FR2943134A1 - Dispositif pour determiner une grandeur physique d'un liquide circulant dans une conduite - Google Patents

Abstract

Dispositif pour déterminer une grandeur physique d'un liquide circulant dans une conduite, sans contact avec ledit liquide, ledit dispositif comportant : - un capteur (3) de ladite grandeur physique ; - un raccord (2) à insérer dans ladite conduite et comportant : - un passage interne (13) s'étendant entre deux orifices (11, 12), - une membrane flexible (6) pour capteur de pression, formant une paroi dudit passage interne (13) ; et - des moyens de fixation (27, 62) dudit capteur (3) sur ledit raccord (2) ; caractérisé en ce que ledit capteur est un capteur de température (3) fixé audit raccord (2) avec la partie sensible dudit capteur (3) tournée vers ladite membrane (6).

Description

L'invention a trait à la détermination d'une grandeur physique d'un liquide circulant dans une conduite, sans contact avec ce liquide. On sait qu'il existe des circuits pour certains liquides, en particulier les liquides biologiques, où les éléments en contact avec les liquides sont à usage unique Pour connaître la pression du liquide circulant dans un tel circuit, on a déjà proposé un raccord à insérer dans la conduite où circule le liquide, ce raccord comportant un passage interne s'étendant entre deux orifices d'entrée/sortie ; une membrane flexible formant une paroi de ce passage interne ; et des moyens de fixations pour un capteur de pression afin d'assujettir celui-ci au raccord dans une position où sa partie sensible est au contact de la membrane flexible. Grâce au caractère flexible de la membrane, la pression interne au raccord (pression de la conduite) peut être transmise au capteur de pression. Le capteur de pression est réutilisable tandis que le raccord inséré dans la conduite est, tout comme cette dernière, à usage unique. L'invention vise à fournir un dispositif pour déterminer la température d'un liquide circulant dans une conduite comportant, tout comme le dispositif susmentionné, un raccord à usage unique. Elle propose à cet effet un dispositif pour déterminer une grandeur physique d'un liquide circulant dans une conduite, sans contact avec ledit liquide, ledit dispositif comportant : - un capteur de ladite grandeur physique ; - un raccord à insérer dans ladite conduite et comportant : - un passage interne s'étendant entre deux orifices, - une membrane flexible pour capteur de pression, formant une paroi dudit passage interne ; et - des moyens de fixation dudit capteur sur ledit raccord ; caractérisé en ce que ledit capteur est un capteur de température fixé audit raccord avec la partie sensible dudit capteur tournée vers ladite membrane. Ainsi, le dispositif selon l'invention utilise, pour déterminer la température, un raccord semblable à celui du dispositif susmentionné pour déterminer la pression du liquide, ce raccord comportant en particulier une membrane flexible prévue pour coopérer avec un capteur de pression. Bien que cela paraisse surprenant, la membrane flexible pour capteur de pression est également capable de coopérer avec un capteur de température, notamment mais non exclusivement en mettant en oeuvre les caractéristiques préférées exposées ci-après. Le fait d'utiliser un même raccord pour déterminer la pression du liquide circulant dans la conduite ou pour déterminer la température circulant dans celui-ci permet de bénéficier d'économies d'échelle et d'une simplification de mise en oeuvre de circuit à usage unique. Selon les caractéristiques préférées : - ledit capteur comporte une sonde de température à infrarouge ; et une chemise enveloppant ladite sonde et comportant à l'une de ses extrémités longitudinales, une platine rigide munie d'un orifice ; ladite platine étant disposée entre ladite membrane et ladite partie sensible pour rigidifier ladite membrane ; - ledit capteur comporte un opercule d'obturation formé d'un film opaque, ledit opercule recouvrant la face de ladite platine tournée vers ladite membrane ; - ledit dispositif comporte des moyens de positionnement dudit capteur par rapport audit raccord pour que ledit opercule soit en contact avec une face de ladite membrane ; - lesdits moyens de positionnement comportent un épaulement adapté à coopérer en butée avec un collet ; - ledit opercule présente une émissivité constante dans la plage de température allant de 4 à 40 degrés Celsius ; - ladite chemise comporte un godet et un bouchon assemblés l'un à l'autre par vissage ; - ledit bouchon comporte une culasse dont le fond est formé par ladite platine rigide ; - ladite sonde comporte une tête logeant une lentille convergente ; - lesdits moyens de fixation comportent un taraudage adapté à coopérer avec un filetage ; et/ou - ledit raccord est jetable tandis que ledit capteur est réutilisable. L'exposé de l'invention sera maintenant poursuivi par la description détaillée d'un exemple de réalisation, donnée ci-après à titre illustratif mais non limitatif, en référence aux dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 est une vue en coupe d'un dispositif pour déterminer la pression d'un liquide circulant dans une conduite, ce dispositif étant utile à l'intelligence de l'invention ; - la figure 2 est une vue en coupe du dispositif selon l'invention ; - la figure 3 est une vue éclatée en perspective du raccord que comportent le dispositif de la figure 1 et le dispositif selon l'invention ; - la figure 4 est une vue en perspective du dispositif selon l'invention ; - la figure 5 est une vue éclatée en perspective du capteur de température que comporte le dispositif selon l'invention ; et - la figure 6 est une vue en perspective du capteur de température de la figure 5 à l'état assemblé. Le dispositif illustré sur la figure 1 permet de déterminer la pression d'un liquide circulant dans une conduite. Il comporte un raccord 2 jetable à insérer dans une conduite souple également jetable, ainsi qu'un capteur de pression 100 adapté à être reçu partiellement dans le raccord 2. On va maintenant décrire plus particulièrement le raccord 2, à l'appui des figures 1 et 3.

