Brevet FR2194953A1 — publié le 19740301

La mesure du débit d'un fluide circulant dans un conduit, en vue notamment de son utilisation à des fins d'asse- vissement, est une fonction réalisée par un yrand nombre d'ppa- reils connus. On ne citera pour mémoire, que les dispositifs constitués soit par une turbine, soit par une hélice, dont la vitesse de rotation, saisie au moyen d'un capteur magnétique, est une grandeur exploitable puisque proportionnelle au débit du fluide qui la propulse. La plupart de ces systèmes connus présentent des inconvénients tant au niveau de leur réalisation qui reste complexe et donc d'un coût relativement élevé, qu'au niveau de leur utilisation, au cours de laquelle apparaissent des aléas de fonctionnement. L'invention se propose de remédier à ces inconvénients par un dispositif de conception et de réalisation technique simples, mettant en oeuvre des éléments constitutifs bon marché. A cet effet, l'invention a pour objet un capteur de débit comportant un corps qui constitue au moins un tronçon d'un conduit véhiculant un fluide. Ledit corps est équipé intérieurement d'au moins deux lamelles radiales et opposées, flexibles dans la direction de l'écoulement, chacune d'elles étant munie, sur chacune de ses faces, d'une jauge de contrainte. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention chacune des lamelles susdites est constituée par une vis dont la tige filetée est amincie par deux méplats réalisés sur au moins une partie de sa longueur. Préférentiellement, le corps susdit est un raccord de tuyauterie comportant radialement deux trous taraudés de fixation des vis susdites. Enfin, les jauges susdites sont branchées en pont de Wheasthtone dont les bornes de sortie sont reliées à un dispositif indicateur de débit par l'intermédiaire d'un dispositif électronique d'amplification et d'étalonnage. L'invention sera mieux comprise au cours de la description donnée ci-après à titre d'exemple purement indicatif et non limitatif, qui permettra d'en dégager les avantages et des caractéristiques secondaires. I1 sera fait référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue schématique d'un capteur de débit conformément à l'invention - la figure 2 représente un mode de réalisation de ce capteur de débit - la figure 3 est un schéma de cablage électrique de jauges de contrainte portées par le capteur de débit selon 1 'in- invention. En se reportant à la figure 1 on voit un capteur de débit constitué par un corps 1 qui peut être un tronçon du conduit dans lequel circule un fluide avec le débit à saisir. Ce corps 1 est équipé de deux lamelles 2 et 3 opposées s'étendant radialement à l'intérieur du corps 1. On les voit sur la figure du côté de leur tranche car elles sont disposées de manière à présenter leurs faces 2a, 2b et 3a, 3b les plus larges de front par rapport aux deux sens de circulation possibles du fluide dans le corps, symbolisés par les flèches Q1 et Q2. En outre, ces deux lamelles 3 et 4 sont flexibles dans le sens desdites flèches Q1 et Q2. Enfin chacune des faces susdites porte une jauge de contrainte. I1 est donc représenté, toujours en vue de profil, quatre jauges 4,5,6 et 7 respectivement sur les faces 2a, 2h, 3a et 3b. Ces jauges comportent, de manière connue en elle-même, des fils électriques représentés schématiquement en 4a, Sa, 6a et 7a destinés à être reliés à une ou plusieurs sources de courant. On aura remarqué que pour des raisons de simplicité du dessin il n'a été représenté qu'un seul fil par jauge sur les deux qui en réalité en sont issus. La figure 2 reprend le schéma de la figure 1 dans la représentation d'une réalisation préférée de l'invention. On y retrouve la plupart des éléments précédemment décrits avec les mêmes références. Le corps 1 du capteur est dans e as un raccord de tuyauterie susceptible d'être utilisé po,sr la réunion de deux tronçons de conduits. il comporte, orientés radialement et à l'opposé l'un de l'autre, deux orifices taraudés 8 et 9 destinés à recevoir deux vis 10 et 11. Les tiges lOa et lla de chacune des deux vis 10 et 11 sont amincies en lamelles flexibles 2 et 3 par deux méplats opposés réalisés sur au moins une partie de leur longueur.La partie non amincie de ces tiges loa et ila coopère chacune avec des orifices taraudés 8 et 9 en vue de