Brevet FR2378264A1 — publié le 19780818

La présente invention est relative aux débitmètres de fluides du type à émission de tourbillons dans lesquels un obstacle placé dans une conduite parcourue par le fluide à mesurer engendre l'émission périodique de tourbillons dont la fréquence est représentative de la vitesse du fluide, et par suite du débit dans la conduite. L'invention vise plus particulièrement des perfectionnements à ce genre de débitmètre qui sont utilisables lorsque, dans certaines zones de débit, apparaissent des phénomènes de résonance gênants qui entachent la précision de mesure. On a en effet constaté que l'émission des tourbillons de Karman derrière un obstacle placé diamétralement dans une conduite peut être perturbée lorsque la fréquenced'émission de ces tourbillons est capable d'engendrer et d'entretenir une résonance locale. Une résonance particulièrement gênante peut être, par exemple, l'établissement perpendiculairement à la direction de l'écoulement de fluide, d'un système d'ondes stationnaires de demi-longueur d'onde voisine du diamètre de la conduite dans laquelle s'écoule le fluide. Dans ce cas, on assiste à l'apparition de sifflements accompagnés d'une perte de charge anormale aux bornes de débitmètre;simultanément, la fréquence d'émission est ellemême perturbée : en général, elle croit de plusieurs % en valeur relative et entraine des erreurs de comptage sur le fluide débité.Un nouvel accroissement du débit fluide provoque ensuite une diminution de l'intensité des sifflements et la fréquence d'émission des tourbillons redevient métrologique. L'invention a donc pour but d'atténuer efficacement les phénomènes de résonance parasite qui, autrement, perturbent la mesure et de permettre ainsi au débitmètre de conserver une même précision métrologique dans toute son étendue de mesure, y compris dans les zones de débit où se produisent les phénomènes perturbateurs. Le débitmètre, suivant l'invention, comporte dans un élément de conduite5 un obstacle monté transversalement à l'axe de cette conduite5 et il est caractérisé en ce qu'il comprend sur la paroi dudit élément, dans le voisinage du plan axial de l'obstacle perpendiculaire à sa ligne moyenne, au moins un résonnateur acoustique ayant une impédance acoustique choisie pour atténuer l'énergie vibratoire apparaissant à certaines fréquences parasites et empêcher toute apparition de résonance. L'invention sera mieux comprise en se référant à la description suivante et au dessin annexé donnés à titre d'exemple non limitatif. Sur ce dessin La fig. 1 est un schéma explicatif montrant l'existence d'une onde stationnaire en aval d'un émetteur de tourbillons La fig. 2 est un schéma d'un débitmètre perfectionné suivant l'invention. Sur la fig. 1, on voit, représenté schématiquement, un élément de conduite cylindrique 1 dans lequel est monté un obstacle 2 émetteur de tourbillons, constitué par un corps cylindrique de section quelconque, indifférent au regard de l'invention, par exemple rectangulaire, dont la ligne moyenne est orientée suivant un diamètre de la conduite perpendiculairement au plan de la figure. Le débit fluide arrive suivant le sens de la flèche et crée une allée de tourbillons alternés schématisés en 3 et 3', qui se détachent des faces 2 A et 2 B de l'obstacle 2. Un capteur (non représenté, et qui peut être incorporé à l'obstacle) permet de détecter la fréquence d'émission de ces tourbillons et d'en déduire la mesure du débit de façon connue. Localement, il peut s'installer une résonance schématisée par une onde stationnaire 4 ayant des ventres de pression sur la paroi de l'élément 1 au voisinage du plan de la figure et un noeud de pression sur l'axe. La pression fluctuante existant dans le sillage de l'émetteur de tourbillons 2, et dont la fréquence peut être différente de celle correspondant à l'onde stationnaire, est à l'origine de son entretien. La fig. 2 représente un mode de réalisation d'un débitmètre conforme à l'invention. Dans la paroi de l'élément 1 et suivant une direction perpendiculaire au diamètre moyen de l'obstacle 2, c'est-à-dire, en l'occurence, dans le "plan" de la figure, sont pratiquées des ouvertures 9, chaque ouverture pouvant recevoir un tube 5 de courte longueur dont l'extremité opposée est munie d'un filetage 6. Sur ce filetage est vissé un corps creux formant résonnateur acoustique, du type Helmoltz 7 (sphérique ou hémisphérique), ou encore du type à onde stationnaire 8, à section cylindrique et délimité par un plan de réflexion. Le réglage de la fréquence propre de la cavité ainsi formée peut être obtenu par vissage du corps 7 ou 8 sur le tube 5. Bien que les dimensions de ces corps aient été représentées à grande échelle pour en faciliter la lecture, il reste entendu qu'ils sont en réalité de dimensions bien moindres vis à vis du diamètre de la conduite. Ces résonnateurs d'absorption peuvent être disposés en des endroits quelconques de la paroi centrés sur le plan de la figure où des réflexions acoustiques gênantes se produisent : par exemple au droit de l'obstacle émetteur 2 comme le résonnateur 8, en aval comme le résonnateur 7, ou même en amont. Leur nombre n'est pas non plus critique et est adapté à la qualité de l'amortissement de la résonance parasite souhaité Un élément de conduite équipé d'un obstacle générateur de tourbillons peut aussi être muni de résonnateurs à cavité non ajustable, mais accordée une fois pour toutes, puisque à une géométrie d'émetteur et de conduite bien déterminée correspond une cavité résonnante de dimensions elles aussi bien définies. Ces cavités peuvent 2Onc être usinées et soudées définitivement sur le débitmètre constitué de l'élément de conduite équipé de son obstacle. Les impédances acoustiques de ces résonnateurs peuvent par exemple être accordées sur une longueur d'onde voisine du double du diamètre de l'élément de conduite, ou sur un sous-multiple de cette longueur. REVENDICATIONS 1. Débitmètre à émission de tourbillons comportant, dans un élément de con duite, un obstacle monté transversalement à l'axe de cette conduite, ca ractérisé en ce qu'il comprend sur la paroi dudit élément, dans le voi sinage du plan axial de l'obstacle perpendiculaire à sa ligne moyenne, au moins un résonnateur acoustique ayant une impédance acoustique choisie pour atténuer l'énergie vibratoire apparaissant à certaines fréquences parasites et empêcher toute apparition de résonance. 2. Débitmètre suivant la revendication 1, dans lequel l'élément de conduite a une section circulaire, caractérisé en ce que l'impédance acoustique dudit résonnateur est accordée sur une longueur d'onde voisine du double du diamètre de l'élément de conduite ou d'un sous-multiple de cette lon gueur. 3. Débitmètre suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ledit réson nateur est monté au droit de ltobstacle. 4. Débitmètre suivant la revendication I, caractérisé en ce que ledit réson nateur est monté en aval, ou en amont, de l'obstacle. 5. Débitmètre suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'impédance dudit résonnateur est ajustable. 6. Débitmètre suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'impédance dudit résonnateur est fixée par construction pour un obstacle et un élé ment de conduite donnés. 7. Débitmètre suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que 1 dit résonnateur est du type de Helmoltz ou à onde stationnaire.