Le raccord 2 qui présente un profil en T, est prévu pour être inséré en série dans une conduite souple jetable. Il comporte une embase 4, un joint torique 5, une membrane 6, un anneau rigide 7 et une vis taraudée 8. L'embase 4 est en matière plastique moulée (ici, un copolymère de polypropylène résistant aux rayons Gamma). Elle comporte un conduit rectiligne 10 formant un passage interne 13 s'étendant entre deux orifices d'entrée/sortie 11, 12 et permettant au liquide de circuler à l'intérieur du raccord 2. Ce passage interne 13 présente ici une section transversale constante de l'un à l'autre des orifices 11 et 12.

Pour permettre l'insertion et le branchement du raccord 2 entre deux tronçons d'une conduite souple jetable, deux tétons 14, 15 sont disposés au niveau des deux orifices 11, 12 du conduit 10. L'embase 4 comporte également une cuvette 16 qui est disposée au niveau de la partie centrale du conduit 10.

La paroi latérale 17 de la cuvette 16 présente une section externe octogonale tandis que son côté interne forme un taraudage borgne 18 (figure 3) prévu pour coopérer avec la vis 8. Le fond 19 de cette cuvette 16 (figures 1 et 3) comporte un alésage central cylindrique 20 qui débouche dans le passage interne 13. Cet alésage 20 présente une section transversale relativement importante grâce à quoi le liquide présent dans cet alésage 20 est renouvelé en permanence (le liquide n'est pas piégé dans l'alésage 20). En entrée de l'alésage 20 et sur sa toute sa périphérie, le fond 19 comporte également un évidement annulaire 21 présentant une section en 25 équerre. Cet évidement 21 forme ainsi une gorge 21a adaptée à loger le joint torique 5 et un lamage 21b prévu pour la réception de la membrane 6 et de l'anneau rigide 7. Le joint 5 est un joint torique réalisé dans une matière déformable 30 élastiquement (ici, du silicone). La membrane 6 est formée d'un film souple en matière plastique multicouches (ici, du polyéthylène linéaire à basse densité (LLDPE)).

La vis 8 est en matière plastique moulée (ici, un copolymère de polypropylène résistant aux rayons Gamma). Elle comporte à l'extrémité opposée à sa tête hexagonale 25, un alésage central 26, cylindrique, de même diamètre que celui de l'alésage 20.

Dans le prolongement de cet alésage 26, la vis 8 comporte un taraudage 27 (figures 1 et 3) de plus grand diamètre qui débouche au niveau de sa tête 25. La vis 8 comporte également un épaulement annulaire 28 situé à la jonction entre l'alésage 26 et le taraudage 27.

On va maintenant décrire le montage du raccord 2. La première étape consiste à disposer le joint torique 5, la membrane 6 et l'anneau rigide 7 dans l'embase 4. Pour ce faire, on introduit tout d'abord le joint torique 5 dans la gorge annulaire 21a. On positionne ensuite la membrane 6 de sorte que celle-ci recouvre complètement l'entrée de l'alésage 20 et le joint torique 5 (figure 1). Enfin, on dispose l'anneau rigide 7 au-dessus de la membrane 6. La seconde étape consiste à visser la vis 8 dans le taraudage borgne 18 de l'embase 4 pour fixer la membrane 6. La vis 8 progresse ainsi dans le taraudage 18 jusqu'à ce que son extrémité libre 30 vienne au contact de l'anneau rigide 7. La poursuite du vissage entraine alors la compression du joint torique 5, l'anneau rigide 7 permettant d'éviter que l'extrémité libre 30 de la vis 8 ne vienne frotter directement contre la membrane 6 ce qui risquerait de la détériorer.

