Brevet FR2381289A1 — publié le 19780915

la présente invention concerne un dispositif pernettant de @ mesurer et d'indi- quer des débits instantanés ou instantanés et cumulés de fluides liquides on ga- seux.On connait : - les débitmètres existants à palettes qui ne conviennent qu'aux débits reàa- tivement impertants et qui sont très compliqués quand il s'agit de mesurer des débits instantanés, - les débitmètres à pont thermométrique qui présentent l'avantage d'une grande précision mais ont une électronique élaborée et une sensibilité aux paramètres thermiques des fluides,à la température ambiante,à l'inclinaisen, - les compteurs qui sont générallement du premier type décrit mais qui ne domncnt Pas de -srre de débit instantanés - les débitmètres à flotteur, très simples, mais qui ne parmettent pas de mesure électrique du débit, - les débitmètres à tourbillom (vertex) sensibles aux variations dynamiques et convenant sel aux faibles débits. La présente invention vise à remédier à ces imcenvémients a pour objet un débitmètre instantamé précis et peu sensible aux chocs et vihrations, variations des grandeurs thermiques, variation d'horizontalité et pouvant être construit de façon simple et bon @@arché. Un dispositif selon l'invention comprend une enceinte hermétique munie d'un orifice d'ontrée et d un orifice de sortie auxquels se raccordent les tuyaux parcourus par le fluide et elle est essentiellement earaetérisée par le fait que l'enceinte est séparée,de manière étanche,en deux chambres par une membrane très seuple,métallique ou en élastomère,positionnée géométriquement par des flasques et des ressorts plate ou cylindriques de compression,que le fluide circule au travers de l'une des chambres et que canalisations et ràcoerds non précisés induisent le meins possible de portes de charges,que l'orifice de sertie est constitué d'un élémemt générant de manière connue une perte de charge fonction du débit d fluide au moyen s d'un capillaire ou d'un diaphragme et muni d une canalization reliant l'avalde cet élément à la chambre du côté de la mombrane oç ne circule pas le fluide faisant que les faces sont respectivement @@@mises aus pressious amont @et aval de cettélément, qu'un organe électrique et(ou) mécanique mesure cotte différence de pression fonction du débit de fluide on mesurant soit le déplacement de la membrane sur ses resserts, seit l'effert sur la membrane,qu'un traitement électronique utilisant les données de cet organe permet l'indication du débit instantané et éventuellement du débit cumulé par intégration électronique et (ou)mécanique ou électromécanique. Selon une autre caractéristique,afin de diminuer l'influence des chocs et vibrations sur la membrane, la canalisation reliant l'aval du diaphragme ou du capilla ire à la chanbre du oSté de la membrane où ne circule pas le fluide est munie d'un capillaire pour limiter les mouvements et jeuer le rôle d'amortisseur. Selon une autre caractéristique,l'organe mesurant le déplacement de la 1.1- brane est un capteur potentiométrique ou un capteur à transformateur différentiel ou capacitif. Selon une autre caractéristique, l'effort exercé sur la membrane peut être mes suré par un capteur piezeélectrique ou potentiooétrique, Suivant une autre caractéristique, ai l'élément donnant la perte de charge connue en fonction du débit ne donne pas une différence de pression linéaire et proportionnelle au débit,un correcteur électronique permet d'agir sur la réponse donnée par le capteur de déplacement de la membrane ou le capteur de l'effort exercé sur celle-ci,pour obtenir un signal électrique fonction linéaire du débit. Selon une autre caract6ristique,si l'élément donnant la perte de charge connue en fonction du débit ne donne pas une différence de pression linéaire proportionnelle au débit, la piste du capteur petentionétrique est agencée de telle serte que la non-linéarité soit compensée et que le résultat soit; une variation de résistance proportionnelle au débit. Selon une autre caractéristique,si l'élément donnant la perte de charge connue en fonction du débit est un capillaire, qui donne dans ce cas une perte do charge proportionnelle au débit mais proportionnelle aussi à la viscosité qui varie beaucoup en température,un dispositif électronique comprenant un ou plusieurs élément sensibles A la température (CTI par exemple) compense la variation d'étalemmage due b la température en