Brevet FR2534019A1 — publié le 19840406

La présente invention se rapporte à un débitmètre à rue des vortices de Karman, qui comprend deux conduits où est introduit un fluide mesuré, et un détecteur pour détecter le débit ou la vitesse d'écoulement du fluide mesuré en détectant la fréquence à laquelle sont produits des tourbillons dans une rue des vortices ou tourbillons de Karman, en aval d'un jonction où le fluide mesuré s'écoulant dans l'un des conduits rejoint celui s'écoulant dans l'autre. Une grande variété de types de débitmètres à rue des vortices de Karman a déjà été proposes comprenant un conduit où s'écoule un fluide mesuré, unetige produisant des tourbillons immergée dans le fluide s'écoulant à travers le conduit, perpendiculairement à la direction d'écoulement du fluide pour produire une rue des vortices de Karman en aval de la tige et un détecteur pour détecter la fréquence à laquelle sont produits les tourbillons de la rue des vortices de Karman, afin de mesurer ainsi le débit ou la vitesse d'écoulement du fluide. Des débitmètres du type indiqué sont révélés et revendiqués par exemple dans les publications de brevets japonais N 19O/1969 et 9069/1981, et ont été mis en usage pratique en tant que dispositifs indus-triels; de mesure. On connaît également une grande variété de types de détecteur d'air aspiré comprenant le débitmètre à rue des vortices de Karman tel que décrit ci-dessus et utilisé pour détecter la quantité d'air aspiré dans un moteur à combustion interne associé. Ces détecteurs d'air aspiré sont révélés et revendiqués, par exemple, dans la demande de modèle d'utilité au Japon N 5008/1975, la demande de brevet au Japon publiée N 130718/1976 et sort mis en usage pratique. L'un des détecteurs conventionnels d'air aspiré comprend un débitmètre à rue des vortices de Karman tel que révélé ci-dessus, et un filtre à air disposé en amont du débitmètre à rue des vortices de Karman pour nettoyer l'air aspiré ayant passé par un orifice d'introduction de l'air.Ainsi, l'air aspiré introduit dans le débitmètre à rue des vortices de Karman est agencé pour s' écor71er le long d'un trajet minimum d'écoulement entre l'orifice d'introduction de l'air et un orifice d'entrée du débit mètre à rue des vortices de Karman. En d'autres termes, l'air aspiré passe par la partie centrale du filtre à air d1une façon concentrée. Par suite, seule cette partie centrale du filtre à air est très contaminée et peu également se déformer du fait du courant d'air aspiré. Par ailleurs, on sait utiliser le débitmètre à rue des vortices de Karman tel qu'on l'a décrit ci-dessus pour détecter le débit d'un fluide mesuré s'écoulant dans deux directions différentes à travers des conduits respectifs. Dans ce dernier cas, le débit du fluide mesuré est détecté soit en disposant un débitmètre àrue des vortices de Karman dans chacun des conduits ou en disposant le débitmètre à rue des vortices de Karman dans un conduit suivant une jonction où des parties du fluide s'écoulant à travers les conduits respectifs se sont rejoints . On sait bien que, afin de redresser le fluide mesuré qui y est introduit, les débitmètres à rue des vortices de Karman doivent comprendre un conduit du c8téamont, d'une longueur égale au moins à cinq fois le diamètre d'un conduit pour celui-cis et un conduit du côté aval d'une longueur égale à peu près à trois fois ce diamètre.Ainsi, l'utilisation des débitmètres à rue des vortices de Karman comme on l'a décrit ci-dessus, est désavantageuse parce que le conduit est long. En conséquence, la présente invention a pour objet un nouveau débitmètre à rue des vortices de Karman comprenant une partie produisant des tourbillons, ayant une structure peu coûteuse et simple en comparaison à la pratique antérieure. La présente invention a pour autre objet un nouveau détecteur d'air aspiré utilisant un débitmètre à rue des vortices de Karman comme on l'a décrit dans le paragraphe qui précède, pour détecter la quantité d'air aspiré dans un moteur à combustion interne mis en cause. La présente invention concerne un débitmètre à.rue des vortices de Karman comprenant deux conduits pour introduire un fluide mesuré, une partie produisant des tourbillons disposé. à une jonction où des parties de fluide mesuré s'écoulant à travers les conduits se rejoignent respectivement, et un détecteur pour détecter la fréquence à laquelle sont produit des tourbillons dans la rue des vortices de Karman,en aval de la partie produisant des tourbillons, afin de détecter ainsi la vitesse d'écoulement ou le débit du fluide mesuré. Dans un mode de réalisation préféré de l'inventbn, la partie produisant les tourbillons est formée d'une partie des parois des deux conduits et un certain nombre de stabilisateurs de tourbillons sous forme de bandes ou d'une tige sont disposés en aval de la partie produisant des tourbillons, afin de -stabiliser la producton des tourbillons en aval de la partie les produisant. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparat- tront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant plusieurs modes de réalisation de l'invention, et dans lesquels - la figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un détecteur d'air aspiré ayant un débitmètre conventionnel à rue des vortices de Karman pour détecter la quantité d'air aspiré dans un moteur à combustion interne associé - la figure 2 est une vue en coupe longitudinale d'un mode de réalisation d'un détecteur d'air aspiré ayant le débitmètre à rue des vortices de Karman selon linventinn, pour détecter la quantité dlair aspiré dans un moteur à combustion interne associé - la figure 3 est une vue en coupe transversale de l'agencement de la figure 2, faite suivant la ligne III-III de la figure 2 - a figure 4 est une vue en coupe longitudinale de l'agencement de la figure 2, faite suivant la ligne IV-IV de la figure 2 - la figure 5- est une -nue en coupe longitudinale d'une modification de la présente invention - la figure 6 est une vue semblable à la figure 5 mais illustrant une autre modification de la présente invention ; et - la figure 7 est une vue semblable àlaSture 5 mais une autre modfication de la présente invention. Sur toutes les figures, des repères identiques désignent des composants identiques ou correspondants.- En se référant maintenant à la figure 1 des dessins, on peut y voir un détecteur d'air aspiré comprenant un débitmètre conventionnel à rue des vortices de Karman pour détecter la quantité d'air aspiré dans un moteur à combustion interne associé.L'agencement illustré comprend un débitmètre conventionnel à rue des vortices de Karman ayant un corps principal 10 sous forme d'un conduit composé d'une matière plastique, un redresseur 12 en aluminium disposé à un orifice d'entrée du corps principal 10, unetige 14 génératrice de tourbillons immergée dans un fluide mesuré, dans ce cas, l'air aspiré qui traverse le conduit 10 perpendiculairement à la direction d'écoulement du fluide pour produire une rue des vortices de Karman 16 en aval et un détecteur de tourbillons consistant, par exemple, en un transmetteur d'ultrasons 18 et un récepteur d'ultrasons 18' disposés en relation face à face sur la paroi du conduit 10, en aval de la tige 14 génératrice de tourbillons, de façon que la rue des vortices de Karman soit entre eux. Le corps principal ou conduit 10 comprend une partie d'entrée avec le redresseur 14 qui s'étend dans un récepteur 20 d'air aspiré en une tôle de fer de façon que le redresseur 14 se trouve face à un orifice 22 d'introduction d'air par l'intermédiaire d'un filtre à air 24 qui, à son tour, divise le récepteur en deux compartiments. Le filtre à air 24 est formé d'étoffe non tissée. En utilisation, de l'air aspiré est introduit dans le récepteur 20 par l'orifice 22 d'intruduction de l'air puis il est nettoyé par le filtre à air 24 et ensuite l'air est introduit dans le débitmètre à rue des vortices de Karman et son débit est mesuré par le détecteur de tourbillons 1818' à la façon bien connue. Dans l'agencement de la figure 1, l'air aspiré est agencé pour s'écouler lelong d'un trajet minimum entre l'orifice 22 d'introduction de l'air et le redresseur 12 sur l'orifice d'entrée du conduit 10 Ainsi, l'air aspiré s'écoule à travers le filtre à air pour être concentré à sa partie centrale Par suite, la partie centrale du filtre à air 24 est bien plus contaminée et peut également être déformée par l'écoulement concentré d'air aspiré. La présente invention a pour but d'éliminer les inconvénients ci-dessus mentionnés de l'agencement représenté sur la figure 1. Les figures 2, 3 et 4 montrent un mode de réalisation d'un détecteur d'air aspiré ayant le débitmètre à rue des vortices de Karman selon l'invention, pour détecter la quantité d'air aspiré dans un moteur à combustion interne associé. L'agencement illustré comprend le débitmètre à rue des vortices de Karman ayant son corps principal 10 sous forme d'un cnnduit rectangulaire dont la partie s'étendant dans le récepteur 20 d'air aspiré est de coupe transversale rectangulaire, pour être fourchue en deux conduits 26 et 28 divergeant quelque peu, qui, à leur tour,. sont pourvus à leurs extrémités supérieures en regardant la figure 2, de redresseurs respectifs 14. Comme dans l'agencement de la figure 1, le conduit rectangulaire est formé en matière plastique.Comme on peut le voir sur la figure 3, les parties de conduits 26 et 28 ont des coupes transversales rectangulaires qui sont sensiblement égales, en surface l'une à l'autre, et les extrémités inférieures, en regardant la figure 2,se confondent dans le corps principal ou conduit 10, donc leurs parois adjacentes ont des extrémités inférieures qui sont connectées par une paroi de connexion 30 sensiblement perpendiculaire à l'axe longitudinal du