Brevet FR2359401A1 — publié le 19780217

L'invention concerne les appareils de mesure et, notamment, un débitmètre du type à turbine, convenant notamment aux -ppllcat-ions exigeant un appareil accessible et hygiénique. I1 existe des débitmètres réalisés d'une seule pièce et dans lesquels des ailettes sont disposées de part et d'autre d'un rotor de mesure.ies ailettes sont enclenchées en placeypar exemple à l'aide d'anneaux élastiques intérieurs maintenus en position dans le corps de l'appareil. Ces anneaux se logent dans des évidements usinés dans le corps. Un redresseur d'eeoulement est fixé sur le corps de ltappareil, de manière que le liquide y pénétrant suive un trajet prévisible. Pour certaines applications hygiéniquesy un tel débitmètre comportant des redresseurs d'écoulement ne donne pas satisfaction, en raison de sa tendance à provoquer une certaine contamination à l'emplacement de la liaison du redresseur avec le corps et à la fixation des anneaux élastiques de maintien des ailettes dans des évidements usinés dans le corps. De plus, l'appareil étant constitué d'une seule pièce, il existe un problème d'accessibilité aux paliers, aux ailettes et au rotor pour les opérations de nettoyage et de remplacement. En outre, ces appareils réalisés d'une seule pièce et comportant un redresseur d'écoulement ne permettent qu'un seul sens d'ecou- lement. L'invention concerne un débitmètre du type à turbine conçu pour permettre un accès aisé aux pièces à nettoyer, à entretenir et à remplacer. Be débitmètre selon l'invention est à cet effet constitué de plusieurs éléments et il est conçu de manière à éviter le montage diun redresseur d'écoulement. I1 comporte des ailettes fixées de manière à permettre des opérations de nettoyage et d'entretien convenant à des applications hygiéniques. De plus, le débitmètre selon l'invention permet aù fluide de s'écouler dans les deux sens. L'invention concerne donc un débitmètre du type à turbine, comprenant trois parties principales qui permettent un accès aisé pour les opérations de nettoyage, d'entretien et de remplacement. Be débitmètre à turbine selon l'invention comporte un rotor en matière magnétIque, tournant en fonction du débit d'écoulement d1un liquide dans l'appareil.Un champ magnétique est. créé dans la zone d rotor de manière que la rotation de ce dernier dans ce champ provoque la production d'lmpulsions qui sont comptées et qui correspondent au débit de liquide s'écoulant sur le rotor. Be débitmètre selon l'in- vention comporte des chapeaux extrêmes identiques fixés sur les deux extrémités d'un corps, de manière que ces chapeaux supportent le rotor et que ce dernier tourne dans le corps. Des ailettes sont soudées dans les chapeaux, à une distance suffisante du rotor pour assurer le redressement de l'écoulement avant que le liquide atteigne le rotor. Des brides extérieures fixent les chapeaux extrêmes sur le corps, et des supports sont disposés centralement par rapport aux ailettes de manière à permettre le montage de paliers axiaux et radiaux pour les axes de la turbine du rotor, orientés axialement par rapport à ce rotor. Be corps présente une surface cylindrique extérieure traversée centralement par une sonde détectant les rotations du rotor sous l'effet de l'éoulement du fluide et produisant des impulsions magnétiques de comptage. Une sonde d'air, qui détecte la conductivité du fluide passant dans l'appareil, traverse également le corps principal, en avant ou en arrière du rotor, suivant le sens d'écoulement. Cette sonde autorise ou empoche le fonctionnement du circuit de la sonde de comptage d'impulsions magnétiques, de manière que le liquide puisse Qtre distingué du gaz dans le procédé de mesure. Une ailette de compensation est également montée à travers la surface extérieure du corps principal pour créer une turbulence directionnelle sur le rotor et permettre ainsi un étalonnage bidirectionnel de ltappåreil. Stinvention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemple nullement limitatif et sur lesquels la figure 1 est une vue en perspective éclatée du débitmètre selon l t invention; la figure 2 est une élévation, avec coupe axiale partielle, du débitmètre selon l'invention, cette vue montrant en particulier la sonde de comptage des impulsions magnétiques; la figure 3 est une coupe partielle suivant la ligne 3-3 de la figure 2, montrant en particulier la sonde d'air et la bride extérieure de fixation d'un chapeau extrême sur le corps du débitmetre; la figure 4 est une coupe partielle suivant la ligne 4-4 de la figure 2 et représente en particulier l'ailette de compensation du débitmètre selon l'invention; et la figure 5 est une coupe partielle suivant la ligne 5-5 de la figure 4 et représente en particulier la forme et le montage de l'ailette de compensation. La figure 1 représente le débitmètre selon l'invention, qui comprend des chapeaux extrAemes 10, approximativement cylindriques, dans lesquels sont montés axialement des supports 12 de paliers à l'aide dtailettes 14 faisant saillie de ces supports et soudées à la surface intérieure 16 des chapeaux extrêmes. Bes extrémités des supports 12 orientées vers l'intérieur portent des paliers axiaux 18 (figure 2) et des paliers radiaux 20 destinés au montage du rotor 22, comme décrit plus en détail ci-après. Le corps 24 du débitmètre est également à peu près cylindrique et présente un alésage 26. Un rotor 22 est disposé centralement et axialement dans le corps 24 et comporte des axes 28 de turbine qui font saillie axialement vers l'extérieur et qui sont montés sur les paliers 18 et 20 décrits précédemment. Des joints -hygiéniques 30 assurent l'étanchéité entre le corps 24 et les chapeaux extrêmes 10, de manière que le liquide s' écoulant dans l'appareil suive une surface cylindrique continue. Bes ailettes 14 sont éloignées des bords avant du rotor 22 par une distance au moins égale au quart du diamètre interne de l'appareil, de manière à éviter d'savoir à utiliser des redresseurs d'écoulement dont la fonction est assumée par quatre ailettes 14 ou plus. Be corps 24 présente des trous 32, 34 et 36 (figure 4) destinés respectivement au montage d'une sonde 78 de comptage d'impulsions magnétiques, d'une' sonde 40 d'air et d'un dispositif 42 de compensation. La sonde 38 de comptage d'impulsions magnétiques comprend un capteur magnétique 39 et un circuit 41 (figure 2) dont la fonction est de détecter magnétiquement les rotations du rotor 22 et de transmettre à des connecteurs 43 des signaux électriques proportionnels a ces rotation. La sonde 40 d'air comprend un élément 44 traversant la paroi du corps 24 et faisant saillie dans le trajet suivi par le liquide à mesurer. Etant donné qu'il est connu que les liquides contiennent toujours des sels élevant leur conductivité, lorsqu'il est souhaité de n'effectuer les-mesures que sur les liquides, la sonde 40 d'air mesure la conductivité et, par une liaison électrique avec la sonde 38 de comptage d'impulsions magnétiques, contrôle si la mesure est effectuée ou non Par exemple, dans le cas où l'appareil n1 est parcouru que par de l'air, la sonde 40 en détecte la faible conductivité et interdit électriquement toute mesure sous forme d'un signal de sortie de la sonde 38 de comptage.Dans un autre exemple, si l'appareil selon l'invention est utilisé pour la mesure de la quantité de jus de tomate traité , la sonde 40 empoche la continuation du comptage par la sonde 38 après l'interruption de l'écoulement du jus de tomate, ctest-à-dire lorsque seul de l'air circule dans l'appareil. Le dispositif 42 de compensation est monté sur le ceté du rotor opposé à celui présentant la sonde 40 d'air. Ce dispositif de compensation est réglable de manière à creer une turbulence directionnelle pour augmenter ou diminuer la vitesse du rotor et indiquer ainsi la même vitesse de rotation par usité de volume lorsque ce dispositif est situé sur le cOté aval. Be dispositif 42 comporte une