Brevet FR2119993A1 — publié le 19720811

- 1 - 2119993 la présente invention concerne tin débitmètre pour des fluides, ce diamètre comportant un fluidistor ayant deux chambres de commande. On connaît déjà tui grand nombre de dispositifs 5 pour mesurer le débit d'un fluide. On connaît en particulier des dispositifs reposant sur le principe d'une roue tournante placée dans le fluide et dont on détermine la rotation. Cette lecture est convertie pour donner le débit. Il est évident que de tels dispositifs ne sont pas seulement onéreux à fabriquer mais néces— 10 sitent un entretien constant. \ On connaît également un dispositif pour mesurer le débit d'un fluide «Ge dispositif utilise une plaque munie d'un orifice', placée dans une conduite et on détermine la différence de pression de part et d'autre de l'orifice. Un dispositif 15 n'utilise aucun organe mobile logé dans la conduite. Toutefois, il présente l'inconvénient que la différence de pression n'est pas une fonction linéaire du débit et il faut déployer un effort considérable pour corriger le calibrage. la présente invention a pour but de remédier 20 à ces inconvénients et se propose de créer un débitmètre utilisant Tin fluidistor à deux chambres de commande. la présente invention repose sur le fait que dans le cas où deux conduites de guidage de deux chambres de commande sont reliées par une conduite ou analogue, le fluide 25 passant par le fluidistor, est basculé par jets, alternativement, par l'une ou l'autre des chambres de commande. On a en outre constaté que dans le cas où il s'agit d'un fluide incom>~ pressible, la fréquence de basculement ou de commutation est directement proportionnelle au débit, et cela dans une grande 30 plage de mesure. A cet effet, la présente invention concerne un débitmètre caractérisé en ce que les deux conduites de commande des chambres de commande sont reliées l'une à l'autre, pour faire agir alternativement le fluide sur la première 35 puis la seconde chambre de commande et cette conduite est reliée à une unité d'enregistrement pour détecter la fréquence de pulsations du fluide et mesurer la vitesse du fluide qui est une fonction de cette fréquence. la présente invention sera décrite plus en 40 détails à l'aide du dessin annexé qui est une coupe d'un ' COPY 71 46020 - 2 - 2119993 fluidistor selon l'invention. Le dessin annexé montre un dispositif pour la mesure du débit d'un fluide pénétrant par l'orifice d'entrée 1 d'un fluidistor ayant deux chambres de commande 2 et 3. Entre 5 l'orifice d'entrée 1 et les chambres de commande 2 et 3 se trouve une plaque 4 définissant un orifice. Cette plaque a une très faible épaisseur dans la direction de l'écoulement du fluide, le fluidistor comporte deux orifices de sortie 5 et 6. le fluide doit passer par l'un de ces orifices en fonction de la pression 10 régnant dans la chambre de contact ou la chambre vortex 2, 3 respectives. Cela sera démontré et écrit plus en détails lors de la description du mode de fonctionnement, la chambre de commande 2 comporte une conduite de commande 2a et la chambre de commande 3 une conduite de commande 3a« les conduites de 15 commande 2a et 3a peuvent également être appelées conduites-guides car leur rôle est de guider le fluide vers l'orifice de sortie correspondant 5 ou 6. les deux conduites de commande ou conduites de guidage sont cependant reliées l'une à l'autre à l'aide d'une conduite 7 qui est représentée dans le dessin. 20 Cette conduite 7 est reliée à une autre conduite 7a qui va vers une unité d'enregistrement 8. Cette unité d'enregistrement 8 est destinée à détecter la fréquence pulsatoire du fluide et-à déterminer la vitesse wv" du fluide en fonction de cette fréquence pulsatoire. 25 l'unité d'enregistrement 8 peut être réalisée de diverses façons sans toutefois sortir du cadre de l'invention. Cependant» il faut noter qu'au lieu du conduit supplémentaire 7a il est possible de déceler les variations de pression dans le tube 7, directement soit mécaniquement soit électriquement et 30 de transmettre ces variations par transmission électrique à l'unité d'enregistrement 8'. Il est égàLement possible de relier l'unité d'enregistrement 8 à l'un des orifices de sortie 5 ou 6 ou à tout autre endroit du fluidistor, où il y a des variations de pression en fonction de la fréquence pulsatoire du fluide ou 35 des variations liées à cette fréquence. l'unité d'enregistrement 8 peut également comporter des dispositifs pour multiplier le débit lu suivant la surface transversale du tuyau, afin d'avoir ainsi une lecture de l'écoulement. 