Une fois la vis 8 serrée, la membrane 6 forme une paroi du passage interne 13. La face 31 de cette membrane 6 est ainsi en contact avec le liquide circulant dans le passage interne 13 tandis que sa face opposée 32 est isolée de ce même passage interne 13.

Le montage du raccord 2 est alors terminé (figure 1), la membrane 6 se trouvant au droit de l'alésage 26 et du taraudage 27 de la vis 8. On va maintenant décrire le capteur de pression 100.

Celui-ci comporte une sonde de pression 101, un manchon globalement cylindrique 102 enveloppant la sonde 101 et une vis creuse 103. La sonde de pression 101 comporte un corps cylindrique métallique 104, un collet annulaire 105 saillant en périphérie du corps 104 ainsi qu'une membrane 106 située à l'une des extrémités longitudinales du corps 104. Le corps 104 abrite un dispositif de traitement qui convertit les mouvements de la membrane 106 en un signal représentatif de la pression. A l'opposée de la membrane 106, la sonde de pression 101 comporte également un câble souple 107 pour permettre son alimentation et assurer la transmission des signaux émis par le dispositif de traitement. Le manchon 102 est formé d'un fût 102a et d'un tube 102b vissés l'un à l'autre et coopérant avec le collet 105 pour assurer le blocage en translation de la sonde 101 vis-à-vis du manchon 102. Au niveau de la zone de vissage avec le tube 102b, le fût 102a comporte un collet 108 saillant adapté à buter contre l'épaulement 28 du raccord 2 pour positionner la membrane 106 de la sonde de pression 101 contre la membrane 6. La vis 103 comporte un alésage 109 la traversant de part en part et dont le diamètre est très légèrement supérieur au diamètre externe du tube 102b de sorte que cette vis est adaptée à coulisser le long de ce tube 102b. La vis 103 présente sur sa face externe et à son extrémité opposée à sa tête circulaire 110, un filetage 111 prévu pour coopérer avec le taraudage 27 du raccord 2, de sorte à assurer la fixation du capteur de pression 100 sur le raccord 2.

La mise en place du capteur de pression 100 dans le raccord 2 s'effectue simplement en le disposant de sorte que sa membrane 106 soit en regard de la membrane 6, et en l'introduisant dans le taraudage 27 et l'alésage 26 du raccord 2. Le mouvement se poursuit jusqu'à ce que le collet 108 vienne buter contre l'épaulement 28, la membrane 106 reposant alors contre la face 32 de la membrane 6.

Il ne reste alors plus qu'a visser la vis 103 dans le taraudage 27 afin d'assurer la fixation du capteur 100 dans le raccord 2. On se retrouve ainsi dans la position de la figure 1 (dispositif assemblé).

Pour faire fonctionner le dispositif de détermination de la pression, on alimente la sonde 101 du capteur 100 via le câble 107. Le liquide sous pression circulant dans le raccord 2 entraine la déformation de la membrane 6, ce qui a pour conséquence de provoquer également la déformation de la membrane 106 du capteur de pression 100.

Cette déformation de la membrane 106 est convertie par la sonde 101 en un signal représentatif de la pression du liquide circulant dans le passage interne du raccord 2. Le dispositif 1 selon l'invention et qui est illustré à l'état assemblé sur les figures 2 et 4, permet de déterminer, sans contact, la température d'un liquide circulant dans une conduite. Il comporte un raccord 2 tel que décrit précédemment, mais ici accouplé à un capteur de température 3 réutilisable. On va maintenant décrire le capteur 3 à l'appui des figures 5 et 6. Le capteur 3 comporte une sonde de température 40, une chemise 41 enveloppant ladite sonde 40, un opercule d'obturation 42 et une vis creuse 43 à tête ronde et plate. La sonde de température 40 comporte un corps 45 globalement cylindrique sur lequel est vissée une tête 46 en forme d'écrou hexagonal. Le corps 45 et la tête 46 de cette sonde 40 sont creux et présentent chacun une paroi externe ici en acier inoxydable. La tête 46 loge une lentille convergente permettant de définir un cône de détection dont la pointe (correspondant au foyer de cette lentille) est située au niveau de l'opercule 42 lorsque le capteur 3 est assemblé. Le corps 45 abrite un détecteur sensible aux rayonnements infrarouges ainsi qu'un dispositif de traitement qui convertit le rayonnement capté par le détecteur en un signal représentatif de la température.

