Brevet FR2441832A1 — publié le 19800613

l'invention concerne un débitmètre pour fluides liquides et gazeux comportant un corps de guidage en matière non ferromagnétique délimitant de tous côtés une cavité, muni d'un orifice d'entrée et d'un orifice de sortie de fluide espacés l'un de l'autre et d'un tiroir de distribution disposé entre ces orifices et pouvant coulisser en direction de 11 orifice d'entrée sous l'action d'une force agissant en sens inverse de l'écoulement et en direction de l'orifice de sortie sous l'action de ltécoulement, ainsi qu'au moins une bobine de champ disposée à la circonférence du corps de guidage dans la direction de mouvement du tiroir de distribution, branchée dans un circuit électrique et reliée à un indicateur. On connaît plusieurs débitmètres du type défini ci-dessus. Ainsi, par exemple, il existe un débitmètre comportant un flotteur à l'intérieur d'un organe de guidage. Le piston de distribution du débitmètre disposé verticalement persiste dans sa position de repos dans une partie cylindrique munie de l'orifice d'entrée du fluide. Â l'extrémité du piston qui est tournée vers l'orifice supérieur de sortie de 1 t organe de guidage, la partie cylindrique s' élargit coniquement de façon uniforme et elle se termine à l'orifice de sortie qui présente une petite section. Le piston est également conique, mais son angle d'ouverture est plus grand que celui de la partie élargie coniquement de l'or- gane de guidage. Vers le bas, le flotteur est formé d'une partie de liaison et d'une douille ferromagnétique, reliées au piston dans cet ordre. Bien entendu, en position de repos, le flotteur s'appuie sur un vissage formant le fond de l'organe de guidage. Immédiatement audessus de la douille ferromagnétique, l'organe de guidage présente à sa circonférence une bobine de champ coaxiale à l'axe de coulissement du flotteur et dont la longueur correspond à peu près à celle de la douille ferromagnétique. La bobine de champ est reliée à un circuit en pont alimenté par une génératrice électrique. les inconvénients des débitmètres de ce genre sont qu'à cause de l'orifice d'entrée latéral, il se produit, dans la région de l'organe de guidage, qui est active pour la distribution, une grande turbulence, qui altère les résultats de mesure. En outre, en vertu de la construction décrite, l'encombrement est relativement grand et l'incorporation à des installations existantes, spéciale ment en direction verticale, est difficile. En méme temps, la fabrication d'un appareil de ce genre est relativement coûteuse, étant donné le grand nombre de pièces. C'est pourquoi, l'invention a pour but de remédier aux inconvénients décrits et de fournir un débitmètre convenant à des processus dynamiques de mesure, fournissant un résultat de mesure indépendant de la viscosité du fluide et prenant peu de place grâce à une construction ramassée. L'invention propose un débitmètre du type défini plus haut, caractérisé en ce que le tiroir de distribution et la cavité intérieure du corps de guidage présentent, dans leur région active pour la distribution et dépendant du débit, une forme conique rétrécissant parallèlement en direction de l'orifice d'entrée, et en ce que la partie du tiroir de distribution qui est en matière ferromagnétique est située au moinspartiellement, lorsque le fluide passe, dans la bobine de champ disposée sur le corps de guidage. Dans un mode d'exécution avantageux, le tiroir de distribution est formé totalement de matière ferromagnétique. D'autres modes d'exécution de l'invention sont indiqués plus précisément ci-après. les détails et le fonctionnement de l'invention sont expliqués à titre d'exemple dans la description ci-après, à propos des dessins, dans lesquels : la figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un débitmètre la figure 2 est une vue en perspective du tiroir de distribution selon la figure 1 la figure 3 est une vue en coupe longitudinale d'un autre mode d'exécution de débitmètre selon l'invention la figure 4 est une vue en coupe longitudinale d'un autre mode d'exécution de débitmètre selon l'invention la figure 5 est une vue en coupe suivant la ligne V-V de la figure 4 la figure 6- est une vue en coupe longitudinale d'un autre mode d'exécution de débitmètre selon l'invention, et la figure 7 est une vue en coupe transversale suivant la ligne VII VII de la figure 6. Un débitmètre pour fluides liquides et gazeux représenté par la figure 1 et désigné par la référence générale 1 présente un corps de guidage 2 en matière non ferromagnétique muni d'un orifice d'entrée 3 et d'un orifice de sortie 4, destinés au fluide et espacés l'un de