Brevet FR2199591A1 — publié le 19740412

Les dispositifs destinés à mesurer la vitesse des écoulements fluides sont connus, ils comportent généralement une turbine ou une hélice qui fait partie d'un équipage mobile. L'immersion de l'hélice ou de la turbine dans la veine fluide dont on veut mesurer la vitesse provoque, sous l'effet des forces engendrées par l'écoulement, la rotation de l'équipage mobile à une vitesse proportionnelle à celle du fluide. Dans les dispositifs connus, la vitesse de rotation est mesurée par des moyens chronométriques : comptage du nombre de révolutions pendant un temps déterminé, ou par entrainement d'une génératrice tachyniétrique. Le premier moyen utilisé est peu pratique car il ne donne pas une valeur instantanée de la vitesse, dans le second cas l'emploi de la génératrice tachymétrique conduit à un appareil fragile. Par ailleurs, les dispositifs connus sont encombrants, lourds et coûteux. Le dispositif objet de l'invention concerne un appareil de mesure de la vitesse des fluides, qui présente les avantages d'une grande facilité d'emploi et d'être robuste, précis et peu coûteux. Dans l'invention, la vitesse de rotation de l'équipage mobile est mise en évidence par un alternateur dont le courant redressé est mesuré par un galvanomètre. L'alternateur est cons titubé par un ou plusieurs aimants solidaires de l'équipage mobile qui se déplacent au cours de la rotation, à proximité d'un ensem tle de bobines de manière qu'une partie du flux emergeant des aimants induise une force électromotrice proportionnelle à la vitesse de rotation.Dans l'invention les bobines sont enfermées dans un volume étanche ou enrobées de manière à les soustraire du contact du fluide et les bobines sont séparées des aimants par une paroi mince perméable au champ magnretique. Un procédé compris dans l'invention consiste à enrober totalement les bobines et à inclure au moment de l'enrobage les éléments redresseurs ainsi que toutes les interconnections électriques, SeulSressoretnSe l'enrobage les conducteurs qui relient l'ensemble décrit précédemment avec le galvanomètre. Dans l'invention, les aimants.sont fixes directement par collage sur l'élément soumis à l'effet du fluide c'est-à-dire l'hélice ou la turbine, de manière à supprimer un éventuel support et à diminuer l'inertie de l'équipage mobile. Dans l'invention, les parties tourillonnantes, c'est-à-dire les paliers ou les roulements sont placés dans un alvéole dont une extrémité est fermée hermétiquement, cette extrémité est située de manière qu'en position d'utilisation de l'appareil, c'est-àdire quand l'hélice ou la turbine est immergée dans le fluide l'alvéole joue le rôle de cloche à air et empêche ainsi le fluide de pénètrer au niveau des parties tourillonnantes. Dans l'invention, les volumes libres situés dans l'alvéole sont réduits au minimum par la forme et l'encombrement des pièces fonctionnelles qui y sont placées ou par des calages afin d'éviter, quand l'appareil n'est pas utilisé les mouvements importants d'air susceptibles d'entrainer des poussières jusqu'au niveau des parties tourillonnantes.Un perfectionnement de l'élément sensible à l'écoulement du fluide, compris dans l'invention consiste à utiliser comme élément tournant soumis à la force du fluide une turbine réalisée par un ensemble d'aubes et dont une extrémité sert de support aux aimants de l'alternateur. Dans l'invention la partie de la turbine ou de l'hélice située du côté de l'alternateur est de forme de révolution et possède une rainure hélicoidale ou en forme de spirale sur la ou les faces adjacentes aux parties immobiles de l'appareil, de manière à constituer une chicane à effet dynamique qui empêche, au cours de la rotation de la turbine ou de l'hélice, l'introduction des particules solides éventuellement contenues dans le fluide, entre les faces ayant un mouvement relatif l'une par rapport à l'autre, et évite ainsi le freinage ou le coincement de l'élément rotatif sensible à l'écoulement du fluide.Dans l'invention, lorsque l'appareil doit mesurer la vitesse d'un fluide contenant des impuretés filiformes, une eau limoneuse par exemple, les extrémités des aubes situées à la périphérie de la turbine ou les aubes tout entieres sont inclinées par rapport à l'axe de rotation de l'équipage mobile de manière que les impuretés glissent, au cours de la rotation de la turbine sur les extrémités des aubes et ne s'enroulent pas sur la turbine. Un procédé compris dans l'invention concerne la réalisation de l'élément soumis à la force du fluide c'est-à-dire l'hélice ou la turbine; ce procédé très intéressant notamment pour la fabrication en petite série consiste à obtenir l'hélice ou la turbine par collage des pales ou des aubes sur un moyeu. Dans l'invention, pour faciliter l'utilisation de l'appareil, dans une version portative, la partie comportant l'équipage mobile est reliée au support du galvanomètre par un tube télescopique qui permet un règlage de l'encombrement