A l'opposée de la tête 46, la sonde 40 comporte également un câble souple 47 pour permettre son alimentation et assurer la transmission des signaux émis par le dispositif de traitement. La chemise 41 enveloppant la sonde comporte un godet 41a adapté 5 à coopérer par vissage avec un bouchon 41 b. Le godet 41a comporte une paroi principale cylindrique 49 et une paroi de fond 50. La paroi de fond 50 présente une ouverture circulaire 51 prévue pour le passage du câble 47 de la sonde 40. 10 La paroi cylindrique 49 présente un filetage 52 disposé sur sa face externe et à son extrémité libre opposée à la paroi de fond 50. Le bouchon 41b comporte une culasse 55 surmontée d'un collet taraudé 56 prévu pour coopérer avec le filetage 52. Le fond de la culasse 55 forme une platine rigide 58 au centre de 15 laquelle un orifice circulaire 57 (figure 2) est ménagé pour permettre le passage du rayonnement infrarouge vers la partie sensible du détecteur de la sonde 40. La culasse 55 présente en outre le même diamètre externe que celui de la paroi cylindrique 49 du godet 41a, ce diamètre externe étant en outre très légèrement inférieur à celui de l'alésage central 26 de la vis 8 du raccord 2. 20 L'opercule d'obturation 42 est ici formé d'un film adhésif opaque (ici, en polyimide) dont l'émissivité est constante dans la plage de température allant de 4 à 40 degrés Celsius. Cet opercule 42, de même diamètre que la platine 58, est collé à cette dernière se sorte à recouvrir complètement la face de cette platine 58 25 orientée vers la membrane 6. La vis 43 comporte un alésage 60 la traversant de part en part et dont le diamètre est très légèrement supérieur au diamètre externe de la paroi cylindrique 49 du godet 41a de sorte que cette vis est adaptée à coulisser le long de ce godet 41a. 30 La vis 43 présente sur sa face externe et à son extrémité opposée à sa tête circulaire 61, un filetage 62 prévu pour coopérer avec le taraudage 27 du raccord 2.

L'assemblage du capteur de température 3 s'effectue de la manière suivante. On engage tout d'abord le godet 41a dans l'alésage 60 de la vis 43, puis on introduit l'extrémité du câble 47 à l'intérieur de ce godet 41a pour le faire ressortir par l'ouverture 51. On dispose ensuite la sonde 40 dans le godet 41a et enfin on visse le bouchon 41b sur ce godet. Une fois assemblé, le capteur de température 3 est tel qu'illustré sur la figure 6 et il est alors adapté à être reçu partiellement dans le raccord 2.

Pour ce faire, on dispose le capteur 3 de sorte que l'opercule 42 soit en regard de la membrane 6, et on introduit ce capteur 3 dans le taraudage 27 et l'alésage 26 du raccord 2. Le mouvement se poursuit jusqu'à ce que le collet 56 vienne buter contre l'épaulement 28 (figure 2), l'opercule 42 reposant alors contre la face 32 15 de la membrane 6. Il ne reste alors plus qu'a visser la vis 43 dans le taraudage 27 afin d'assurer la fixation du capteur 3 dans le raccord 2. On se retrouve ainsi dans la position de la figure 2 où le dispositif 1 est à l'état assemblé dans lequel le capteur 3 est fixé au raccord 2 avec la 20 partie sensible du détecteur de la sonde 40 qui est tournée vers la membrane 6. On remarquera que la coopération du collet 56 et de l'épaulement annulaire 28 permet d'assurer de manière reproductible, le positionnement de l'opercule 42. Cela prévient tout déchirement accidentel de la membrane 6 25 pouvant entrainer la contamination du capteur de température 3 (qui est réutilisable) par le liquide circulant dans le passage interne 13 du raccord 2. Pour faire fonctionner le dispositif 1, on alimente la sonde 40 du capteur 3 via le câble 47. Le rayonnement infrarouge émis par l'opercule 42 après passage à travers la lentille 46, pénètre dans la partie sensible du 30 détecteur. Ce rayonnement est converti par le dispositif de traitement en un signal représentatif de la température qui est transmis via le câble 47.