l'autre et entre lesquels se trouve un tiroir de distribution 5. le tuyau d'entrée 6 est formé d'une tubulure 7 reliée, par un tuyau souple non représenté, au tuyau de refoulement d'une pompe. le tuyau d'entrée 6 débouche dans la cavité de distribution 8 qui s'élargit coniquement dans le sens d'écoulement du fluide en rejoignant une cavité cylindrique 9. A la cavité cylindrique 9 de la cavité de distribution 8 se raccorde directement le tuyau de sortie 10 formé d'une tubulure de sortie cylindrique démontable 11, à laquelle se raccorde un tuyau souple servant à acheminer le fluide. La tubulure de sortie est maintenue par la vis 15 indiquée en trait mixte. Une gorge annulaire 12 contenant un anneau de joint 13 assure l'étanchéité de la cavité de distribution 8 aux fuites. A la circonférence du corps de guidage 22 de préférence dans la région de la cavité de distribution conique 8, est fixée une bobine de champ 4. A cet effet, le corps de guidage 2 présente un épaulement 16 grâce auquel la bobine de champ 14 peut être positionnée avec précision en direction longitudinale. la bobine de champ est à son tour protégée contre les influences extérieures par une douille protectrice 22 en matière synthétique, ou autre matière, de préférence isolante. La douille peut se fixer à la circonférence de l'épaulement 16 au moyen de vis 17 (indiquées en trait mixte sur la figure 1). le tiroir de distribution 5 en matière ferromagnétique présente une forme conique parallèle à la cavité de distribution 8, de sorte qu'en cas d'interruption de l'écoulement, les surfaces latérales de la cavité de distribution 8 et du tiroir 5 s'appliquent l'une contre l'autre de façon étanche. Lorsque le débitmètre est utilisé dans la position verticale représentée, le poids mort du tiroir 5 engendre une force agissant à l'envers de l'écoulement et en vertu de laquelle le tiroir se comporte comme un flotteur, c'està-dire que la commande du débitmètre peut s'effectuer sans action de forces supplémentaires sur le tiroir. Pour améliorer les propriétés d'inertie d'un tiroir flottant librement, on fait agir sur celui-ci un ressort de compression 18 qui a une faible raideur, mais une grande course de précharge. Ce ressort 18 se monte entre la tubulure de sortie 11 et le tiroir 5 de façon telle que lorsque le débitmètre 1 est hors d'action, le ressort ait une légère pré charge. Pour mieux guider le ressort de compression 18, le tiroir 5 et aussi la tubulure de sortie 11 présentent des perforations borgnes 19 et 20. Pour compléter, on signalera encore la gorge annulaire dépouillée 21, qui constitue une mesure liée à la fabrication. les flèches indiquent le sens d'écoulement du fluide. La figure 2 montre en perspective le tiroir 5 de forme tronconique présentant une perforation borgne 19, qui sert à loger le ressort de compression 18. Bien entendu, le ressort de compression peut présenter approximativement le diamètre de la cavité cylindrique, de manière à 8tre guidé par celle-ci. Quand le mouvement du tiroir 5 s'effectue sans l'action d'un ressort de compression, la plus grande surface frontale du tiroir est avantageusement dépourvue de perforation 19. La perforation plus petite qui fait suite à l'extrémité de la perforation 19 est nécessaire à la réalisation d'une surface annulaire plane destinée au ressort 18. Si le débitmètre 1 est utilisé pour des fluides dont les J débits maximal et minimal sont relativement éloignés l'un de l'autre, il faut que le tiroir se meuve sur une plus longue distance. Sn pareil cas, comme le montre la figure 3, le tiroir 5 présente à son grand côté frontal une perforation 25 dans laquelle une douille 26 est insérée fermement. La douille 26 présente à sa circonférence des passages 27 qui relient la partie cylindrique 28 du corps de guidage 2 et l'intérieur de la douille 26. Conformément au débit, la cavité cylindrique 28 présente avantageusement une aire de section supérieure à celle de la partie la plus large de la conicité 30 de la cavité de distribution 8. La tubulure de sortie 11 est reliée solidairement au corps de guidage 2 au moyen de vis 12 ou d'un filetage non représenté. le dispositif d'étanch8itg 29 assure que le fluide qui passe ne puisse pas sortir. La tubulure de sortie 11 présente une perforation 31 qui loge la douille 26 en lui permettant de coulisser. Avantageusement, la perforation 31 est doublée d'une chemise 32, de façon que lors du coulissement du tiroir 5, il ne se produise pas un trop grand frottement. La douille 26 et la chemise 32 peuvent présenter entre elles un jeu correspondant à un coulissement aisé. Il est ainsi assuré que lorsque le débitmètre 1 est au