conduit 10 pour former une partie génératrice de tourbillons. En d'autres termes, la partie génératrice de tourbillons est formée d'une partie des parois des conduits, Alors, un certain nombre de stabilisateurs 32 des tourbillons, formés en une matière métallique, dans ce cas, trois stabilisateurs, sont disposés à des intervalles égaux et rrédéterminés en dessous delaparoi de connexion 30 dans le conduit 1G, le stabilisateur le plus élevée étant espacé de la paroi de connexion 30 par un intervalle prédéterminé qui peut être égal aux intervalles égaux et prédéterminés.Chacun des stabilisateurs de tourbillons 32 a la forme d'une bande dont la largeur est sensiblement égale à celle de la paroi de connexion 30 et qui est centrée sur l'axe longitudinal du conduit 10 (voir figure 2) tout en étant avantageusement fixée, à ses deux extrémités, à deux parois plus longues et opposées du conduit 10 (voir figure 4). A d'autres points de vue, l'agencement des figures 2, 3 et 4 est identique à celui de la figure 1. Quand le moteur à combustion interne associé (non représenté) est mis en marche, l'air aspiré dans le moteur passe par l'orifice 22 d'introduction de l'air puis le filtre à air où il est nettoyé. Alors, l'air est redressé par les redresseurs 14 et l'air redressé est introduit dans les deux parties de conduits 26et 28. Quand les portions de l'air redressé qui sont introduites dans les parties de conduits 26 et 28 se rejoignent respectivement, des tourbillons sont produits par la partie 30 génératrice de tourbillons. A ce moment, les stabilisateurs de tourbillons 32 servent à maintenir stable et continuel production des tourbillons.Ainsi sont produits, en aval des stabilisateurs de tourbillons les plus bas, des tourbillons périodiques correspondant à une vitesse d'écoulement ou à un débit de l'air aspiré ayant pour résultat la formation d'un rue stable des vortices de Karman 16. Alors, le détecteur de tourbillons 18-18' détecte la fréquence à laquelle les tourbillons de la rue des vortices de Karman 16 sont produits avec pour résultat la détection de la vitesse d'écoulement ou dudekit de l'air aspiré. Ensuite, l'air aspiré est introduit dans le moteur. On peut voir, à la lecture de ce qui précède que, comme l'air aspiré s'écoulant à travers la partie d'introduction 22 de liair est divisé en deux courants qui s'écoulent à travers les parties conduits 26 et 28 respectivement, il ne peut se concentrer en un seul point lors de son passage à travers le filtre. à air 24. Par conséquent, le filtre à air 24 ne peut être localement contaminé ni être déformé du fait du courant concentré d'air aspiré. De même, la partie 30 génératrice de tourbillons est disposée à la jonction où les portions de l'air aspiré s'écoulant par les parties de conduits 26 et 28 se rejoignent respectivement et où les tourbillons sont aptes à se produire, donc une partie des parois des parties de conduits 26 et 28 peut être utilisée comme partie 30 génératrice de tourbillons ce qui donne une structure simplifiée. Par ailleurs, la coupe transversale rectangulaire des parties de conduits 26 et 28 est efficace pour former la partie génératrice des tourbillons 30 et les stabilisateurs de tourbillons 32 seront efficaces en particulier avec un changement important du débit comme dans le cas de l'air aspiré dans un moteur à combustion interne associé. En effet, le débit peut être détecté sur une large gamme La figure 5 montre une modification de la présente invention. L'agencement illustré est différent de celui des figures 2, 3 et 4 uniquement parce que'sur la figure 5 les deux parties de conduits 26 et 28 s'étendent pour être parallèles à l'axe longitudinal du conduit 10. Dans une autre modification, qui est représentée sur la figure 6, les deux parties de conduits 26 et 28 sont courbées poutse trouver graduellement espacées l'une de l'autre vers les parties d'entrée,. et le stabilisateur de tourbillons 32 a la forme d'une tige ayant la coupe transversale d'un trapèze inversé. Tandis qu'un seul stabilisateur de tourbillons 32-et représenté sur la figure 6, uniquement à titre d'exemple, on comprendra qtltun certain nombre de stabilisateurs de tourbillons 32 ayant la forme de tiges peuvent être disposés comme le montre la figure 2 ou la figure 5. La figure 7 montre une autre modification de la présente invention. L'agencement illustré est différent de celui de la figure 5 uniquement parce que sur la figure 7, les deux parties de conduits 26 et 28 ont des entrées courbées pour être espacées l'une de l'autre et le plus haut, en regardant la figure 7, d'un certain nombre de stabilisateurs de tourbillons 32 est connecté à la paroi de connexion 30 et dans ce cas, il -y a quatre -stabllisateurs qui sont disposés à la façon décrite ci-dessus en se référant à la figure 2.Le stabilisateur de tourbillons 32 qui est connecté à la paroi de connexion 30 a une largeur 1 dont le rapport a la largeur h de la paroi de connexion 30 ne représente pas moins de l'unité (1). Cette mesure est effective pour encore stabiliser la production de la rue des vortices de Karman 16. On a trouvé qu'avec une largeur h de la paroi de connexion 30 plus importante que la largeur 1 des stabilisateurs de tourbillons 32, il y avait production instable de tourbillons continus et par conséquent cela n'est pas souhaitable.