La présence d'une lentille convergente dans la tête 46 de la sonde 40 permet de limiter le diamètre de l'orifice 57 afin que l'opercule 42 présente une surface maximale en contact avec la platine 58 de la culasse 55, qui est rigide.

L'opercule 42 et la membrane 6 sont ainsi rigidifiés par cette platine 58 ce qui évite tout risque d'éclatement de la membrane 6, même en cas de forte pression du liquide circulant dans le passage interne 13 du raccord 2. L'analyse par le capteur 3 de l'émission de cet opercule 42 permet d'en déterminer la température avec d'autant plus de précision que le coefficient d'émissivité de cet opercule est constant dans la gamme de température qui nous intéresse, à savoir entre 4 et 40 degrés Celsius. Du fait de très faible épaisseur de cet opercule 42, sa température est la même que celle de la membrane 6 contre laquelle cet opercule 42 est plaqué.

De façon similaire et du fait de la très faible épaisseur de la membrane 6, sa température est la même que celle du liquide sous pression avec lequel cette membrane 6 est en contact. Le capteur 3 permet ainsi de déterminer la température du liquide circulant dans le passage interne 13, ici avec une précision de +/- 2 degrés.

Dans une variante non représentée du dispositif selon l'invention, le capteur ne comporte pas d'opercule, la mesure de la température étant directement effectuée sur la membrane ou à travers celle-ci. Dans une autre variante non représentée, le capteur ne comporte pas de paroi, telle que la platine 58, pour rigidifier la membrane (la pression du liquide circulant dans le passage interne du raccord étant faible). Dans encore d'autres variantes non représentées : - la sonde ne comporte pas de lentille et/ou l'orifice dans la chemise présente un diamètre plus important ; - les plages de températures sont différentes et/ou l'émissivité de l'opercule varie en fonction de la température ; et/ou - le capteur comporte une sonde autre qu'une sonde à infrarouge (par exemple, un thermocouple au contact de la membrane).

De nombreuses autres variantes sont possibles en fonction des circonstances, et l'on rappelle à cet égard que l'invention ne se limite pas aux exemples de réalisation décrits et représentés.

Claims (11)

1. REVENDICATIONS1. Dispositif pour déterminer une grandeur physique d'un liquide circulant dans une conduite, sans contact avec ledit liquide, ledit dispositif comportant : - un capteur (3) de ladite grandeur physique ; - un raccord (2) à insérer dans ladite conduite et comportant : - un passage interne (13) s'étendant entre deux orifices (11, 12), - une membrane flexible (6) pour capteur de pression (100), formant une paroi dudit passage interne (13) ; et - des moyens de fixation (27, 62) dudit capteur (3) sur ledit raccord (2) ; caractérisé en ce que ledit capteur est un capteur de température (3) fixé audit raccord (2) avec la partie sensible dudit capteur (3) tournée vers ladite membrane (6).
2. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit capteur (3) comporte une sonde de température à infrarouge (40) ; et une chemise (41) enveloppant ladite sonde (40) et comportant à l'une de ses extrémités longitudinales, une platine rigide (58) munie d'un orifice (57) ; ladite platine étant disposée entre ladite membrane (6) et ladite partie sensible pour rigidifier ladite membrane (6).
3. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit capteur (3) comporte un opercule d'obturation (42) formé d'un film opaque, ledit opercule (42) recouvrant la face de ladite platine (58) tournée vers ladite membrane (6).
4. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de positionnement (28, 56) dudit capteur (3) par rapport audit raccord (2) pour que ledit opercule (42) soit en contact avec une face (32) de ladite membrane (6).
5. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que lesdits moyens de positionnement comportent un épaulement (28) adapté à coopérer en butée avec un collet (56).
6. 6. Dispositif selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que ledit opercule (42) présente une émissivité constante dans la plage de température allant de 4 à 40 degrés Celsius.
7. 7. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que ladite chemise (41) comporte un godet (41a) et un bouchon (41b) assemblés l'un à l'autre par vissage.
8. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit bouchon (41b) comporte une culasse (55) dont le fond est formé par ladite platine rigide (58).
9. 9. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que ladite sonde (40) comporte une tête (46) logeant une lentille convergente.
10. 10. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que lesdits moyens de fixation comportent un taraudage (27) adapté à coopérer avec un filetage (62).
11. 11. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que ledit raccord (2) est jetable tandis que ledit capteur (3) est réutilisable.