40 Pour effectuer une mesure à l'aide d'un ?1 46020 - 3 - 2119993 dispositif selon la présente invention , il est ëvantageux de faire ces mesures dans "une zone de débit du fluide telle, que le débit du fluide soit directement proportionnel à la fréquence de commutation» Bans les cas où il s1 agit d'un fluide incourpres— 5 sible tel qu'un liquide, la limite inférieure de cette zone est juste au-dessus du débit le plus faible pour lequel ©n a un effet de fluidistor. la limite supérieure est probablement tellement élevée que les forces d'inertie agissant sur le fluide sont si grandes que ce fluide ne peut être commandé par le 10 fluidistor. Dans le cas où il s'agit de mesurer un fluide compressible, il peut être nécessaire d'introduire dès facteurs de correction dans l'unité d'enregistrement 8. lorsque cet enregistrement se fait par des moyens électriques, il est facile d'introduire ces facteurs de correction, la seule raison pour 15 laquelle on introduit un facteur de correction est d'assurer que le signal de sortie de l'unité d'enregistrement S sera linéaire par rapport au débit» Dans le cadre de la présente invention, 3a, réalisation du fluidistor n'est pas critique et son mode 20 de réalisation peut être choisi en fonction du champ d'application et des fluides utilisés, le dessin annexé représente un fluidistor flaTiPi lequel le rapport l/¥ est voisin de l'imite. .Mais ce rapport peut également varier sans difficulté entre0,8 et 5. la valeur proposée pour le rapport 33/1 est approximativement de 25 0,2. Ce rapport peut également être modifié et cela âe préférence flans la zone comprise entre 0,05 et 1,0» î>our"le rapport T/V, 1* exemple de réalisation correspond à une valeur approximative de 0,5. Cette valeur peut être modifiée' de préfé-30 ranee flaira la zone comprise entre 0,1 et 1,0, Dans ce dernier ©as, Dn peut' également avoir un rapport supérieur à 1,0» ïour l'angle $ on peut avoir une unité asservie si la. valeur varie entre 1ÛS et 45°. Il faut se rappeler qu'en fonction des zones de valeurs défini es ci-dessus, il ne f aut pas jque le fluidistor ait des 35 valeurs de rapport se trouvait toutes à 2a limite supérieure-ou à la limite inférieure. H faut que les valeurs ci-dessus soient adaptées aux conditions d'utilisation du fluidistor. le dispositif décrit ci-dessus fonctionne comme indiqué ci-après. Si l'on admet qu'un fluide pénètre 40 p^r l'orifice d'entrée 1, il s'écoule tout d'abord en ligne droite 71 46020 - 4 - 2119993 à travers le fluidistor, et la moitié du débit passe par l'orifice de sortie 5 alors que l'autre moitié passe par l'orifice de sortie 6. Toutefois il s'agit là d'une condition de fonctionnement installe et l'effet de jet de la veine principale sur le fluide 5 environnant, en aval de la plaque 4 munie de l'orifice, provoque immédiatement un vide dans la chambre 3 si bien que le jet principal passe par l'orifice 6, Pendant cette période, pour laquelle la veine principale passe de la position centrale vers l'orifice de sortie 6, le vide régnant dans la chambre 3 augmente 10 progressivement et atteint le maximum lorsque la courbure de la veine principale est la plus grande. Comme le vide est plus grand dans la chambre 3 que dans la chambre 2, un débit de commande passe de la chambre 2 à la chambre 3 et supprime le vide. La veine principale passe alors vers l'autre orifice de sortie etc. 15 La géométrie du fluidistor doit être telle qu'il y ait un déplacement de phase entre le changement de direction de la veine principale et le changement de direction dans le tuyau reliant les chambres de commande. Cela signifie qu'il faut du temps jour que la veine principale passe de l'orifice de sortie 6 à l'orifi-20 ce de sortie 5, avant que le débit dans le tube de liaison puisse changer de direction. Cela est dû aux forces d'inertie agissant sur le fluide dans le tube de liaison. Il y a ainsi une pulsation dans le fluide et la fréquence de cette pulsation, comme indiqué ci-dessus est proportionnelle ou pratiquement proportionnelle 25 au débit. Le dispositif décrit ci-dessus peut s'utiliser avantageusement pour toutes les applications où l'on veut mesurer le débit d'un fluiçle et dans les cas où l'unité d'enregistrement permet d'indiquer la vitesse en noeuds, le dispositif 30 peut s'utiliser facilement pour mesurer la vitesse d'un navire. Pour l'utilisation pratique de présente invaition, il vaut mieux réunir les deux conduites de sortie du fluidistor, en aval des chambres 2 et 3 si bien que l'on peut mesurer la vitesse ■ ou le débit du fluide dans n'importe quelle conduite. 35 Suivant une variante de l'invention, la conduite 7 peut comporter deux diaphragmes situés à une distance l'un de l'autre, telle qu'ils définissent un volume séparé du fluide. On peut passer un aimant permanent dans ce volume pour commander un contact reed, voisin de ce volume. On peut 40 également monter un anémomètre à câble chaud dans cette 71 46020 «a» Ç ** 2119993 conduite 7, pour déceler la pulsation'. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus et représentés pour lesquels on pourra prévoir d'autres variantes de réalisation sans pour cela sortir du cadre de l'invention. 