de l'appareil à une dimension adaptée aux circonstances de l'emploi, les fils électriques réunissant les deux parties notées ci-dessus empruntent le passage offert par l'inte- rieur du tube.Le dispositif objet de l'invention comporte une protection de la partie apparente de l'équipage mobile, pour le soustraire des chocs accidentels qui peuvent intervenir au cours de l'utilisation comme pendant le transport de l'appareil. Cette protection est constituée par une ou un ensemble de pièces disposées autour de l'équipage mobile et qui permet l'écoulement du fluide au niveau de l'hélice ou de la turbine sans le perturber. La description suivante concerne un courantomètre portatif, elle constitue un exemple non limitatif de l'invention. La figure 1 planche 1 représente une vue partielle, en demi coupe de la partie du courantomètre destinée à être immergée lors de l'utilisation. Cette partie comprend une turbine réalisée par collage des pales 1 sur le moyeu 2, le moyeu comporte un flasque sur lequel sont collés les aimants 3, la périphérie du flasque est cylindrique et possède une gorge 4 en hélice. Le sens de l'hélice est choisi pour qu'au cours de la rotation de la turbine soient repoussées les impuretés du fluide, qui tendraient à pé métrer entre le flasque et la pièce 5, solidaire du corps du courantomètre. L'équipage mobile du courantomètre est composé par la turbine emmanchée sur l'axe 6. L'axe tourne sur deux roulements 7 et 8, dans l'alvéole déterminé par l'alésage de la pièce 9 et le bouchon 10. Un joint 11 assure l'étanchéité entre ces deux pièces qui forment une cloche à air. L'axe présente un fort diamètre entre les deux roulements pour que le volume libre dans la cloche soit réduit au maximum. La pièce 9 est solidaire du logement des bobines 12 réalisé en matière plastique. Les bobines 13 dont une seule est visible sur le dessin sont enrobées après disposition dans leur logement ainsi que les connections 14 et les éléments redresseurs 15. Le fil 16 réunit électriquement l'alternateur au galvanomètre, non représenté sur la figure 1. L'ensemble des pièces décrites ci-avant est maintenu dans le corps 17 par la pièce 5. Cette dernière pièce comporte un ensemble de tiges cylindriques 18 qui maintiennent un disque 19, les tiges et le disque protègent la turbine des chocs éventuels sans perturber l'écoulement du fluide au niveau de la turbine. La figure 2, re-présente une vue d'ensemble du courantomètre dont la partie immergeable fait l'objet de la description ci-dessus. On voit sur le dessin que le galvanomètre 1 est relié à la partie immergeable 2 par deux tubes dont l'un 3 coulisse dans l'autre 4 de manière à réaliser un système télescopique qui permet le règlage de la longueur du courantomètre. La vis 5 permet de bloquer les deux tubes après règlage. La figure 2, planche 2, représenteoune turbine perfectionnée selon l'invention c'est-à-dire qui comporte des aubes inclinées pour éviter l'enroulement de limons sur la turbine en cours de fonctionnement. L'invention peut-être utilisée en hydrographie et à chaque fois que la vitesse qu'un fluide devra être mesurée. Revendications 1 Dispositif destiné à mesurer la vitesse des écoulements li quides caractérisé par le fait qu'il comporte un alternateur sans pièce polaire constitué par des aimants et des bobines. 2 Dispositif selon revendication 1 caractérisé par le fait que les bobines sont placées et enrobées avec leurs interconnections et les éléments redresseurs dans un volume étanche au liquide dans lequel le dispositif est plongé au moment de la mesure. 3 Dispositif selon revendication 1 caractérisé par le fait que les aimants sont collés sur l'extrémité de l'élément rotatif sensible à l'écoulement du liquide. 4 Dispositif selon revendication 1 caractérisé par le fait que le système de pivotage ou de tourillonnage est placé dans un al vérole formant cloche à air. 5 Dispositif selon revendication 3 caractérisé par le fait que les éléments et les calages placés dans l'alvéole formant cloche à air et cette dernière déterminant un volume minimum. Dispositif selon revendication 1 caractérisé par le fait que l'élément rotatif sensible à l'écoulement du fluide est constitué par des aubes accolées à un moyeu. 7 Dispositif selon revendication 6 caractérisé par le fait que les aubes sont collées sur le moyeu. 8 Dispositif selon revendication 6 caractérisé par le fait que les extrémités des aubes situées à la périphérie de la turbine sont inclinées par rapport à l'axe de cette dernière. 9 Dispositif selon revendication 1 caractérisé par le fait que les faces de l'élément rotatif, hélice ou turbine, adjacentes à la partie fixe comportent une hélice ou une spirale. 10 Dispositif selon revendication 1 caractérisé par le fait que l'élément rotatif est protégé par une ou un ensemble de pièces. 11 Dispositif selon revendication 1 caractérisé par le fait que la partie comportant l'équipage mobile est reliée au galvanomètre par un tube télescopique.