Brevet FR2173638A1 — publié le 19731012

La présente invention a pour objet des perfectionnements à un dispositif de mesure de la vitesse d'un fluide du type comportant un organe à forme d'aile placé dans le courant fluide et guidé dans une direction transversale au courant de fluide.I)ans cette direction la position de l'aile est déterminée par la résultante des forces de poussée qui est proportionnelle à la vitesse, et est reperée et utilisée pour la mesure. Le dispositif selon l'invention peut titre utilisé pour détecter la survitesse ( au delà d'une valeur de consigne) d'un fluide, ou encore pour la mesure de la vitesse d'un fluide, comprise dans une plage continue de valeurs. Il s'appliaue notamment à la mesure de vitesse d'un liquide en pression dans une conduite. On connatt déjà un dispositif de ce genre, décrit dans le brevet français lèll2.035 et qui a pour but de détecter la survitesse d'un fluide. Ce type d'appareil présente des inconvénients non négligeables. En effet, l'aile plongée dans le fluide ne peut subir que des translations. Or, pour certains types d'écoulements les vecteurs vitesses ne sont pas toujours parallèles à l'axe de la conduite sur laquelle est montée le dispositif. Ces variations de l'angle d'incidence du courant avec l'aile altèrent la précision des mesures. Par ailleurs ce dispositif ne comporte aucun moyen évitant que des corps en suspension dans le liquide n'accroche les organes immergés. En outre, le dispositif de guidage de l'aile présente certains inconvénients. le dispositif selon l'invention remédie aux inconvénients précédents. Selon l'invention, le dispositif de mesure de vitesse comporte un organe à profil d'aile qui est plongé dans le fluide et est incliné par rapport à la direction du courant et est d'autre part guidé dans une direction selon laquelle il est susceptible de se déplacer axialement et autour de laquelle il est susceptible d'effectuer des rotations et comporte une dérive dont le plan de symétrie passe par une section droite de l'aile et la dite direction de guidage. Selon une autre caractéristique de l'invention le guidage de l'organe plongé dans le fluide est assuré par un arbre cylindrique lié au dit organe, guidé par l'intermédiaire d'unie glissière cylindrique comportant des éléments de roulement.Selon une autre caractéristique, le dispositif, pour assurer l'étanchéité et l'amortissement, est caractérisé par le fait qu'il comporte en combinaison une membrane élastique et souple au contact du fluide, filée de façon étanche sur l'arbre mobile de guidage et sur le corps fixe dans lequel est disposée la glissière, la chambre ainsi formée comportant un fluide incompressible. Un des objets de l'invention est d'améliorer la préci~ sion de la mesure. En effet, le profil à forme d'aile est susceptible d'effectuer de légères rotations autour de l'axe de guidage en translation, le bord d'attaaue étant constamment maintenu par la dérive en position normale à la direction de la vitesse du fluide. Un autre objet de l'invention est d'éviter l'accrochage > l'crgane immergé, de corps flottants en suspension dans le liquide qui ont pour effet de fausser les mesures. En raison du montage de l'ensemble aile-dérive, en effet, lorsqu'un corps flottant s'accroche à cet ensemble, celui-ci pivote légèrement ce qui a pour résultat de décrocher le corps flottant, ltensemble aile-dérive revenant ensuite en position normale. Ce résultat est renforcé par la forme en delta de 11aile. Un autre résultat de l'invention es t que l'ensemble aile-dérive ne nécessite qu'un guidage axial et non radial donné par une glissière cylindrique, le positionnement de l'aile étant néanmoins assuré grâce à la dérive. Cette glissière cylindrique qui peut comporter des éléments de roulement donne au dispositif une conception mécanique simplex L'invention va maintenant entre décrite avec plus de détails en se référant à un mode de réalisation donné à titre d'exemple et représenté sur le dessin annexé. La figure unique est une vue schématique en coupe d'un dispositif selon l'invention, monté sur une conduite véhiculant un fluide Le dispositif de mesure est supporté par un boitier 1 s'adaptant par l'intermédiaire d'une bride sur la conduite 2 de fluide. Ce conduit 2 est parcouru par un fluide dans le sens de la flèche 3. Le dispositif comporte un organe 4 placé dans le courant formé d'une aile 41 et d'une dérive 42 et qui est soutenu par un bras 5 cylindrique guidé dans la glissière cylindrique 6 disposée dans le corps 7 solidaire du boitier 1. Comme représenté sur la figure, l'aile de type delta (bord d'attaque en forme de V) est inclinée de manière que la résultante R des forces de poussée ten dent à déplacer l'organe 4 dans 1 1axe de la glissière sous l'effet des variations de vitesse du fluide. Du fait que d'une part l'organe 4 en plus des translations selon l'axe de la