repos, le tiroir 5 s'applique de façon plus ou moins étanche contre la surface latérale conique de la cavité de distribution 8 et ne donne ainsi aucune fuite en présence de petits débits. Ce mode d'exécution aussi peut avantageusement comporter un ressort de compression 18 à faible raideur. Pour compléter, on signalera encore les traits mixtes 33, 34, dont la position représente la position de repos du tiroir 5. On peut ainsi voir que la longueur du tiroir 5 et celle de la bobine de champ 14 coïncident en position de repos. Comme sur la figure 1, la douille protectrice 17 forme la fermeture de l'appareil. La figure 4 montre un autre exemple d'exécution de débitmètre comportant essentiellement un tiroir de distribution 5 modifié relativement à la figure 3. A la différence de la figure 3, la partie conique 35 du tiroir 5 s'élargit en une partie cylindrique 36 guidée dans la cavité cylindrique 9 du corps de guidage 2. Dans ce mode d'exécution aussi, le tiroir et le corps de guidage peuvent avoir un jeu donnant un coulissement aisé, de sorte que l'étanchéité complète de la partie conique 35 dans le corps de guidage n'est pas compromise. À la circonférence, la partie cylindrique 36 du tiroir 5 présente des cannelures en forme de rainures 37 s'étendant sur la longueur de la partie cylindrique 36 et sortant à la circonférence de la partie conique 35. La figure 5 montre ces cannelures 37 dont la grandeur et le nombre dépendent du volume des fluides qui doivent passer. Bien entendu, la structure de débitmètre représentée par la figure 4 peut comporter un ressort de compression (non représenté) pouvant s'insérer entre la tubulure de sortie il et le tiroir 5. Ce ressort de compression peut avantageusement s'appliquer contre la partie cylindrique 35 du corps de guidage 2. La figure 6 représente une autre variante d'un débitmètre selon l'invention. Contrairement aux débitmètres 1 décrits plus haut, le corps de guidage 2 présente ici une forme cylindrique autour de son axe longitudinal qui présente un diamètre différent en vertu de la structure de l'appareil. Dans la région de l'entrée et de la sortie de fluide, rien n'est changé relativement aux modes d'exécution décrits plus haut, les tubulures d'entrée 7 et de sor tie 11 servant encore à fixer un tuyau souple à brides. Un vissage atteindrait aussi le but, mais il est plus coûteux à réaliser, vu l'étanchéité nécessaire et la sensihiité à l'usure. La cavité de distribution 8 du corps de guidage 2 s'élargit dans le sens d'écoulement du fluide en rejoignant une cavité cylindrique 38.Celle-ci sert à guider par glissement le cylindre 40 faisant indirectement suite à la partie conique 39 du tiroir 5. Entre la partie conique 39 et le cylindre 40, le tiroir 5 présente une gorge annulaire 41 dont le fond 42 présente un ou plusieurs trous 43 communiquant avec la perforation cylindrique coaxiale 44. La perforation 44 débouche dans la cavité cylindrique 38 qui communique avec le tuyau de sortie 10. le fluide, une fois entré dans la cavité de distribution 8, afflue par les perforations 43 et la perforation de cylindre 44 à la cavité cylindrique 38, puis quitte l'appareil par le tuyau de sortie 10. Selon une variante, le cylindre 40 peut présenter à sa circonférence des canaux en forme de gorges s'étendant sur toute sa longueur jusqu'à la gorge annulaire 42 et communiquant avec celle-ci. Gracie à cette structure du cylindre 40, on peut se passer des trous 43 et de la perforation de cylindre 44, voir figure 7. (Les traits mixtes des figures 6 et 7 montrent une variante du cylindre 40). A la circonférence de la partie de plus grande section du corps de guidage 2 sont tournées deux gorges d'égale grandeur 45, qui se répartissent à des distances uniformes sur la longueur du cylindre 40 du tiroir 5, en position de repos. Dans chacune des gorges 45 est enroulée une bobine de champ 46, ces bobines formant ensemble, lorsqu'elles sont excitées au moyen d'un courant alternatif, une bobine différentielle, et étant reliées par l'intermédiaire d'un pont de mesure à une source de courant électrique. Au lieu d'une bobine différentielle, à la circonférence du corps de guidage peut entre fixée une bobine de champ simple présentant de préférence la même longueur que le cylindre 40 du tiroir 5 et coïncidant avec celui-ci quant le tiroir 5 est en position de repos. Pour protéger l'équipement électrique, chacune des bobines de champ est entourée d'une douille protectrice 22. Afin que l'appareil puisse être installé dans n'importe quelle position, on insère dans la cavité cylindrique 38 un ressort de compression de faible raideur. Lors de la mise en service du