Brevet FR2302507A1 — publié le 19760924

La présente invention concerne des procédés et des dispositifs pour mesurer un débit de liquide. Un premier aspect de l'invention concerne un procédé pour mesurer le débit d'un liquide dans un conduit ou sur un déversoir; ce procédé comporte:l'utilisation de plusieurs com posants électriques sensibles à la température et la mise en place de ces composants en des endroits répartis verticalement à l'intérieur du conduit de façon que le nombre des composants au contact du liquide soit fonction de la hauteur du liquide dans le conduit, ou passant sur le déversoir; l'alimentation en énergie électrique à ces composants de façon à accroStre leurs températures d'une façon qui varie selon qu'un composant particulier est en contact avec le liquide ou non; et l'uti lisation d'un circuit de détection sensible à la propriété thermo-sensible des composants pour identifier ceux de ces composants qui sont en contact avec le liquide. Un second aspect de l'invention concerne un dispo sitif pour mesurer le débit d'un liquide le long d'un conduit ou sur un déversoir; ce dispositif comporte plusieurs compo sants électriques sensibles à la température, des supports pour maintenir ces composants en différents endroits répartis verticalement de façon que, quand les supports sont disposés à l'intérieur du conduit ou à proximité du déversoir, le nombre des composants en contact avec le liquide soit fonction de la hauteur du liquide dans le conduit, ou passant sur le déversoir, une source d'énergie électrique pour alimenter ces composants '-de façon à faire monter leurs températures d tune façon diffé rente selon qu'un cpmposant particulier est en contact avec le liquide ou non, et un circuit de détection sensible à la propriété thermo-sensible des composants pour identifier ceux des composants qui sont en contact avec le liquide. lies composants électriques peuvent être disposés à l'intérieur du conduit, ou à proximité du déversoir, avec un écart vertical constant entre composants voisins, ce qui donne une relation directe entre la hauteur du liquide et le nombre de composants en contact avec lui. De préférence cependant, les composants sont montés sur les supports de façon qu'il y ait une relation directe entre le nombre des composants en contact avec le liquide et le débit du liquide dans le conduit ou sur le déversoir. Comme composants électriques thermo-sensibles on peut utiliser des thermistors disposés de façon qu'ils soient reliés simultanément, individuellement ou en groupe, à un générateur électrique pendant une période fixe ou variable, telle que la température des thermistors en contact avec le liquide ne soit affectée que d'une façon négligeable tandis que la température des thermistors qui ne sont pas au contact du liquide soit élevée considérablement. Ainsi, pour les thermistors en contact avec le liquide, il n'y a pas de variation sensible de la résistance tandis que la résistance des thermistors émergeant du liquide est sensiblement changée. Après que les thermistors aient été reliés à un générateur électrique pendant une période déterminée, ils sont de préférence connectés à un circuit logique tel qu'un dispositif séquentiel dans lequel les résistances des thermistors sont comparées à une résistance standard ou avec des résistances de référence ou avec les résistances de thermistors voisins non chauffés et l'on obtient un décompte du nombre des thermistors dont les résistances ont changé notablement ou du nombre de ceux dont les résistances sont restées à peu près inchangées. Dans une variante de réalisation, on a utilisé à la place des thermistors, des semi-conducteurs sensibles à la température ou des relais à actionnement thermique et le fonctionnement est à peu près le même que celui décrit ci-dessus. L'invention va maintenant être décrite en détail à l'aide d'un exemple, en se référant à la figure unique du dessin ci-joint qui représente un schéma bloc du circuit du dispositif de mesure de débit. lie circuit comporte un système d'horlogerie 10 commandant le fonctionnement d'un générateur 11 qui alimente d'un courant de l'ordre de l'ampère ou du milli-ampère une série de thermistors 12 fix-és à un support- prévu pour être installé dans un conduit. Si le conduit a une section rectangulaire ou en V, ou si les mesures doivent etre faites juste en amont d'un déversoir, le support est avantageusement choisi pour maintenir les thermistors sur une ligne verticale située au centre du conduit ou du déversoir.Par contre, si le conduit a une section curviligne, le support est avantageusement une bande en matière plastique élastique recourbée de manière à se conformer à la courbure du conduit, le support étant maintenu élastiquement en position et les thermistors étant disposés autour de la circonférence du conduit suivant une répartition déterminée comme il sera expliqué dans la suite. lia rangée de thermistors 12 est connectée à un circuit détecteur de résistance et registre à décalage 13, la disposition étant telle que