Brevet FR2223671A1 — publié le 19741025

La présente invention concerne un diviseur de débit pour un fluide, en particulier un fluide gazeux, du type comprenant un corps apte à être inséré dans une canalisation parcourue par la totalité du flux de fluide dont on désire mesurer le débit, une plaque perforée amont dite tranquilliseur et un diaphragme aval comportant des perforations calibrées et conditionnant le débit, ainsi qu un tamis intermédiaire, disposes transversalement a l'inte- rieur de ce corps, ledit corps étant pourvu d'un conduit d'entrée et d'un conduit de sortie pour dériver une partie du fluide dans un appareil de mesure de débit. On sait que de tels diviseurs de débit permettent de mesurer n 'importe quel débit grâce au fait qu'ils ne mesurent qu'une fraction du débit total, qui est dérivée dans l'appareil de mesure, cette fraction étant en principe proportionnelle au débit total circulant dans la canalisation. En fait, l'expérience montre que dans les diviseurs de débit connus, le débit de fluide dérive n est pas rigoureusement proportionnel au débit total. On a pu constater en effet qu'il dépend de l'importance du débit total et de la température relative du fluide et du diviseur. Par ailleurs, il varie avec la nature de l'écoulement du fluide à l'entrée du diviseur et avec la nature des diaphragmes. Ces diaphragmes, l'un pour le débit direct, l'autre pour le débit dérivé, le plus souvent séparés et même assez éloignés, doivent généralement être appairés. Ces diviseurs ne donnent donc pas éntièrement satisfaction, les résultats fournis n La présente invention se propose de rémédier aux inconvénients de ces diviseurs et, pour ce faire, elle a pour objet un diviseur de débit- qui se caractérise en ce que le conduit d'entrée débouche dans une cavité annulaire du corps, cette cavité communiquant avec l'intérieur de la canalisation par des perforations disposées en amont du diaphragme, tandis que le conduit de sortie débouche dans une autre cavité annulaire dudit corps, cette autre cavité communiquant par des canaux radiaux ménagés directement dans le tranquilliseur avec un conduit axial reliant le tranquilliseur au diaphragme et dont l'extrémité aval débouche dans la canalisation par l'intermediaire d'un orifice axial ménagé dans le diaphragme. Grâce à cette disposition, le débit de fluide dérivé demeure constamment proportionnel au débit total. D'une part, la proportionalité des débits dérivé et total devient indépendante de l'importance de ces débits en raison notamment des perforations qui répartissent uniformément l'entrée du fluide dérivé le long de la paroi interne du corps. D'autre part, la différence de température susceptible de s'établir entre le flux de fluide total et le flux de fluide dérivé est annulée par le tranquilliseur, ce dernier par ses canaux radiaux et son conduit axial se comportant comme un échangeur de chaleur. En effet, en se mettant à la température du flux total de fluide, il ramène le flux de fluide dérivé qui le traverse à sa propre température. Par ailleurs, comme il comporte des canaux radiaux, il est relativement épais, ce qui lui permet de mieux égaliser la turbulence du fluide à l'entrée du diviseur de débit et de parfaire la tranquillisation de l'écoulement. En outre, comme le diaphragme comporte en une pièce unique des orifices pour le flux de fluide principal et un orifice pour le flux dérivé, l'appairage n'est pas nécessaire. Avantageusement, la cavité dans laquelle débouche le conduit d'entrée est constituée par une gorge périphérique externe ménagée sur une bague circu laird prenant appui contre la paroi intérieure du corps, des perforations étant régulièrement réparties sur le fond de cette gorge. La présence de la bague circulaire perforée facilite la fabrication du corps, ce qui diminue considérablement son prix de revient. En outre, cette bague peut être facilement démontable pour un éventuel nettoyage interne du diviseur de débit. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, la bague comporte une collerette annulaire interne située en amont des perforations, cette collerette contribuant à la constante de la proportionalité des débits dérivé et total. En outre, la cavité annulaire dans laquelle débouche le conduit de sortie est constituée par une gorge périphérique externe ménagée directement sur le tranquilliseur. On conçoit aisément que cette cavité est particulièrement simple à réaliser et qu'elle facilite la fabrication du diviseur de débit. Elle améliore d'autre part la capacité d'échange de chaleur du tranquilliseur. Cette capacité d'échange de chaleur est en outre améliorée par le fait que les canaux radiaux s'entrecroisent intimement, mais- sans communiquer avec les canaux transversaux. Un mode d'exécution de la présente invention est représente à titre d'exemple sur le dessin annexé dans lequel - la figure 1 représente le diviseur de débit conforme à l'invention en coupe selon la ligne I-I de la figure 2 - la figure 2 est une vue en coupe selon la ligne II-II de la figure I - la figure 3 est une vue en plan du diaphragme ; et - la figure 4 est une vue en coupe, partielle et agrandie, du diaphragme. Le diviseur de débit représenté sur la figure 1 est essentiellement constitué par un corps métallique tubulaire I qui est inséré dans la canalisa tion 2, parcourue dans le sens de la flèche 3 par le fluide dont on désire mesurer le débit, par l'intermédiaire de brides 4 sur lesquelles prennent appui des moyens de fixation non représentés. Le corps 1 comprend principalement un tranquilliseur 5 et un diaphragme 6, un tamis 7 disposé entre le tranquilliseur et le diaphragme, un conduit d'entrée 8a et un conduit de sortie 8b pour dériver une partie du fluide dans un appareil de mesure 9. Comme on peut le voir sur le dessin, le tranquilliseur 5, disposé en travers du corps 1 et s'appuyant contre l'une des brides 4, comporte des canaux transversaux 10 régulièrement répartis pour le passage du flux total de fluide et des canaux radiaux 11, perpendiculaires et couplés deux par deux, débouchant d'une part dans une gorge annulaire 12 qu'il porte à sa périphérie et d'autre part dans un conduit axial 13 réalisé dans son prolongement 14 qui le relie au diaphragme 6. De son côté, le diaphragme 6, également disposé en travers du corps 1 et s'appuyant contre l'autre bride 4 par l'intermédiaire d'une pièce annulaire 15, est pourvu d'orifices 16 calibrés et identiques et d'un orifice calibré 17 plus petit que les précédents, réalisé en son centre et débouchant dans le conduit axial 13 du tranquilliseur 5. Un joint torique 18 assure l'étanchéité entre le tranquilliseur et le diaphragme 6. S'appuyant sur sa paroi intérieure comprlse entre le diaphragme 6 et le tamis 7 retenu par un prolongement-annulaire 19 de la périphérie du tranquilliseur 5, le corps 1 comporte en outre une bague 20 pourvue d'une gorge annulaire 21 à sa périphérie externe et d'une collerette annulaire interne 22 située en amont d'orifices 23 régulièrement répartis sur sa partie amincie 24 et reliant l'intérieur de la canalisation à la cavité annulaire formée par la gorge 21. Comme on peut le voir en particulier sur la figure 1, les deux conduits 8a et Sb communiquent respectivement avec l'intérieur de la canalisation 2, d'une part par l'intermédiaire de la gorge annulaire 21 et des orifices 23 de la bague 20 et d'autre part, par l'intermédiaire de la gorge annulaire 12, des canaux radiaux 11 et du conduit axial 13 du tranquilliseur, et de l'orifice calibré 17 du diaphragme 6. Evidemment, l'étanchéité entre les différents éléments se trouvant à l'intérieur du corps 1 est assurée par des joints tels que les joints toriques 25 représentés au dessin. Le fluide qui parcourt la canalisation 2 dans le sens de la flèche 3 traverse tout dtabord le tranquilliseur 5 en passant par les canaux transversaux -10 de celui-ci et atteint ensuite le tamis 7 qu'il traverse également. -A sa sortie du tamis, le fluide emprunte alors deux circuits différents. Une importante partie de ce fluide traverse directement le diviseur de débit par l'intermédiaire des orifices calibrés 16 du diaphragme 6. Par contre, une petite partie se dirige vers le conduit d'entrée 8a comme indiqué par la