Brevet FR2009414A1 — publié le 19700206

i 2009414 La présente Invention a pour objet un dispositif de mesure d'écoulement de fluides, et, plus particulièrement, mais non exclusivement, un dispositif de ce genre destiné à être utilisé dans le circuit du carburant d'un moteur à turbine à gaz. 5 lie dispositif de mesure de fluides selon la présente invention comprend un élément cylindrique, un premier et un second élément tubulaires espacés axialement l'un de l'autre, disposés concentri-quement à l,élément cylindrique, et s,emboltant avec lui, cet élément cylindrique et ces éléments tubulaires pouvant se déplacer 10 striai ement les uns par rapport aux autres, l'élément cylindrique ' étant m"ni de premières et secondes ouvertures, espacées axiale-ment les unes des autres, la section transversale de chacune des ouvertures variant axial.ement, les premières et les secondes ouvertures étant faites pour être respectivement obturées par le 15 premier et le second élément tubulaire, en fonction des positions axiales relatives des éléments cylindrique et tubulaire, et comprend des passages pour un fluide qui a pénétré dans l'élément cylindrique, ou est sur le point d'en sortir, par les premières et secondes ouvertures, les éléments cylindrique et tubulaires pou-20 vant se déplacer axialement les uns par rapport aux autres, de façon à ne faire varier la surface d'écoulement effective que des premières ou des secondes ouvertures, et de façon à faire varier simultanément la surface d'écoulement effective des premières et des secondes ouvertures» 25 33e préférence, l'élément cylindrique peut être monté rotatif par rapport aux éléments tubulaires. Le premier élément tubulaire jreut être fixe axialement, l'élément cylindrique et le second élément tubulaire étant mobiles axialement. 30 Les éléments tubulaires sont de préférence des manchons, mon tés autour de l'élément cylindrique, bien qu'ils puissent, si on le désire, être montés à l'intérieur de l'élément cylindrique. Les passages sont constitués, de préférence, par des ouvertures ménagées tant dans l'élément cylindrique que dans le premier 35 manchon, et en eommunication constante les unes avec les autres. 69 17195 2 2009414 Dans une autre forme de réalisatioh., l'élément cylindrique peut être ouvert à l'une de ses extrémités ou aux deux, 1*extrémité ouverte, ou les extrémités ouvertes, constituant alors lesdita passages. 5 Si on le désire, il peut y avoir une première ouverture et une seconde ouverture seulement. Sais, de préférence, il y a une série de premières ouvertures espacées angulairement les unes des autres, et une série de secondes ouvertures espacées angulairement les unes des autres. 10 De préférence,'la section transversale de la, ou des, premiè res ouvertures, est variable, axialement, dans le sens inverse de la variation de section de la, ou des, secondes ouvertures. Les premières et/ou les secondes ouvertures peuvent être de forme triangulaire, trapézoïdale eu parabolique. 15 Les premières et les secondes ouvertures peuvent être de di mensions et de forme identiques ou différentes. La distance axiale entre les extrémités correspondantes des premières et des secondes ouvertures est, de préférence, essentiellement égale à la distance axiale entre les extrémités correspon-20 dantes du premier et du second élément tubulaires, lesdites extrémités correspondantes pouvant obturer lesdites premières et secondes ouvertures, respectivement. Des moyens peuvent être prévus pour régler les positions axiales relatives des éléments cylindrique et tubulaires selon les 25 valeurs d'une pluralité de variables différentes* Des moyens peuvent aussi être paré vus pour faire varier la chute de pression du fluide lors de la traversée du dispositif de mesure, de façon à faire varier 1'écoulement.dans lesdites ouvertures, _ 30 L'invention concerne également un circuit de carburant de moteur à turbine à gaz équipé d*an dispositif .de mesure de fluide tel que défini ci-dessus. Le 'dessin, annexé, dômé, uniquement à. titre d'exemple, est r • une vue en coupe d#un dispositif de mesure, de fluide selon l»in-35 tion. 69 17195 5 2009414 Oe dispositif est Une partie d'un eireuit de carburant d'un moteur à turbine à gaz (non représenté)• H comprend un élément cylindrique 1, monté rotatif, et mobile'axialement ; cet élément est placé concentriquement dans deux manchons 2, 3, espacés, l'un 5 de l'autre, auxquels il est étroitement ajusté, le manchon 2 est fixe, angulairement et axialement. Le manchon 3» par contre, est monté rotatif, et est mobile axialement. Des organes actifs 4, 5, influencés respectivement par deux variables différentes (par exemple, la pression d'un compresseur et une vitesse de rotation), 10 déplacent axialement l'élément cylindrique 1 et le manchon 3, respectivement. Chacun des trois éléments 1, 2, 3 est donc mobile axialement par rapport à chacun des deux autres. L'élément cylindrique 1 est muni d*une série de premières ouvertures 7, espacées angulairement les unes des autres, et d'une 15 série de secondes ouvertures 8, également espacées angulairement les unes des autres, et espacées axialement des ouvertures 7, et en nombre égal à celles-ci. Toutes les ouvertures 7,8, sont de même forme, et leur section transversale varie axialement, celle des ouvertures 7 variant inversement de celle des ouvartures 8. 