débitmètre 1, le tiroir 5 se soulève de sa position de repos, de sorte que les conditions de cou rant et de tension dans les bobines de champ reliées à une source de courant se modifient. On lit les valeurs modifiées sur une échelle étalonnée en débit proportionnellement aux valeurs dtintensité ou de tension. Dans le cas d'une bobine différentielle prévue sur le corps de guidage, comme décrit ci-dessus, il se produit lors du passage du fluide une montée du tiroir 5, de sorte que le cylindre 40 sort de l'une des bobines de champ 46 et pénètre plus profondément dans l'autre. Avec le changement de position du cylindre 40, les résistances apparentes dans les bobines de champ varient, provoquant une variation de tension qui, en combinaison avec un pont de mesure, engendre un courant ou une tension proportionnels à la course du tiroir 5, et qui est indiquée directement sous forme de débit, par exemple, en 1/mins -REVENDICATIONS 1. Débitmètre pour fluides liquides et gazeux comportant un corps de guidage en matière non ferromagnétique délimitant de tous côtés une cavité, muni d'un orifice d'entrée et dtun orifice de sortie de fluide espacés l'un de l'autre et d'un tiroir de distribution disposé entre ces orifices et pouvant coulisser en direction de l'orifice d'entrée sous l'action d'une force agissant en sens inverse de ltécoulement et en direction de l'orifice de sortie sous l'action de l'écoulement, ainsi qu'au moins une bobine de champ disposée à la circonférence du corps de guidage dans la direction de mouvement du tiroir de distribution, branchée dans un circuit électrique et reliée à un indicateur, débitmètre caractérisé en ce que le tiroir de distribution et la cavité intérieure du corps de guidage prdsentent, dans leur région active pour ia distribution et dépendant du débit, une forme conique rétrécissant parallèlement en direction de l'orifice d'antrée, et en ce que la partie du tiroir de distribution qui est en matière ferromagnétique est située au moins partiellement, lorsque le fluide passe, dans la bobine de champ disposée sur le corps de guidage. 2. Débitmètre selon la revendication 1, caractérisé en ce que le tiroir de distribution est formé de matière ferromagnétique. 3. Débitmètre selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la partie du tiroir qui est formée de matière ferromagnétique et la bobine de champ ont la même longueur. 4. Débitmètre selon la revendication 2, caractérisé en ce que la longueur de la partie ferromagnétique du tiroir et celle de la bobine de champ coIncide en position hors service. 5. Débitmètre selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que la bobine de champ est disposée sur le corps de guidage dans la direction du tiroir et de la cavité intérieure qui rétrécissent parallèlement en direction de l'orifice d'entrée. 6. Débitmètre selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que la bobine de champ présente un enroulement parallèle à la partie du tiroir qui est active pour la distribution. 7. Débitmètre selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le corps de guidage présente à sa circonfé rence une bobine différentielle formée de deux bobines de champ. 8. Débitmètre selon la revendication 7, caractérisé en ce que la partie en matière ferromagnétique du tiroir est placée symé triquement entre les bobines de champ dans la position hors service. 9. Débitmètre selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le tiroir, en sa région active pour la distribution, est formé de matière non ferromagnétique. 10. Débitmètre selon la revendication 9, caractérisé en ce que la partie ferromagnétique du tiroir, tournée vers l'orifice de sortie, est de forme cylindrique. 11. Débitmètre selon la revendication 10, caractérisé en ce que la partie cylindrique de guidage du tiroir présente à sa circonférence des cannelures dirigées longitudinalement, qui s' étendent sur la partie cylindrique, et débouchent dans la cavité intérieure du corps de guidage. 12. Débitmètre selon la revendication 10, caractérisé en ce que la partie cylindrique de guidage du tiroir présente des cannelures dirigées longitudinalement, qui débouchent entre la partie du tiroir qui est active pour la distribution et sa partie de guidage, dans une gorge annulaire concentrique à I'axe du tiroir, communiquant, lors du passage du fluide, avec la cavité intérieure du corps de guidage. 13. Débitmètre selon ltune quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'entre le c8té frontal du tiroir qui est tourné vers la sortie et la surface intérieure du corps de guidage qui est située vers la sortie est disposé un ressort de compression.