71 ^6020 - 6 - 2119993 REYEKDIQAIIONS 1°i Débitmètre pour des fluides du type comportant un fluidistor à deux chambres de commande, débitmètre caractérisé en ce que les deux conduites de coTOnan.de sont reliées 5 l'une à l'autre, pour faire agir alternativement le fluide sur la première puis la seconde chambre de commande et cette conduite est reliée à une unité d'enregistrement pour détecter la fréquence de pulsations du fluide et mesurer la vitesse du fluide qui est une fonction de cette fréquence. 10 2°/ Débitmètre selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'unité d'enregistrement est reliée à au moins l'une des chambres de commande ou à la conduite de commande reliant ces deux chambres. 3°/ Débitmètre selon l'une quelconque des 15 revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'unité d'enregistrement est reliée à l'un des orifices de sortie du fluidistor. 4°/ Débitmètre selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'unité d'enregistrement comporte des dispositifs de multiplication du débit lu 20 suivant la surface de coupe transversale de la conduite, pour permettre la lecture du débit; 5°/ Débitmètre selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'on mesure le fluide dans une zone de valeurs de débit pour lesquelles celui-ci est 25 directement proportionnel à la fréquence pulsatoire. 6°/ Débitmètre selon la revendication 5, caractérisé en ce que la limite inférieure de la dite zone pour tua fluide incompressible est immédiatement au-dessus du débit le plus faible pour lequel il y a un effet fluidistor. 30 7°/ Débitmètre selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'unité d'enregistrement indique la vitesse du fluide en noeuds. 8°/ Débitmètre selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les conduites de 35 sortie du fluidistor sont reliées l'une à l'autre en aval des deux chambres de mesure de la vitesse ou du débit, permettant le montage du débitmètre dans n'importe quelle conduite. 9°/ Débitmètre pour un fluide s*écoulant à travers un fluidistor, ce fluidistor comportant deux chambres 40 de commande dont chacune correspond à une direction de sortie 71 46Û2G -74 2119993 les chambres âe commande étant reliées l'une à l1 autre pour former un fluidistor oscillant dont la fréquence est proportionnelle au débit, dans une plage de débits située directement au-dessus du débit le plus faible pour lequel il y a un effet 5 fluidistor, l'ensemble comportant également une unité d'enregis-tement pour détecter la fréquence oscillatoire et la convertir en débit» débitmètre caractérisé en ce que la partie rétrécie du fluidistor est constituée par un orifice dans une plaque, cette plaque ayant une faible épaisseur dans la direction de 10 la veine principale du fluide, et elle est en équerre par rapport à cette direction,- cette plaque étant positionnée dans • le plan où la veine de fluide change de direction, les surfaces latérales de la plaque à orifices, situées en amont, formant un grand angle, de préférence 90° par rapport à 1^ direction 15 d'écoulement de la veine principale du fluide à travers l'orifice d'entrée, et suivant l'axe longitudinal de cet orifice d'entrée. 10°/ Débitmètre selon la revendication 9, caractérisé en ce que le rapport de la distance entre la plaque à orifices et le. bord de 3a chambre de commande, située en re-20 gard de cette plaque, par rapport à la distance entre les bords de la plaque à orifices est de l'ordre de 0,8 — 5» 11°/ Débitmètre selon l'une quelconque des revendications 9 et 10, caractérisé en ce que le rapport de la distance entre les bords de la plaque comportant l'orifice, en 25 saillie dans la conduite, en-desBons de 3a surface ou du point de la chambre de contrôle, en regard de la plaque, par rapport à la distance comprise entre la plaque et la surface de la chambre de contrôle en regard de la plaque, est compris entre 0,05 et 1, 30 12°/ Débitmètre selon la revendication 9, caractérisé en ce que le rapport dejla distance entre 1» intérieur de la conduite et les bords de 3a plaque comportant l'orifice, par rapport à la distance - entre les bords de 3a plaque est compris entre 0,1 et 1 en pouvant légèrement dépas-35 ser l'unité» 13°/ Débitmètre selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que l'orifice de sortie définit un angle de l'ordre de 10 â 45® par rapport â 3a direction de la veine principale dans l'orifice d'entrée» 40 71 46020 - 8 - 2119993 14°/ Débitmètre selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que l'unité d*enregistraient est branchée pour détecter les variations de pression flan» le tuyau de liaison. 15°/ Débitmètre selon l'une quelconque des revendications 1 à 14f caractérisé en ce que l'unité d'enregistrement est reliée à au moins l'un des orifices de sortie.