Brevet FR2490337A1 — publié le 19820319

La présente invention concerne un système de contrôle de débit et en particulier le débit de fluide caloporteur dans les systèmes de chauffage. Dans les systèmes de chauffage domestique et spécialement dans les systèmes de chauffage collectif, il est souvent nécessaire de mesurer le débit de fluide caloporteur qui est généralement de l'eau. Cela permet de calculer la quantité de chaleur fournie et de déterminer les frais du consommateur. Dans les systèmes de l'art antérieur, le débit est mesuré par des débitmètres à rotor a déplacement positif, puisque ces débitmètres ont des parties mobiles, toutefois ils souffrent d'inconvénients tels que des ruptures, et de mauvais fonctionnements sont capables de se produire. D'après la description du brevet britannique 1 519 803, il est connu de mesurer le débit d'essence dans un véhicule à moteur en utilisant un tube de venturi. La description signale que la sortie du dispositif de mesure de débit doit entre linéarisée et elle propose différents circuits électroniques de linéarisation. L'invention fournit un dispositif de contrôle de débit qui comprend un tube de venturi accouple a un fluide en écoulement et engendrant une différence de pression dépendant du débit, ainsi que des moyens de transfert et de linéarisation couplés au tube de venturi pour engendrer un signal de sortie électrique sensiblement linéaire proportionnel au débit, lesdits moyens de transfert et de linéarisation étant constitués par un dispositif à résistance variable. Le dispositif peut comprendre également un oscillateur relié à la sortie du dispositif à résistance variable et conçu pour produire une fréquence proportionnelle à celle-ci. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation et en se reportant aux dessins annexés, sur lesquels la figure 1 représente une vue schématique du dispositif de contrôle de débit de l'invention ; et les figures 2 et 3 représentent des parties du dispositif à résistance variable de la figure l, à différents débits du fluide passant au travers du venturi. Sur la figure 1, un tube de venturi 10 est couplé à une tubulure dans laquelle doit entre contré un débit m. La tubulure peut 8trie une tubulure standard en cuivre pour eau chaude. Le venturi peut contrer des débits jusqu'à 45,5 litres par minute, avec un taux de réduction de 10:1 engendrant une différence de pression de par exemple 40 cm d'eau au débit maximal. La différence de pression est appliquée à un dispositif a résistance variable qui engendre un signal de sortie électrique dépendant de la différence de pression. Plus précisément, le dispositif de contre de débit comprend un venturi 10 auquel est relié un cylindre 52 à chaque extrémité par des tubes 53 et 54.Le cylindre contient une quantité de mercure qui est représentée sur les dessins par les zones 55 couvertes de hachures. Une résistance 56 s'étend au travers du cylindre 52 suivant son axe longitudinal et la partie de la résistance entourée par le mercure 55 est court-circuitée. La résistance variable est reliée à un circuit oscillant 40 qui produit une fréquence linéairement proportionnelle à la sortie de la résistance variable. La figure 2 représente le niveau de mercure pour un débit A et la figure 3 représente le niveau de mercure à un débit différent B. Le débit B peut être supérieur ou inférieur au débit A. Pour un débits, la résistance a une valeur Ram et le circuit 40 a une fréquence f m a comme le montre la figure L. Le débitmètre est normalement conçu pour que le débit B soit plus élevé que le débit A. Dans ce cas, un accroissement unité du débit engendre une augmentation de la différence de pression dans le débitmètre et par suite une montée du niveau du mercure dans le cylindre 53, ce qui produit un changement unité dans la résistance 56. I1 est clair qu'une disposition géométrique spéciale de la résistance est nécessaire pour compenser le fait que la hauteur du mercure ne varie pas linéairement en fonction du débit du fluide. C'est ce qu'assure la formule RB RA X hg où RA est la valeur totale de la résistance quand aucune partie ne plonge dans le mercure, RB est la valeur de la résistance pour un débit B, h est la différence de hauteur de mercure qui correspond respectivement à une ligne repère pour un débit nul et à un débit A, et hB est le niveau du mercure au-de. us de la ligne repère, pour un débit B. La position de la ligne repère est arbitraire et on peut s'arranger pour que le cylindre soit plein de mercure à un débit nul et que la résistance soit progressivement découverte et que par suite sa valeur augmente (proportionnellement au débit) quand le débit augmente. Puisque la sortie d'une mesure par venturi suit généralement une loi quadratique, il est nécessaire d'avoir une résistance dont la valeur est sensiblement proportionnelle à la racine carrée de la distance 9 partir d'une extrémité, telle qu'elle est définie par la surface libre de la colonne de mercure par rapport à la ligne repère La résistance 56 dans le cylindre 52 constitue à la fois le moyen de transmission et de linéarisation. La résistance 56, qui peut Entre profilée par usinage d'une pièce brute, une pellicule obtenue par évaporation ou gravure, un enroulement spécial ou une grille imprimée et recuite, fait partie dlun circuit électronique en liaison avec loscillateur 40, de sorte que la fréquence rythmée produite est proportionnelle å la valeur de résistance apparaissant au bord de celle-ci. La réalisation décrite ci-dessus fournit un dispositif relativement simple pour produire un signal de sortie dépendant linéairement du débit. On évite en outre la nécessité d'un circuit électronique de linéarisation relativement cher. Au lieu d'une colonne de mercure, on peut utiliser tout élément de contact qui soit mobile relativement la résistance pour en court-circuiter sélectivement les parties et dont la position dépende de la sortie du venturi. Si cet élément de contact introduit des non-linéarités supplémentaires, elles peuvent entre également compensées par la résistance. Le dispositif de contrôle de débit peut entre utilisé dans d'autres applications que les systèmes de chauffage. Par exemple, il peut entre utilisé pour commander l'écoulement de liquide dans des usines chimiques ou des appareils de traitement d'aliments. Bien entendu diverses modifications peuvent entre apportées par lthomme de l'art aux dispositifs ou procédés qui viennent d'être decrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention. R E V E N D I C A T I O N S 1. Dispositif de contrôle de débit, caractérisé en ce qu'il comprend un tube de venturi accouple à un fluide en ecoulement et engendrant une différence de pression dépendant du débit, ainsi que des moyens de transfert et de linéarisation couplés au tube de venturi pour engendrer un signal de sortie électrique sensiblement linéaire proportionnel au débit, lesdits moyens de transfert et de linéarisation étant constitués par un dispositif à résistance variable. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un élément résistant de ce dispositif a résistance variable est court-circuité par un élément de contact relativement mobile dont la position dépend de la différence de pression engendrée par le venturi. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que cet élément de contact mobile est constitué par une colonne da mércure dans un cylindre, dont les extrémités sont couplées au venturi. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que la résistance de l'élément résistant varie de façon non linéaire avec la distance à partir d'une extrémité. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la résistance de l'élément résistant est sensiblement proportionnelle à la racine carrée de la distance de l'extrémité. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif à résistance variable est relié à un oscillateur qui produit une fréquence qui est proportionnelle de façon à peu près linéaire au débit.