glissière 6 peut subir de légers mouvements de rotation et que a'autre part la forme de l'aile 41 est de type delta, il résulte que les corps flottants ne peuvent s'accrocher.Un corps flottant qui s'accrocherait momentanément sur un côté de l'aile 41 ferait pivoter l'organe 4 aui, après décrochage du corps flottant, reprendrait sa position sous l'influence de la dérive 42. Sn outre, pour dévier les corps flottants, le dispositif peut comporter un déflecteur 8 solidaire du boitier 1 et positionné dans le plan de l'-rbre 5 et de la canalisation 2. L'axe de la glissière 6 est incliné de préférence dans le sens de la résultante R des efforts de poussée appliqués à l'organe 4 calculé pour la vitesse moyenne du fluide, de manière à éviter les effets de l'effort de trainée T. l'effort R appliqué à l'organe 4 est équilibré par un élément quelconque donnant un effort antagoniste. Cet effort peut entre donné par un ressort 9 prenant appui sur le bouchon 10 fermant le corps 7 et/ou par un lest disposé dans un logement 51 ménagé dans l'arbre 5. La position de l'organe 4 selon l'axe de la glissière qui est déterminée par la vitesse du fluide, est repérée par un organe de détection quelconque 11 actionné par une tige 12 solidaire de l'arbre 5. Cet organe de détection peut être par exemple un contact électrique pour l'utilisation du dispositif comme détecteur de survitesse ou un capteur de déplacement du type inductif ou un manostat pour l'utilisation du dispositif comme appareil de mesure. Une membrane souple et élastique 13 au contact du fluide ferme le point circulaire entre l'arbre 5 et le corps 7 de manière à assurer l'étanchéité. Cette membrane forme une capacité annulaire inférieure 14 remplie d'un fluide incompressible. Cette disposition a pour effet d'amortir les déplacements de l'organe 4 dus aux pulsations de la vitesse, ces déplacements étant alors amortis par modification du volume de la capacité 14. De manière à renforcer ce résultat,la capacité supérieure 15 peut égaleiilent contenir le fluide incompressible, un orifice calibré 16 mettant en conmunication la dite capacité supérieure avec la capacité inférieure 140 Bien entendu, l'invention ne se limite pas aux détails du mode de réalisation qui vient autre décrit. On pourrait modifier les formes de l'aile 41 ou bien la remplacer par un organe quelcon ue de portance analogue (par exemple section 41 bras 5)0 les dépla cernent s de l'organe 4 peuvent être détectés par déplacement d'un index devant une écnelle graduée. Enfin étant donné aue l'organe 4 peut pivoter, le dispositif, moyennant ouelques modifications mineures, peut être utilisé pour des mesures sur une canalisation dans laquelle le fluide circule dans les deux sens (canalisation permettant le vidage ou remplissage d'un réservoir par exemple). REVENDI CATIONS 10 - Dispositif de mesure de vitesse d'un fluide comportant - un corps susceptible d'hêtre fixé sur la conduite véhiculant le fluide, - un organe à profil d'aile plongé, avec une inclinaison dans la veine fluide guidé dans le corps, caractérisé par le fait qu'il comporte en combinaison avec les élé ments-précédents : - des moyens de guidage en translation et rotation, avec un faible frottement, de l'organe à profil d'aile, par rapport au corps, - une dérive solidaire du profil d'aile, et dont le plan de symétrie passe par une section droite de l'aile et le dit axe de guidage. 20 - Dispositif de mesure de vitesse d'un fluide selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le guidage de l'organe plongé dans le fluide est assuré par un arbre cylindrique lié audit organe, guidé par l'intermédi-aire d'une glissière cylindrique comportant des éléments de roulement. 30 - Dispositif de mesure de vitesse d'un fluide selon les revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que l'aile est du type delta. 40 - Dispositif de mesure de vitesse d'un fluide selon l'une des revendications précédentes comprenant une membrane souple d'étanchéité au contact du fluide, fixée d'une façon étanche d'une part sur l'arbre mobile de guidage et d'autre part sur le corps fixe, caractérisé par le fait que la chambre annulaire formée par la membrane, élastique, est remplie d'un fluide incompressible amortissant les déplacements de l'arbre et de l'organe immergé. 50 - Dispositif de mesure de vitesse selon l'une des revendications précédentes comportant une dérive fixe en amont de l'organe plongé dans le fluide, caractérisé par le fait que le plan de la dérive passe par l'axe de guidage de l'organe immergé. 60 - Dispositif de mesure de vitesse selon l'une des revendications pré & dentes caractérisé par le fait que l'axe de guidage de l'organe immergé est positionné sensiblement dans la direction de la résultante des forces de poussée appliquées audit organe, déterminée pour la moyenne de la plage des vitesses mesurées par le dispositif.