flèche 26. Elle entre par les orifices 23 de la bague 20, pénêtre dans la gorge annulaire 21 de cette bague et se dirige vers l'appareil de mesure 9. Après traversée de cet appareil de mesure, elle circule alors dans le conduit de sortie 8b, atteint la gorge annulaire 12, les canaux radiaux 11 et le conduit axial 13 du tranquilliseur 5 et rejoint le flux principal à la sortie du diviseur de débit par l'orifice calibré 17 du diaphragme 6. L'expérience montre que si l'on fixe a priori le diamètre et la forme des orifices 16, comme indiqué par exemple à la figure 4, l'orifice 17 doit avoir un angle CX d'ouverture bien déterminée, cet angle dépendant toutefois du diamètre f de sortie de cet orifice. A titre d'exemple, l'angle( peut être de 300 lorsque est de 0,7 mm et 600 lorsque t est de 1 mm. Le diviseur de débit selon l'invention-permet de maintenir la proportionalité entre le débit dérivé et le débit total. En effet, cette proportionalité n'-est pas influencée par la turbulence de l'écoulement du fluide qui est égalisé et tranquillisé après son passage dans les canaux transversaux 10 du tranquilliseur 5 qui est relativement épais et au travers du tamis 7. Elle n'est pas influencée non plus par la différence de température du fluide à son passage dans les orifices calibrés 16 et dans l'orifice calibré 17 du diaphragme 6. Cette différence de température, qui peut, par exemple, se manifester lorsque le corps 1 du diviseur de-débit est chauffé, est en fait annulée par le tranquilliseur qui se comporte comme un échangeur de chaleur. Celui-ci, immergé dans le flux de fluide principal qui traverse ses canaux transversaux 10, se met à la température du fluide principal, ce que fait également le fluide dérivé en circulant dans les canaux radiaux 11 et le conduit axial 13. En outre, la forme prédéterminée des orifices calibrés 16 et 17 du diaphragme 6 et la présence de la collerette 22 de la bague favorisent la constante de la proportionalité entre les débits dérivé et total. REVENDICATIONS 1.- Diviseur de débit pour un fluide, en particulier un fluide gazeux, du type comprenant un corps apte à être inséré dans une canalisation parcourue par la totalité du flux de fluide dont on désire mesurer le débit, une plaque perforée amont dite tranquilliseur et un diaphragme aval comportant des perforations calibrées et conditionnant le débit, ainsi qu'un tamis intermédiaire, disposés transversalement à l'intérieur de ce corps, ledit corps étant pourvu d'un conduit d'entrée et dtun conduit de sortie pour deriver une partie du fluide dans un appareil de mesure de débit, ledit diviseur de débit étant caractérisé en ce que le conduit d'entrée débouche dans une cavité annulaire dudit corps, cette cavité communiquant avec l'intérieur de la canalisation par des perforations disposées en amont du diaphragme, tandis que le conduit de sortie débouche dans une autre cavité annulaire dudit corps, cette autre cavité communiquant par des canaux radiaux ménagés directement dans le tranquilliseur avec un conduit axial reliant le tranquilliseur au diaphragme et dont l'extrémité aval débouche dans la canalisation par 11 intermédiaire d'un orifice axial ménagé dans le diaphragme. 2.- Diviseur de débit selon la revendication 1, caractérisé en ce que la cavité dans laquelle débouche le conduit d'entrée est constituée par une gorge périphérique externe ménagée sur une bague circulaire prenant appui contre la paroi intérieure du corps, des perforations étant régulierement réparties sur le fond de cette gorge. 3.- Diviseur de débit selon la revendication 2, caractérisé en ce que la bague comporte une collerette annulaire interne située en amont des perforations. 4.- Diviseur de débit selon l'une des revendications précédentes, carac térisé en ce que la cavité annulaire dans laquelle débouche le conduit de sortie est constituée par une gorge périphérique externe ménagée directement sur le tranquilliseur. 5.- Diviseur de débit selon la revendication 1, caractérisé en ce que les conduits radiaux du tranquilliseur s'entrecroisent intimement mais sans communiquer avec les canaux transversaux.