- Tous les stabilisateurs de tourbillons peuvent être sensiblement égaux en largeur les uns aux autres. On peut voir, à la lecture de ce qui précède, que la présente invention offre un débitmètre à rue des vortices de Karman qui comprend deux parties de conduits pour y introduire un fluide mesuré, une partie génératrice de tourbillons disposée à une jonction où les parties du fluide mesuré s'écoulant dans les deux parties de conduits se rejoignent respectivement et un moyen de détection disposé en aval de la partie génératrice de tourbillons pour détecter la fréquence à laquelle se produisertles tourbillons d'une rue des vortices de Karman en aval de la partie génératrice de tourbillons afin de détecter ainsi la vitesse d'écoulement ou le débit du fluide mesuré.Ainsi, par la détection de la vitesse d'écoulement ou du débit d'un fluide mesuré s'écoulant dans deux directions différentes à travers des conduits respectifs, la présente invention permet d'écourter le conduit particulier de mesure en comparaison à un débitmètre ou des débitmètres à rue des vortices de Karman conventionnels. De même, comme la partie génératrice de tourbillons est disposée à la jonction ci-dessus mentionnée où les tourbillons se produisent facilement, la structure résultante est simplifiée parce que la partie génératrice de tourbillons est formée dsune partie des parois de conduits respectifs comme on l'a décrit cidessus. De même, la coupe rectangulaire des parties de conduits 26 et 28 est efficace pour former la partie génératrice de tourbillons 30 comme on l'a décrit ci-dessus. De plus, un certain nombre de stabilisateurs de tourbillons 30 ayant la forme de bandes ou tiges servent à détecter la vitesse d'écoulement ou le débit du fluide mesuré sur une large gamme. Par ailleurs, le stabilisateur de tourbillons sous forme d'une tige, peut avoir toute coupe transversale appropriée autre que celle illustrée. De même, lesstabilisateursde tourbillons peuvent être omis avec un faible changement de la vitesse d'écoulement ou du débit d'un fluide mesure. REVENDICATIONS 1. Débitmètre à rue des vortices de Karman, caractérisé en ce qu'il comprend deux conduits (26,28) pour y introduire un fluide mesuré, une partie génératrice de tourbillons (30) disposée à une jonction ou des portions du fluide mesuré s'écoulant à travers lesdits conduits se rejoignent respectivement et un détecteur (18,18') pour détecter la fréquence à laquelle sont produits les tourbillons d'une rue des vortices de Karman, en aval de la partie génératrice de tourbillons pour détecter une vitesse d'écoulement ou un débit du fluide mesuré. 2 Débitmètre selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie génératrice de tourbillons précitée est formée d'une partie des parois des deux conduits précités. 3. Débitmètre selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'au moins un stabilisateur de tourbillons (32) est disposé en aval de la partie génératrice de tourbillons précitée pour stabiliser la production des tourbillons de la rue des vortices de Karman précitée. 4. Débitmètre selon la revendication 3, caractérisé en ce que le stabilisateur de tourbillons précité a la forme d'une bande. 5. Débitmètre selon la revendication 3, caractérisé en ce que le stabilisateur de tourbillons précité a la forme d'une tige. 6. Débitmètre selon l'une quelconque des revendications 1, 2 ou 5 caractérisé en ce que les deux conduits précités ont des coupes transversales qui sont sensiblement égales, en surface, l'une à l'autre. 7. Débitmètre selon l'une quelconque des revendications 1, 2,5 ou 6 caractérisé en ce que le fluide mesuré précité est formé de l'air aspiré dans un moteur à combustion interne associé. 8. Débitmètre selon la revendication 1, caractérisé en co qu'un certain nombre de stabilisateurs de tourbillons sont prévus, ayant la forme de bandes pour maintenir stable la production des tourbillons, l'un desdits stabilisateurs de tourbillons étant connecté à une paroi de conduits formant la jonction précitée tandis que les stabilisateurs restants sont disposés, en succession, en aval dudit stabilisateur de tourbillons qui est connecté à ladite paroi de conduits, lesdits stabilisateurs étant agencés à des intervalles égaux et prédéterminés et en ce que ledit stabilisateur de tourbillons qui est connecté à ladite paroi de conduits a une largeur (1) dont le rapport a la largeur (h) de ladite paroi de conduits n'est pas inférieur à l'unité (1).