agissant sur le signal provenant du capteur,pour rendre la mesure indépendante de la température. Si 1 élément donnant le perte de charge est un diaphragme qui délivre une perte de charge proportionnelle au carré du débit et inversement proportion- nelle à la lasse volumique variant peu eMtempérature,un dispositif électronique comprenant un ou plusieurs éléments sensibles à la température permet dê coipensor la variation due à la dépendance de la lasse volumique vis à vis de la température en agissant sur le signal provenant du capteur pour rendre la mesure indépendante de la température D'autres caractéristiques apparaitront au cours de la description suivante non limitative Un appareil selon l'invention permet de mesurer le débit instantané et éventuellement cumulé de carburant pour véhicules A ioteurs.Il se compose d'un élément capteur de ddbit,d'un beitier électronique nécessaire pour l'alimentation du capteur,pouX le traitement du signal qui en émane,pour l'indication analogique ou numérique et enfin d'un indicateur de débit instantané et éventuellement cumulé L'usage d'un tel instrument sur un véhicule permet de prendre conscience db. modes de conduite économiques,de vérifier le réglage du véhicule et ainsi de lutter contre la pollution,de vérifier lesconsommations promises par les constructours,de pouveir évaluer plus facilement les coûts de transport.Il peut équiper les stations de réglage et les laboratoires de recherche. Son usage n'est pas limité aux carburants. L'élément capteur de débit se présente sous la forme d'un cylind@@@ plat mi de deux raccords pour la connection aux tuyaux.Dans le cas d'un @@@tage sur vehicule,il se place catre la pempe et le meteur ou entré@@ la pompe et le réserveir.Cet élément comprend la membrane très seuple et résistant aux hydrecarbures mumies de ses flasques et de ses resserts oylindriques de compression ou bien de ses resserts plats.Elle détermine deux chambres.Le carburant pénétrant par le raccerd d'entrée,traverse l'une des chambres puis passs par le diaphragme calculé et calibré et enfin s'évacue par le raccord de sertie L'autre chambre est reliée par une canalisation comprenant un capillaire à l'aval du diaphragne.Il s'exerce donc sur la membrane une force éganle à la différence de pression entre l'aient et l'aval du diaphragme multipliée par la surface efficace de la membrane.Catre force peut être expleités pour déplacer l'équipage mebile sur ses rosserts;dans ce cas un capteur de déplacoment mesure celui de la membrane.Cette ferce peut être expleitée directement peur Sa mesure eu agissant sur une cellule piexe-électrique. Le meulage est une bonne solution pour réaliser le boîtier du capteur. Le boitier électronique , fixé ou non sur le boîtier du capteur comprend le circuit stabilisant la tension d'alimentation, le Circuit d'excitation du capteur qui peut être un cscillateur,le circuit permettent d@ 'ebtenir le signal, les circuits permettant de le traiter : linéarisation du signal et intégration, indication des signaux traités.Ces circuits suivent des sohénas et des principes connus. Par exemple l'intégrateur est constitué d'un amplificateur opérationnel intégrant sur une capacité et agencé dans un circuit envoyant une imp@lsion dans un compeur électromécanique chaque fois qu'une certaine quantité de fluide est passée dans le débitmètre. Le ou les indicateurs de bord permettent de visualiser débit instantané et évventuellement débit cumulé.L'indicateur de débit instantané peut être analogique,avec échelle linéaire ou non,ou numérique.L'indicateur de débit ou@@lé est de préférence numérique et de nature électromécanique comenandé per des impulsions venant de l'électronique de traitement du signal. pesséde une remise à zéro manuelle permettant de totaliser le débit à partir d'un moment voulu. Plusieurs versions de l'appareil sont possibles. - version simplifiée : le signal n'est pas linéarisé ni intégré et il est visualisé sur in indicateur analogique à échelle non linéaire. - version avec totalisateur : le signal linéarisé et intégré est visualisé sur un double indicateur dont celui correspondant au débit totalisé est muni d' une remise à zéro manuelle. - version de laboratoire avec compensation en température donnant une plus grande précision. - version précise permettant de faire des asservissments,des programations, de puissance,de couple,montée ou non sur véhicules. REVENDICATIONS 