20 Dans le mode de réalisation représenté, chaque ouverture a la forme d'un triangle isoscèle, de base b et de hauteur a. Les ouvertures 7» 8, sont respectivement obturées par les extrémités adjacentes 10, 11, des manchons 2, 3, l'importance de cette obturation dépendant de la position axiale relative des 25 éléments 1, 2et 3« Ainsi qu'on le voit sur le dessin, représentant les divers éléments en position moyenne, les extrémités 10, 11, obturent les ouvertures 7 » 8, sur une distance de longueur axiale x. Ainsi que le montre également le dessin, la distance axiale 1 entre les extrémités 10, 11, des manchons 2, 3, est égale, ou peut 30 être essentiellement égale, à la distance axiale entre les extrémités correspondantes des ouvertures 7, 8, (par exemple, les extrémités gauches, sur le dessin). On comprendra donc que si le manchon 3 se déplace axialement, la surface d'écoulement effective des ouvertures 8 sera modifiée, 35 sans variation de la surface d'écoulement effective des ouvertures 69 17195 4 2009414 7, tandis que si l'élément cylindrique 1 se déplace axialement, la surface d'écoulement effective des ouvertures 7 et des ouvertures 8 sera modifiée simultanément. Des moyens, non représentés, sont prévus pour faire tourner 5 l'élément cylindrique 1 de façon à réduire le risque de blocage entre cet élément et les mandions 2, 3» . • l'élément cylindrique 1 est pourvu d'une pluralité de passages 12, espacés angulairement les uns des autres. A l'intérieur du manchon 2 se trouve une rainure annulaire 13, communiquant avec 10 un passage de sortie 14, en liaison constante avec les passages 12, quel que soit le déplacement axial, relatif entre l'élément cylindrique 1 et le manchon' 2. Un liquide ©u an fluide compressible peut done pénétrer à l'intérieur ôLe l'élément cylindrique 1, par les ouvertures 7, 8, et an sortir par les passages 12. Par 15 conséquent, les positions prises axialement par l'élément cylindrique 1 et par le manchon 3» sous l'influence des systèmes actifs 4, 5, réaliseront la mesure de cet écoulement de liquide. Des moyens g non représentés, variant selon une variable d'un fluidé, peuvent être prévus pour modifier la chute de pression 20 dans le dispositif de mesar© de fluide, de façon à faire varier l'écoulement par les ouvertures 7» S. Dans le mode de réalisation représenté sur le dessin, dans lequel les ouvertures 7, 8 sont triangulaires, et ont une longueur, expesée (a-x)s la surface exposée ouverte à l'écoulement de fluide 25 sera 1 ab -1 bar + 1 (a-x) b 2 2 a 2 a »b (a-x) •îl S est le nombre d'ouvertures dans chaque série d'ouvertures. Par conséquent, quand le manchon 3 se déplace d'une faible 30 distance xs à partir de sa position moyenne, la surface exposée sera essentiellement proportionnelle à (a-x). (1 - A, x) j ce ' ' a qui revient à dire que la variation^ exprimée en £ sera essentiellement proportionnelle à iôfescs pour toutes les valeurs de la sur-- face exposée« 35 Si on eipriiao ce qui précède de façon plue précise fflathémati- BAD ORIGINAL 69 17195 5 2009414 quement, nous aurons : Surface « Jl ab - 1 b x2 +1 (a - x - Ax)2 b] L2 2 a 2 aJ g, ab - bx2 + ab +bx2 - 2bx - 2b Ax + 2 b x Ax + b ( Ax) 2 L _ 2 Hb (a-x) j 1 - Ax + ( Ax) - [_ a 2a (a-x 2a(a-x) le dernier tenue entre, corchets est négligeable, sauf quand les ouvertures 7» 8, sont presque complètement obturées* 10 On comprendra que si, contrairement à la présente invention, les ouvertures 8 étaient rectangulaires, la variation effective serait proportionnelle à . .x. Si on le désire, au lieu de faire entrer le fluide par les ouvertures 7» 8, et sortir par les passages 12, le sens d'écoule-15 ment peut être inversé. En outre, le fluide s'écoulant peut pénétrer dans l'élément cylindrique 1 par les ouvertures 7». 8, et s'en échapper par une de ses extrémités ouvertes. Une autre possibilité est de remplacer les manchons 2, 3 par des éléments tubulaires montés concent ri quement dans l'élément cylindrique 1, et exacte-20 ment emboîtés dans celui-ci. Sur le dessin, on a représenté les ouvertures 7» 8, triangulaires, mais en pratique, leur forme dépendra du genre de mesure qu'on voudra effectuer. Par exemple, dans le cas décrit ci-dessus, où la surface 25 exposée des ouvertures 7*8, est proportionnelle au mouvement axial relatif, de façon qu'elle soit identique à celle qu'on obtiendrait avec des ouvertures rectangulaires, les ouvertures 8 doivent être triangulaires. Cependant, les ouvertures 7 pourraient être des trapèzes allant en s'amincissant dans le sens inverse 30 des ouvertures 8,. bien que ceci réduise l'étendue du réglage possible, et ne permette pas de répartir également l'écoulement entre les ouvertures 7» 8. Pour augmenter l'étendue du réglage, les ouvertures 8 peuvent être plus grandes que les ouvertures 7. De même, si la surface des ouvertures 7» 8, qui est Ouverte 35 à l'écoulement, doit être proportionnelle au carré du mouvement 69 17195 6 2009414 axial relatif, les ouvertures 8 devront avoir une forme parabolique. * En outre, si les ouvertures 7» 8, doivent être complètement obturées dans la position "zéro" du déplacement de l'élément ey-5 li.ndriq.ue 1, par axaple quand x = a, les ouvertures 8 doivent atteindre un point situé à l'extrémité "zéro" d'écoulement. Il est en fait possible de rendre la surface totale d'écoulement des ouvertures 7» 8 proportionnelle à n'importe quelle fonction, croissante et monotone, du déplacement. 