ailette 46 placée sur le trajet d'écoulement du liquide dans le corps 24 et pouvant être réglee au cours d'essais, de manière à compenser la turbulence provoquée par la onde 40 d'air afin que l'appareil convienne aux deux sens de circulation du liquide, l'un ou l'autre des chapeaux extrêmes pouvant constituer l'élément dtarrivée du liquide sur lequel la mesuro est à effectuer. Par exemple, lorsque la sonde 40 d'air est plàée en aval du rotor 22, le liquide circulant dans le sens indiqué par la flèche 48, aucune turbulence n'est communiquée à ce liquide. Cependant, lorsque le sens d'écoulement est opposé à celui indiqué par la flèche 48, une telle turbulence existe.Pour permettre l'utilisation de l'avppareil dans les deux sens d'écoulement, lorsque le sens est opposé à celui indiqué par la flèche 48 et que la sonde 38 de comptage est étalonnée, un écoulement bidirectionnel ntest permis que lorsqu'une turbulence opposée et égale est provoquée alors que le liquide s'écoule dans le sens indiqué par la flèche 48. Par conséquent, le dispositif 42, dont l'ailette 46 est placée sur le trajet d'écoulement, provo-que, lorsque le sens d'écoulement est celui indiqué par la flèche 48, la même turbulence que celle apparaissant lors de l'étalonnage et due au capteur 44 de la sonde lorsque l'écoulement est de sens opposé à celui indiqué par la flèche 48.En d'autres termes, si l'écoulement est opposé à celui indiqué par la flèche 48 et que la sonde 40 d'air est en position, le signal de sortie de la sonde 38 comprend trente mille impulsions pour-ltécoule- ment d'une quantité de liquide de 380 litres pendant l'étalonnage. Le sens d'écoulement est ensuite inversé de manière à devenir celui indiqué par la flèche 48, et l'angle d'ncli- naison de l'ailette 46 est réglé jusqu'à ce que la sonde 38 compte trente mille impulsions pour l'écoulement de 380 litres de liquide (soit environ 79 impulsions par litre). A la fin de cette opération d'étalonnage, le liquide peut s'écouler dans un sens ou dans l'autre en provoquant le meme effet turbulent et en permettant une mesure précise dans tous les cas. les figures 2 à 5 représentent le débitmètre selon l'invontion à l'état assemblé et avec les joints hygiéniques 30 en place. il convient en particulier de noter que le trajet intérieur d'écoulement du liquide est délimité par une surface cylindrique continue 16, 26. Le corps 24 et les chapeaux extrêmes 10 sont en acier inoxydable non-magnétique, de manière à ne pas affecter le fonctionnement de la sonde 38 de comptage des impulsions magnétiques. La liaison du corps 24 avec les chapeaux extrêmes 10 présente des saillies 50 à la surface extérieure de l'appareil. Des brides 52 sont appliquées sur ces saillies pour fixer hermétiquement les chapeaux extrêmes 10 sur le corps 24, comme représenté sur les figures 2 et 3. Bes brides 52 comportent chacune une poignée 54, des rubans 56, une charnière 58 et un élément 60 de liaison, mis en oeuvre de manière classique. Les figures 4 et 5 montrent le réglage du dispositif 42 de compensation. Ce réglage s'effectue à l'aide d'un tournevis ou autre, introduit dans une fente 62 du dispositif 42 pour régler de manière simple l'inclinaison de l'ailette 46. Bes opérations effectuées pour la mise en oeuvre du. débitmètre selon l'invention seront à présent décrites. Llappa- reil est d'abord assemblé par montage amovible du rotor 22 sur le support 12 de l'un des chapeaux extrêmes je. cette opération consiste simplement à introduire un joint hygiénique 30 dans le chapeau 10 et l'axe 28 dc la turbine dans le palier radial 20. Be chapeau extrême 10 qui porte ainsi le rotor 22 est ensuite appliqué sur le corps 24, puis l'autre chapeau extrême est monté de la même manière sur le corps 24. Les brides 52 sont ensuite manoeuvrées de manière à maintenir les trois éléments assemblés. Puis la sonde 38 de comptage des impulsions magnétiques est vissée en positidn-dans la paroi du corps 24, de manière à titre centrée