1- Dispositif permettant de mesurer les débits instantanés de nuides et comprenant une enceinte herpétique traversée par le fluide dent le débit est à mesurer et caractérisée par le fait que cette enceinte est séparée en deux chambres de manière étanche par une membrane métallique ou en élastomère,très souple, positionnée géométriquement par des flasques et des ressorts plats ou cylindriques de compression, que le fluide circule àutravers de l'une des chambres et que canalisations et raccords non préscisés induisent le soins possible de pertes de charge;; que l'orifice de sortie est constitué d'un élément générant de manière cennue une perte de charge en fonetion du débit fluide au moyen d'un capillaire ou d'us diaphragme et cet élément est uni d'une canalisation reliant son aval à la chambre du côté de la membrane où ne circule pas le fluide faisant que les côtés de la membrane sent respoctivement soumis aux pressions ament et aval de cet élément, qu'un organe électrique et (ou) mécanique esure nette différence de pression fonction du débit de fluide en mesurant, seit le déplacement de la membrane sur ces resserts, seit l'effort sur la membrane,qu'un traitement électronique utilisant la donnée de cet organe permet l'indication du débit instantané et éventuellement eumulé par intégration électronique et (ou) électromécanique. 2- Dispesitif suivant la revendication 1 caractérisé en ce que la canalisation reliant l'aval du diaphragme ou du capillaire à la chambre du côté de la membrane où ne circule pas le fluid@@est muni d'un capillaire pour limiterv les moùvements de la membrane et jouer le rôle d'amertisseur. 3- Dispositif suivant l'une quelcenque des revendications 1 ou 2 oaraetérisé en ce que l'organe mesurant le déplacement de la membrane est un capteur potentiosétrique ou un capteur à transformateur différentiel ou un capteur capacitif. 4- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 u 2 caractérisé en ce que l'organe mesurant l'éeffert exercé sur la membrane est un capteur pte- @@- électrique. 5- Dispesitif suivant l'une quelconque des revendisations précèdantes pouvant avoir un élément donnant une perte de charge connue lais non linéaire on fonetien du débit, cacoctérisé en ce qu' une correction électronique permet d'agir sur la réponse donnée par le capteur de déplacement de la membrane ou le capteur de l'effort exercé sur oelle-ci pour obtenir un signal électrique fonction linéaire du débit. 6- Dipesitif suivant l'une quelcenque des revendications l.à 4 pouvant aveir un élément donnant une perte de charge connue lais non linéaire en fana tien du débit et uni d'un capteur potenticmétrique caraptérisé en ee que la piste du potentiomètre est agencée de telle donte qu'elle compense la non linéarité. 7- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4 pouvant aveir un élément donnant une perte de Charge connue linéaire ou ou n@ non linéaire on fonction du débit Mis dépendante de la température ou d'un autre paramètre coi- me la viscisité ou la masse volumique qui varient en température, caractérisé en ce qu'un circuit électronique comprenant un ou plusieurs éléments sensibles à la tetpérature, compensent la dérive due à la température en agissant sur le signal provenant du capteur pour rendre la mesure indépendante de la température. 8- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précèdentes caractérisé en ce que le signal électrique du débit instantané provenant, vie l'électrenique de traitement, du capteur placé dans le circuit de carburant d'un véhicule de transport, est indiqué sur un appareil de tableau de bord analogique et k échelle non linéaire pour permettre l'uti@isation de débitmètres bon marché sur véhicules 9- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7 caractérisé en ce que les signaux électriques du débit instantané et du débit cumulé provenant,via l'électronique de traitement , du capteur placé dans le circuit de carburant d'un véhicule de transport , sont indiqués, le pré ver sur un appareil de tableau de bord analogique à échelle linéaire ou non linéaire, ou numérique, le second sur un appareil de tableau de bord numérique avec remise zéro manuelle. 10- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à7 caractéri@é en ce que le capteur placé dans le circuit de carburant de vésicule i meteur donne un signal utilisé peur l'asservissement en puissance ou en couple du moteur