle résulte une grande simpli fication. Quand il sert de passage de trans fert pour le liquide, le passage 165 doit avoir une section au moins égale à celle de chacun des canaus 146 et 148 qu'il alimente, afin de ne pas gêner l'écoulement du liquide vers le cylindre. L'unique passage représenté peut naturellement être remplacé par plusieurs passages, qui peuvent être d'un diamètre plus petit que les canaux 146 et 148.
Le passage 166 étant seulement un passage d'équilibrage, sa grandeur n'importe pas.
Naturellement, il doit être suffisammentlarge pour permettre un écoulement libre du liquide.
La réduction à deux du nombre des canaux et des lumières est aussi d'une grande importance. Lorsque le piston de gauche occupe l'une des positions selon les fig. 4B et 41) ou que le piston de droite occupe l'une des positions selon les fig. 4A et 4C, les lu- mières 150 et 152 doivent être complètement obturées; si elles ne le sont pas, une fuite en résultera et les déplacements de pistons ne correspondront pas exactement au volume de liquide transféré du passage 118 au passage 191, et l'indication du dispositif C en sera faussée.
D'autre part, la période d'obturation totale doit être très courte; théoriquement, elle doit être infiniment courte, sinon, à un moment donné, le liquide ne pourrait ni agir sur le piston présentant ces lumières, ni être refoulé par lui, ce qui, s'il ny a pas de fuite entre le piston et la chemise, arrêterait le compteur et empêcherait le passage de liquide à travers lui. Par suite, les lumières et les champs doivent être exécutés très exactement.
Ainsi, la réduction du nombre de lumières réduit le prix de revient et permet de diminuer les fuites qui nuisent à la préeision.
La construction et le fonctionnement d'un compteur muni de pistons comprenant trois lumières et trois canaux sont représentés sehématiquement dans les fig. 5A à 5D. Ces figures montrent le piston du côté gauche d'un compteur en des positions correspondant à celles des fig. 4A à 4D
Le piston a trois canaux X, Y et Z, les canaux X et Z de la face arrière du piston et le canal Y de la face avant.
Dans la fig. 5A, le canal X est inutilisé, le canal Y est le canal d'alimentation et le canal Z le canal de sortie.
Dans la fig. 5B, les trois canaux sont obturés.
Dans la fig. 5C, le canal X est le canal d'alimentation, le canal Y le canal de sortie et le canal Z est inutilisé.
Les mouvements axial et rotatif du piston sont exactement les mêmes qu'aux fig. 4A à 4D
Deux passages d'équilibrage 165 et 166 sont prévus, mais ni l'un ni l'autre ne fonctionne comme passage de transfert pour le liquide. C'est l'emploi de l'un des passages d'équilibrage comme passage de transfert qui permet de réduire à deux le nombre de canaux. Deux est, naturellement, le minimum irréductible.
On comprendra que les canaux ne doivent pas nécessairement être cylindriques, ni les lumières être circulaires, ni les passages d'équilibrage et de transfert être cylindriques, comme représentés.
Bien que le compteur décrit ci-dessus soi1 construit particulièrement pour mesurer le débit. d'huile lubrifiante aux véhicules à moteur, les particularités de l'invention sont applicables aux compteurs de ce type destiné à mesurer n'importe quel autre liquide. En général, la nature du liquide affectera seulement la grandeur du compteur et les jeux né cessaires entre ses parties. Les compteurs dé crits ont l'avantage d'être plus légers que les compteurs connus et, par suite, ils sont parti eulièrement appropriés à être montés dans des dispositifs portatifs.