Brevet FR2160698A1 — publié le 19730706

La présente invention concerne un appareil de mesure de débit du type comprenant un conduit tubulaire coudé à deux prises manomètriques situées dans le plan de la courbure et de part et d'autre de l'axe du conduit. I1 est classique pour mesurer un débit, d'utiliser un conduit tubulaire coudé de section cylindrique avec, en se référant à la figure 1, deux prises de mesure des pressions à l'extra dos A et à l'intra dos B. le débit peut alors Btre calculé en fonction des caractéristiques géométriques de la courbe et de la différence des pressions au point À et B. la relation utilisée pratiquement pour calculer le débit estde la forme avec h : différence des pressions entre A et B, R : rayon de courbure du conduit, D : diamètre du conduit. L'expression du débit donné par la formule précédente, résulte de quelques approximations et, de ce fait, la détermination du débit est entachée d'erreurs. En fait, le calcul exact résulte d'une intégration qui ne peut donner la formule précédente que Si le rapport du carré de la vitesse au rayon de courbure reste égale à une constante en tout point de la section droite A B.Or les vitesses croissent progressivement du point B vers le point A, cette répartition des vitesses étant fonction dtun grand nombre de paramètres et notamment du rapport R.Cette D méthode de calcul du débit mdme approchée ne tient pas compte d'autre part du paramètre temps. En réalité, tout mouvement turbulent ignore une telle simplification. En effet, l'écoulement est hautement pulsatoire et les vitesses varient constamment en grandeur et direction. La vitesse étant variable en fonction du temps, il en est de même des pressions aux points A et B. La mesure de la différence de pression entre ces deux prises se présente dès lors comme très délicate, en tout cas discutable et la précision de la mesure du débit s'en trouve, par conséquent, abaissée.Cette méthode de détermination du débit présente aussi des inconvénients qui résultent du fait que la pression mesurée à la prise 3, qui est la plus faible des deux pressions mesurées, peut descendre en dessous de la pression atmosphériaue. Il en résulte notamment le dégagement des gaz dissous dans le liquide ce qui fausse, ou rend plus difficile, le captage de la pression au point B Gn peut aussi observer une tendance à une aspiration d'air par la prise B du fait de la dépression, etc. Pour les courbes à R/D faibles, il est impossible d'éviter un décollement de la veine sur l'intra dos et alors tous les inconvénients cités staggravent considérablement. En tenant compte de tous les inconvénients précédents, on peut conclure qu'une mesure de débit utilisant une courbe normale à deux prises manomètriques est d'une précision fort médiocre. On estime généralement que le débit obtenu par cette méthode n'est connu qu'à plus ou moins 6 % environ et c'est la raison pour laquelle cette méthode ne s'est pas répandue dans l'industrie. L'appareil de mesure suivant l'invention permet de diminuer ces inconvénients0 Dans celui-ci en effet le conduit tubulaire coudé utilisé en combinaison avec les prises de pression et l'appareil de mesure de la pression différentielle, offre une répartition plus uniforme des vitesses et la formule indiquée précédemment s'applique mieux La paroi située du côté de la concavité de ce conduit suit sensiblement le profil hydraulique de la veine vive du fluide, et le décollement de la veine sur l'intra dos est alors évité, la pression au point B pouvant difficilement tomber au-dessous de la pression atmosphérique. Enfin, et ctest l'essentiel, l'amplitude des variations des composantes pulsatoires de la vitesse est très petite par rapport à celle afférente à une courbe ordinaire.Elle serait de l'ordre de 10 '/a de celle d'un conduit tubulaire ordinaire. Pour ces différentes raisons le débit calculé à partir d'un appareil selon l'invention est obtenu avec une précision bien meilleure que celle relative à la méthode connue. Une précision de plus ou moins 2 % environ peut être obtenue facilement si la surface intérieure du coude garde un poli suffisant, L'appareil de mesure de débit conforme à l'invention comporte un conduit tubulaire coudé de section constante, à entrée et sortie circulaires, dont les sections intermédiaires sont telles que leurs dimensions dans le plan de courbure diminuent progressivement à partir de la section d'entrée jusqu'à une section intermédiaire à partir de laquelle elles enveloppent des génératrices sensiblement rectilignes jusqu'à la section de sortie, les dimensions transversales évoluant inversement, et qui comportent deux prises ménagées en opposition dans l'intra dos et l'extra dos au niveau du plan de courbure et connectées à un manomètre différentiel qui mesure une pression proportionnelle au carré du débit. L'invention va maintenant être décrite avec plus de détails, en se référant à un mode de réalisation donné à titre d'exemple et représenté sur la figure 2 annexée. L'appareil de mesure de débit objet de l'invention est raccordé par des brides à une canalisation amont 2 et à une canalisation aval 3o Il comporte une canalisation tubulaire coudée 1, représentée partiellement en coupe selon le plan de courbure, et dont la forme d'lune part suit la contraction ae la veine fluide qui se produit dans un coude, de façon à ce qu'il nty ait pas de décollement de la veine avec la paroi et d'autre part maintient une section constante de manière à conserver une vitesse constante dans le coude, Pour réaliser le profil hydraulique de la veine, le coude 1 suit, dans le plan de courbure, les génératrices il et 12 dont l'écartement diminue en allant de la section d'amont Se jusqu'à une section intermédiaire de largeur minimum repère Si sur la figure, à partir de laquelle elles se raccordent par des portions sensiblement rectilignes, à la section aval aval Ss. Les sections amont Se et/Ss sont circulaires. Les surfaces intermédiaires sont égales aux surfaces desdites sections amont et aval, la section intermédiaire Si de largeur minimum possédant la hauteur maximum.Les prises de pression dans le plan de courbure 13 et 14 sont ménagées en opposition respectivement dans l'intra dos 11 et dans l'extra dos 12 en amont de la section intermédiaire Si. Elles sont connectées par des canalisatlons 4 et 5 à un manomètre différentiel 6 qui indique la différence de pression entre les prises 17 et 140 Le carré du débit dans le coude 1 est alors simplement proportionel à cette différence de pression. Des purges 41 et 51 permettent de vidanger les canalisations 4 et 5 pour éviter la présence de fluides étrangers. Le manomètre différentiel 6 peut être du type hydrostatique à niveau visible ou à cadran de lecture. il peut être également du type à membrane avec, par exemple, une détection électrique0 il peut alors être couplé à un galvanomètre pour la mesure du débit ou être couplé à un dispositif de régulation permettant d'asservir par exemple une vanne placée sur la conduite 2. L'appareil de mesure objet de l'invention présente une perte de charge inférieure à celle ou'occisionnerit u coude normal et peut être monté sur des canalisations véhiculant des fluides, des vapeurs ou des gazO REVENDICATION appareil de mesure de débit caractérisé nr le fait outil comporte un conduit tubulaire coudé de section constante à entrée et sortie circulaires, dont les sections intermédiaires sont telles que leurs dimensions dans le plan de courbure diminuent progressivement à partir de la section d'entrée jusqu une section intermédiaire à partir de laquelle elles enveloppent des génératrices sensiblelent rectilignes jusau'à la section de sortie, les dimensions transversales évoluant inversement, et qui il comporte deux prises ménagées en opposition dans l'intra dos et 11 extra dos au niveau du plan de courbure et connectées à un manomètre différentiel qui mesure une pression proportionnelle au débit.