chaque thermistor est connecté à un niveau particulier du registre à décalage 17 et, quand il est déclenché par la commande du système d'horlogerie 10, chaque niveau du registre à décalage fournit soit un signal 0, soit un signal 1, selon que la résistance du thermistor correspondant est à peu près la même qu'une résistance de référence ou en est sensiblement différente.En opération, les thermistors sont chauffés par application périodique d'une tension déterminée sous la commande du système d'horlogerie 10 pendant une période de 15 secondes par exemple et ensuite, immédiatement après, les différents thermistors sont connectés à un circuit de mesure de résistance et l'on obtient soit des sorties 0, soit des sorties 1 sur le registre à décalage 13 selon que les thermistors sont au-dessus ou au-dessous du niveau du liquide dans le conduit. Le registre à décalage 17 est connecté à un compteur initial ou primaire 14 qui compte le nombre des signaux t à partir du registre à décalage 13, clest-à-dire il compte le nombre des thermistors immergés dans le liquide. lies thermistors sont disposés de telle manière sur le support que le contenu du compteur primaire 14 est directement proportionnel au débit. Cependant, la valeur du débit à indiquer dépend de la dimension du conduit ou du déversoir et des unités dans laquelle on désire exprimer le débit. Pour tout ensemble donné de circonstances, on peut tenir compte des facteurs correspondants en multipliant ou en divisant le contenu du compteur primaire 14 par une constante. Un compteur ou registre 15 est prévu pour introduire à volonté cette constante et fonctionne conjointement avec le compteur primaire 14 pour fournir au compteur ou registre 16 d'affichage du débit un chiffre correspondant au débit exprimé dans les unités de mesures choisies. Afin de fournir une information complète sur le débit du liquide dans le conduit, d'autres composants sont connectés au compteur 16 d'affichage du débit. Ces composants comprennent un compteur 17 d'affichage d'excédent, un registre indicateur 18 de débit maximum et un registre indicateur de volume total 19. C'est une pratique courante d'imposer que le débit de liquide dans un conduit ne dépasse que très occasionnellement une valeur déterminée et en conséquence un signal est transmis au compteur d'excédent 17 chaque fois que cette valeur est dépassée, de façon à obtenir un enregistrement du nombre de fois que les conditions excédentaires se présentent. Afin de faire fonctionner des équipements auxiliaires tels que des êcnantillonneurs automatiques, des systèmes d'alar Me et analogues. Les signaux appropriés sont émis par le système d'horlogerie 10, par le compteur ou registre 16 de débit, le registre indicateur 18 de débit maximum et le registre indicateur 19 de volume total. Le registre indicateur 18 de débit maximum enregistre en permanence dès que la lecture du compteur de débit 16 excède toute lecture précédente, une possibilité de remise à O étant prévue pour permettre à l'indicateur d'être remis à 0 à volonté, par exemple chaque jour ou chaque semaine. Les lectures du débit peuvent être prises, par exemple, à cinq minutes d'intervalle, le compteur ou registre 16 indiquant les unités de volume par heure et, dans ce cas, la lecture présentée par le compteur 16 est divisée par 12 et le résultat est ajouté à la valeur présente alors dans le registre indicateur 19 de volume total. lie chiffre affiché par le registre indicateur 19 de volume total représente ainsi le volume total de liquide qui s'est écoulé dans le conduit pendant une période de temps déterminée. Des graphiques, formules et tables sont disponibles, par exemple dans la norme British standard n 7 680, à partir desquelles les hauteurs correspondantes à des accroissements ~alx 5 débit peuvent etre calculées ou déterminées graphiquement pour toute forme, dimension et inclinason données de suite ou conduit et pour toute forme et dimension données de déversoir ou canalissZion. l'es snermzstors sont en conséquence montés sur la bande de matière plastique avec des écarts correspondants à des accroissements égaux de débit. Dans la disposition particulière décrite ci-dessus, des thermistors sont utilisés comme éléments sensibles à la température. D'autres composants électriques tels que des semiconducteurs fonction de la température peuvent toutefois être utilisés, et en particulier, on peut employer des relais à commande thermique. Dans ce cas, les contacts commandés par les relais peuvent assurer la fonction du registre à décalage mentionné ci-dessus et les contacts peuvent être disposés pour fournir une indication directe du nombre de relais à commande thermique qui sont en contact avec le liquide.Du fait que les dimensions physiques des relais à commande thermique sont normalement considérablement plus grandes que celles d'un thermistor, ces relais ne seront normalement utilisés que pour mesurer un débit considérable tel que celui d'une rivière ou d'un fleuve. lie dispositif de mesure peut aussi servir de