la fixation de ces vis sur le corps 1. il est à noter que les dites vis sont bloquées de manière que les lamelles 2 et 3 qu'elles portent présentent leurs plus grandes faces 2a, 2b, 3a, 3b de front par rapport aux sens d'écoulement du fluide, Q1 et Q2. Ces jauges de contrainte 4.5,6 et 7 sont fixées sur ces faces et les fils 4a à 7a issus de ces jauges débouchent en dehors du corps 1 au travers de la partie non amincie de chacune des tiges et des têtes de vis correspondantes. Enfin des gaines de protection 12 et 13 sont disposées respectivement sur chaque tête de vis de manière à protéger les fils susdits. La figure 3 enfin, montre par un schéma le dispositif permettant la saisie de la valeur du débit. Les jauges 4,5,6 et 7 sont représentées avec les mêmes références par des résistances montées en pont de Wheasthtone. Le dit pont est relié de ma fière connue en elle-même par ses bornes d'entrée A et B à une source de courant 14 et par ses bornes de sortie C et D à un dispositif indicateur 15 par l'intermédiaire d'un dispositif 16 d'amplification et d'étalonnage. Au repos, c'est-à-dire sans circulation de fluide dans le corps 1 du capteur, le pont de Wheasthtone est équilibré. Les bornes C et D sont donc au meme potentiel. Ceci est réalisable notamment si les valeurs des résistances de chacune des jauges 4 à 7 sont identiques. En admettant une circulation de fluide dans la direction Q1, les lamelles 2 et 3 subissent un effort de fléchissement dans le même sens. I1 se trouve donc que les jauges 5 et 7 sont soumises à une extension alors que les jauges 4 et 6 sont comprimées.L'extension des jauges 5 et 7 provo ne augmentation de leur résistance alors que le raccourcisseme des jauges 4 et 6 entraîne une diminution de la leur. I1 en résulte un déséquilibre du pont de Wheasthtone et l'apparition d'une différence de potentiel entre les bornes de sorties C et I. La valeur de cette différence de potentiel est significative de la valeur du débit du fluide circulant dans le sens Q1 parceque fonction de la déformation élastique des lamelles sous l'effet du débit.Les lois reliant cette différence de potentiel à la valeur d débit sont déterminables et sont introduites, de manière conne en ellemême, dans le dispositif 16, généralement électronique, qui permet de convertir cette donnée électrique en valeur de débit: après étalonnage et correction notamment en fonction de la tempéraLure. que le dispositif indicateur 15 peut visualiser. L'intérêt du capteur de débit selon l'in~e!3tion réside dans la simplicité de sa construction qui comporte des éléments robustes, fixes les uns par rapport aux autres ce q,ii lui assure une bonne tenue dans le temps. Outre cette robustesse, il ne nécessite qu'une électronique simple, non volumineuse et donc bon marché, pour la transmission des données qu'il saisit. Ces qualités lui confèrent une grande souplesse d'emploi et des applications intéressantes tant dans le domaine de la mesure et du contrôle des débits que dans son emploi dans les systèmes d'asservissement hydraulique. L'invention n'est pas limitée à la description qui vient d'en être donnée mais couvre au contraire toutes les variantes qui pourraient lui être apportées sans sortir de son cadre ni de son esprit. REVEND I CAT IONS 1.- Capteur de débit comportant un corps qui constitue au moins un tronçon d'un conduit véhiculant un fluide, caractérisé en ce que ledit corps est équipé intérieurement d'au moins deux lamelles radiales et opposées, flexibles dans la direction de l'écoulement, chacune d'elles étant munie, sur chacune de ses faces, d'une jauge de contrainte. 2.- Capteur de débit selon la revendication 1 ca ractérisé en ce que chacune des lamelles susdites est constituée par une vis dont la tige filetée est amincie par deux méplats réalisés sur au moins une partie de sa longueur. 3.- Capteur selon la revendication 2 caractérisé en ce que le corps susdit est un raccord de tuyauterie comportant radialement deux trous taraudés de fixation des vis susdites. 4.- Capteur de débit selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les jauges susdites sont branchées en pont de Wheasthtone dont les bornes de sortie sont reliées à un dispositif indicateur de débit par l'intermédiaire d'un dispositif électronique d'amplification et d'étalonnage.