Brevet FR2081206A1 — publié le 19711203

L'invention est relative aux installations de mesure comportant des appareils branchés sur une conduite de fluide et vise des per fectionnements permettant notamment d'améliorer la tenue mécanique et les possibilités métrologiques de ces appareils lorsque'elles sont altérées par la présence, dans ce fluide, de vibrations ou de pulsations acoustiques. On sait en effet que l'existence de vibrations acoustiques dans une conduite de fluide, et notamment une conduite de gaz industriel ou domestique, vibrations émises par exemple par une station de compression en service sur cette conduite, rend difficile, voire impossible, l'exploitation de divers appareils utilisés sur la conduite. C'est ainsi que, di.i fqit de l'élévation croissante des niveaux de pression, par exemple à 60 bars, le comportement des divers appareils utilisés nour la mesure du débit et la détermination du comp- tage de gaz se trouve altéré sous l'effet des pulsations aconstiques, Plus précisément, il peut en résulter : - soit la perte de qualités métrologiques des organes déprimogènes (diaphragmes, venturis, tuyeres...) ou meme leur déformation permanente (diaphragmes) - soit la mauvaise tenue mécanique des compteurs à pistons rotatifs... La présente invention a pour objet de pallier ces inconvénients en prévoyant des moyens destinés à atténuer l'effet des vibrations acoustiques perturbatrices. T'installation, suivant l'invention, est caractérisée en ce que, en vue d protéger les appareils cotre las effets des vibrations acoustiques transmises par le fluide, au moins un résonateur du type de Helmholtz est disposé entre les appareils, à proximité de ceux-ci, et a source de vibrations, ledit résonateur ayant son col ddbouchant dans la conduite et étant dimensionné de façon à absorber une bande de frequence encadrant la fréquence de la source de vibrations. Outre l'effet d'atténuation des vibrations indésirables, la présence de résonateurs branchés sur une conduite a encore l'avanta- ge de n'introduire aucune perte de charge supplémentaire appréciable, ce qui n'est pas le eas des dispositifs protecteurs branchés directement en série sur la conduite. Par résonateur du type de Helmholtz, on entend un système acoustique résonnant constitué et défini a) par un col, de section s et de longueur 1 , ou encore 1' = 1 + 0,96#s (avec correction évent@elle d'un effet d'embouchure), b) par un volume V les formes du col et du volume nouvant être modifiées pourvu que 1' et V restent constants. Connaissant le spectre de fréquence et 11 origine de la source de vibrations, i7 est alors possible-de disposer sur la conduite un ou plusieurs résonateurs jouant le rôle de filtres acoustiques, convenablement dimensionnés et accordés pour atténuer, suivant une loi déterminée, les pulsations perturbatrices transmises par le fluide et protéger les appareils contre celles-ci. T'invention sera mieux comprises en se référant à la description suivante et au dessin annexé, représentant, à titre d'exemples non limitatifs, divers modes de mise en oeuvre de l'invention. Sur ce dessin les fig. -1 à 3 représentent schématiquement des exemples de résonateurs utilisables conformément à l'invention les fig. 4 à 7 , divers modes de branchement de tels résonateurs dans une installation suivant-l'invention. Sur les fig. 1 à 3 , on voit différents exemples de résonateurs du type Helmholtz 10 constitués par une chambre 11 de volume V reliée à la conduite 17 par un col 12 de section s et de longueur 1 , ou encore 1' = 1 + 0,96#s avec correction éventuelle d'embou chure, et # = s/1' désignant la "longueur réduite du col". Les formes à la fois du col 12 et de la chambre 11 peuvent alors être modifiées à condition que 1' et V restent constants. Il est aussi commode d'introduire le paramètre oil s désigne la section de la conduite 13 On saint que, dans ces conditions, un résonateur de ce type absorbe les fréquences de la conduite sur laquelle son col est bran ohé, autour d'une fréquence avec C désignant la vitesse du- son dans le fluide.Plus précisément, dans une bande de fréquences encadrant f0 de fo @ @ @ x étant une constante, les vibrations sont atténuées dans le rapport A pour les pressions, dans le ranport A2 nour les puissances, A vérifiant la relation A partir des relations précédentes (1), (2), (3) la loi d'atté- nutation d'un tel résonateur en fonction de la fréquence f peut être mise sous la forme G (f), et de même, celles d'autres résonateurs de même type, sous la forme G1 (f), G2 (f), etc. Ces derniers peuvent avoi@ la même fréquence fondamentale fo ou avoir des fréquences fondamentales différentes fol , fo2 , etc. Lorsquton associe ces différents résonateurs à proximité les uns des autres sur une même conduite, l'atténuation globale Ag obtenue est Ag = G (f) x G1 (f) x G2 (f) x On a constaté expérimentalement qu'un ensem@le de tels résonnteurs brarchés sur une @@@duite d@ fl@ide entr@ les sou@@es de v@- brations po@@ent @xiste@ sur @@lle-ci et les appareils à protéger absorbe de façon très efficace les vibrations selon les lois d'atténuation précédentes. Les fig. 4 et 5 montrent des exemples de branchement sur la conduite 13 d'un résonateur 10 , ou de deux résonateurs 10 , 101 du type de Helmholtz en alors et à proximité des appareils a protéger 15 , lorsque la source de vibrations est elle-même en amont de ces appareils, le sens d'écoulement du fluide étant indiqué par la flèche. A la fig. 6 , la source de vibration étant supposée en aval des appareils 15 , le résonateur 10 est, lui aussi, dispose en aval à proximité de ceux-ci. La fig. 7 envisage le cas de so@rces do vibrations existant à la fois en amont et en aval des appareils 15 où deux paires de résonateurs 10 , 101 et 102 , 103 sont branchées respectivement de part et d'autre des appareils à protéger 15 . L'expérience montre que, lorsque les appareils 15 sont des appareils de mesure de débit tels que ceux indiqués précédemment, leurs qualités métrologiques et leur tenue mécanique sont pratiquement inaltérées par suite de la forte atténuation, introduite par la présence des résonatears, des efforts vibratoires auxquels ils seraient soumis en leur absence. Tin autre avantage des résonateurs de ce type est enfin de ne pas provoquer d'augmentation sensible de perte de @harge au sein de l'écoulement. L'invention est notamment applicable aux cond@ites de gaz à haute pression. REVENDICATIONS Installation comportant des appareils branchés sur une conduite de fluide, caractérisée on ce-que, en vue de protéger ces appa reils contre l'effet de vibrations acoustiques transmises par le fluide à partir d'une source, au moins un résonateur du type de Helmholtz est disposé entre les appareils, ? proximité de ceux-ci, et a source de vibrations, ledit résonateur ayant son col débouchant dans la conduite et étant dimensionné de façon à absorber une bande de fréquence encadrant la fréquence de la source de vibrations;