pluviomètre; par exemple, la gouttière du toit d'un bureau ou d'une usine est relié à un chéneau dans lequel on a placé le mesureur de débit. il y a différents endroits où il est important que les effluents et autres débits soient contrôlés. Par exemple, la cour d'une usine peut être mcouverte d'une fine couche de poudre que l'on ne doit pas laisser pénétrer dans le système de drainage des eaux de surface jusqu'à ce qu'une dilution déterminée n'en ait été effectuée. Ainsi, au début du rinçage, il y aura une concentration extrêmement élevée de poudre dans l'eau passant dans les caniveaux et le dispositif de mesure de débit peut être réglé pour donner un signal pour que l'eau passant dans les caniveaux soit d'abord envoyée dans un réservoir de stockage. Cependant, dès qu'un volume dteau déterminé est tombé, la concentration de la poudre sera diminuée et l'eau passant dans les caniveaux de l'usine peut alors passer directement dans le collecteur principal. De plus, si la pluie con tinue pendant une durée de temps suffisante, une vidange réglée du réservoir de stockage peut être admise. lie dispositif de mesure selon la présente invention peut ainsi avoir un très vaste champ d'application. REVENDICATIONS 1. Procédé pour mesurer le débit d'un liquide dans un conduit ou sur un déversoir qui comporte l'utilisation de plusieurs composants électriques sènsibles à la température et la mise en place de ces composants en des endroits répartis verticalement à l'intérieur du conduit ou dans le voisinage immédiat du déversoir, de sorte que le nombre des composants en contact avec le liquide dépende de la hauteur du liquide dans le conduit ou passant sur le déversoir, l'alimentation en énergie électrique à ces composants, de façon à accroître leur température d'une manière qui varie selon qu'un composant particulier est en contact avec le liquide ou non et l'utilisation d'un circuit de détection sensible à la propriété thermosensible des composants pour identifier ceux de ces composants qui sont en contact avec le liquide. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les composants électriques sont disposés dans le conduit ou dans le voisinage immédiat du déversoir de façon telle qu'il y ait une relation directe entre le nombre des composants en contact avec le liquide etle débit du liquide dans le conduit ou passant sur le déversoir. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le débit de liquide est enregistré sur un premier compteur ou registre et que le volume total de liquide qui s'écoule dans le conduit ou sur le déversoir est enregistré sur un second compteur ou registre. 4. Dispositif pour mesurer le débit de liquide dans un conduit ou sur un déversoir, caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs composants électriques sensibles à la température, des supports pour maintenir ces composants en plusieurs endroits répartis verticalement de façon que, quand le support est disposé dans le conduit ou à proximité du déversoir, le nombre des composants en contact avec le liquide est fonction de la hauteur du liquide dans le conduit ou passant sur le déversoir, des moyens pour fournir de l'énergie électrique à ces composants de façon à accroître leur température d'une façon qui varie selon qu'un composant particulier est en contact avec le liquide ou non, et un circuit de détection sensible à la propriété thermo-sensible des composants pour identifier ceux des composants qui sont en contact avec le liquide. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les composants électriques sont disposés sur le support deçon qu'il y ait une relation directe entre le nombre des composants en contact avec le liquide et le débit de liquide dans le conduit ou sur le déversoir. 6. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les composants sont des thermistors et que la disposition est telle qu'en opération, les thermistors soient connectés à un générateur électrique pendant une période déterminée, ce qui a pour effet que les températures ce ceux des thermistors qui sont er contact avec le liquide ne sont affec tés que d'une façon négligeansle taVåis > !le es températures de ceux des thermistors qui sont hors wu contact avec le liquide sont accrues d'une façon notable 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le circuit de détection comporte un circuit logique connecté auxthermistors, qui compare les résistances des thermistors à une résistance standard ou à des résistances de comparaison ou aux résistances de thermistors voisins non chauffés, ce qui fournit le décompte soit du nombre des thermistors dont les résistances ont changé notablement, soit du nombre de ceux dont les résistances sont restées à peu près inchangées. 8. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'un premier compteur ou registre est prévu pour enrebistrer le débit du liquide dans le conduit ou sur le déversoir, et qu'un second compteur ou registre est prévu pour enregistrer le volume total de liquide qui srest écoulé dans le conduit ou sur le déversoir.