entre les extrémités de ce corps 24, à proximité du rotor. La sonde 40 d'air est vissée de manière que l'élément 44 fasse saillie dans le trajet d'écoulement délimité à l'intérieur de l'alésage 26 du corps 24.De meme, le dispositif 42 de compensation est vissé de manière que l'ailette 46 pénètre dans l'alésage 26 du corps 24. L'appareil est ensuite raccordé sur une conduite ou autre dans laquelle le liquide est mis en circulation dans le sens opposé à celui indiqué par la flèche 48. L'étalonnage est effectué en faisant circuler ime quantité connue de liquide dans l'appareil et en comptant le nombre d'impulsions produit par la sonde 38. On fait ensuite circuler la même quantité de liquide dans le sens indiqué par la flèche 48, et l'angle dtinclinaison de l'ailette 46 est réglé de manière que la sonde 58 compte le même nombre d'impulsions par litre que précédemment. L'appareil est alors prêt à astre utilisé dans un sens d'écoulement ou dans l'autre. La sonde 40 d'air fait cesser l'émission des signaux produits par la sonde 38 lorsqu'elle détecte de l'air ou tout autre gaz dans le débitmètre. Bes opérations de nettoyage, de réparation ou de remplacement des pièces peuvent autre effectuées aisément par inversion du procédé d'assemblage. Be trajet interne, continu et lisse d'écoulement empêche toute contamination par accumulation de matières à ltintérieur de l'appareil, par exemple dans le cas du traitement d'un liquide alimentaire. De plus, il n1 est pas nécessaire que le débitmètre selon l'invention comporte un redresseur d'écoulement rapporté. Ce débitmètre constitue un appareil simple, efficace et aisément entretenu, d'une utilisaton très souple. il va de soi que de nombreuses modifications peuvent autre apportées au débitmètre décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Débitmètre destiné à produire un signal électrique indiqllant le débit, caractérisé en ce qu'il comporte deux chapeaux extrêmes, montés symétriqtiement et axialement et comprenant chacun une enveloppe, un support de palier aligné axialement dans l'enveloppe et des ailettes reliant le support à cette enveloppe, un corps principal étant monté entre les chapeaux extrêmes et présentant une surface intérieure, le corps étant aligné axialement sur les chapeaux extrêmes et la surface intérieure delimitant avec les enveloppes de ces chapeaux un conduit cylindrique continu de mesure, le débitmettre comportant également un rotor magnétique qui est monté sur lesdits supports, à l'intérieur du corps, et dont la rotation correspond à 11 écoulement dans ledit conduit, une sonde de comptage d'impulsions magnétiques créant un champ magnétique. dans la zone du rotor pour produire des impulsions proportionnelles àI'ecoul.emenrt dans le conduit, des brides extérieures fixant les chapeaux extrêmes sur le corps, la distance entre les ailettes et le rotor é-tant supérieure au quart du diamètre du conduit. 2. Débitmètre selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps présente des premier et second trous qui aboutissent à ladite surface interieure, une sonde d'air pénétrant dans ledit conduit par ie premîer trou, de manière à commander la production dudit signal électrique, et un dispositif de compensation étant logé dans le second trou, de l'autre côté axial de la sonde de comptage par rapport à la sonde dtair, ce dispositif étant relié à la sonde de comptage et disposé de manière à produire une turbulence directionnelle dans le conduit pour permettre un écoulement bidirectionnel. 3. Débitmètre selon la revendication 1, caractérisé en ce que les supports fixent le rotor magnétique de manière amovible. 4. Débitmètre selon la revendication 1, caractérisé en ce que les chapeaux extrêmes et le corps présentent des saillies orientées vers l'extérieur et destinées à s'enclencher avec les brides extérieures. 5. Débitmètre selon la revendication 1, caractérisé en ce que des joints hygiéniques sont montés entre les chapeaux extrêmes et le corps.