10 On comprendra que la présente invention permet de mesurer des écoulements importants. Il est bien entendu que l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation représenté et décrit qui n'a été choisi qu'à titre d'exemple. 69 17195 7 2009414 BBYENDICASIORS 1°) Dispositif de mesure d'écoulement de fluides comprenant un élément cylindrique perforé, un premier et un second élément tubulaires espacés axialement l'un de l'autre, disposé •oncentri-5 quement à l'élément cylindrique, et s * emboîtant exactement avec lui, cet élément cylindrique et ces éléments tubulaires pouvant se déplacer axialement les uns par rapport aux autres, caractérisé en ce que l'élément cylindrique est muni de premières et de secondes ouvertures espacées axialement les unes des autres,, la section 10 transversale de chacune des ouvertures variant axialement, les premières et les secondes ouvertures étant faites pour être respectivement obturées par le premier et le second éléments tubulaires dans une mesure dépendant des positions axiales relatives des éléments cylindrique et tubulaires, et des passages que peut franchir 15 un fluide qui a pénétré dans l'élément cylindrique, ou est sur le point d'en sortir, par les premières et secondes ouvertures, les éléments cylindrique et tubulaires pouvant- se déplacer axialement les uns par rapport aux autres de façon à ne faire varier la surface d'écoulement effective que des premières ou des secondes ou-20 vertures, et de façon à faire varier simultanément la surface d'écoulement effective des premières et des secondes ouvertures, 2°) Dispositif de mesure d'écoulement de fluides selon la ' » * revendication 1, caractérisé en ce que l'élément cylindrique est ■enté rotatif par rapport aux éléments tubulaires® 25 5°) Dispositif de mesure d'écoulement de fluides selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le premier élément tubulaire est fixe axialement, l'élément cylindrique et le second élément tubulaire étant mobiles axialement « 4°) Dispositif de mesure d'écoulement de fluides selon une , s 30 quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les éléments tubulaires sont des manchons montés autour de l'élément cylindrique. 5®) Dispositif de mesure d'écoulement de fluides selon la • s revendication 4» caractérisé en ee que les passages comportent des 35 ouvertures ménagées tant dans l'élément cylindrique que le i è9 17195 8 2009414 premier manchon, et en communication constante les unes avec les autres. 6°) Dispositif de mesure d'écoulement de fluides selon une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par une 5 pluralité de premières ouvertures espacées angulairement les unes des autres et une pluralité de secondes ouvertures également espacées angulairement les unes des autres. 7°) Dispositif de mesure d'écoulement de fluides selon une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que 10 la section transversale de la, ou des, premières ouvertures varie axialement dans le sens inverse de la variation de seetion de la, ou des, secondes ouvertures.- 8e) Dispositif de mesure d'écoulement de fluides selon une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que 15 les premières et/ou les secondes ouvertures sont triangulaires. 9°) Dispositif de mesure d'écoulement de fluides selon une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les premières et les secondes ouvertures sont de dimensions et de forme identiques® 20 10°) Dispositif de me sur o d'écoulement de fluides selon line quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la distance axiale entre les extrémités correspondantes des premières et de3 secondes ouvertures est essentiellement égale à la distance axiale entre les extrémités correspondantes du premier et 25 du second élément tubulaire s3 lesdites extrémités correspondantes pouvant obturer lesdites premières et secondes ouvertures, respectivement. 11®) Dispositif de mesure d'éouclement d© fluides selon une quelconque"des revendications précédente», caractérisé par des 30 moyens pour régler les positions axiales relatives des éléments cylindrique et tubulaires, selon les valeurs d'une pluralité de variables différentes. 12°) Dispositif de mesure d'écoulement de fluides selon une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par des m©— 35 yeils pour faire vaïâer la ehute de pression du fluide dans sa traversée dudit dispositif, de façon à faire varier l'écoulement dans lesdites ©avertursso. 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