Brevet FR2542825A1 — publié le 19840921

APPAREIL TRANQUILLISEUR POUR REGULARISER LE PROFIL DES VITESSES D'UN FLUIDE EN ECOULEMENT. La présente invention est relative à des appareils dits tranquilliseurs, destinés à être montés sur une conduite parcourue par un fluide en vue d'obtenir un écoulement à profil de vitesse régulier. On sait que les tranquilliseurs sont généralement utilisés pour régulariser le profil des vitesses d'un fluide en amont d'un appareil de mesure de débit monté sur une conduite parcourue par le fluide Il existe en effet deux types de défaut que peut présenter un écoulement et qui sont gênants pour la mesure du débit. Ln premier défaut provient de la dissymétrie dans la distribution des vitesses du fluide dans un plan perpendiculaire à la direction de l'écoulement Une telle dissymétrie est par exemple provoquée par un coude de la conduite ou par l'obturateur d'une vanne à demi-fermée, par exemple une vanne à coin Pour un appareil de mesure de débit monté sur la conduite et alimenté par un écoulement de fluide ainsi perturbé, par exemple un compteur de Woltmann, cette dissymétrie entraine notamment une usure prématurée du compteur par effet de réaction latérale sur tout le pivotage du rotor ainsi qu'une erreur de mesure Un autre défaut consiste dans l'existence de tourbillons coaxiaux à la conduite qui peuvent aussi bien prendre naissance spontanément au cours de l'écoulement du fluide qu'après la traversée d'une vanne à demi-fermée comme précédemment Ce défaut affecte sensiblement la mesure du débit en perturbant la vitesse de rotation du rotor En fait, un type de défaut n'existe jamais isolément, mais les deux défauts sont toujours présents conjointement dans les turbulences qui agitent le fluide. -2- On a déjà proposé de remédier à ces défauts en plaçant sur la conduite en amont du compteur un tranquilliseur de type à évasement comportant une chambre cylindrique de diamètre supérieur à celui de la conduite Ce genre de tranquilliseur est efficace contre les défauts de dissymétrie mentionnés en premier lieu, mais n'a guère d'action sur les tourbillons de sorte que le fluide sortant du tranquilliseur présente encore des tourbillons à peine atténués En revanche, les tranquilliseurs dits à nid d'abeilles procurent un excellent amortissement des tourbillons, mais sont peu efficaces contre les défauts de dissymétrie du profil des vitesses, chaque canal le constituant affectant relativement peu la composante de vitesse axiale du filet fluide qui le traverse. L'invention a donc pour objet un tranquilliseur destiné à régulariser le profil des vitesses d'un écoulement de fluide dans une conduite et conçu aussi bien pour corriger le défaut de dissymétrie que pour éliminer la présence de tourbillons qui peuvent affecter cet écoulement. Le tranquilliseur suivant l'invention, comporte une chambre cylindrique coaxiale à la conduite de rayon supérieur à celui de la conduite, et il est caractérisé en ce que ladite chambre présente un ensemble de nervures longitudinales internes, orientées radialement et régulièrement réparties à sa périphérie, leur dimension radiale étant telle que ces nervures laissent libre un passage cylindrique axial de rayon inférieur au rayon de la conduite. -3- L'appareil peut aussi comporter plusieurs ensembles de nervures s'étendant respectivement sur une fraction de la longueur de la chambre, les nervures d'un ensemble étant décalées angulairement par rapport à celles d'un autre ensemble. Ce tranquilliseur, d'un encombrement raisonnable a l'avantage de pouvoir être réalisé de façon économique soit en éléments indépendants du compteur, soit intégré directement à l'enveloppe du compteur, sa structure pouvant être obtenue directement de fonderie sans nécessiter d'usinage particulier, ou par assemblage d'éléments usinés ou non. Un tel tranquilliseur est avantageusement utilisable sur des conduites d'eau équipées avec des compteurs de moyens calibres. L'invention sera mieux comprise en se référant à la description suivante et au dessin annexé qui représente à titre d'exemples non limitatifs, trois modes de réalisation d'un appareil conforme à l'invention Sur ce dessin les fig 1 et 2 sont des vues respectivement en coupe axiale et transversale d'un appareil suivant un premier mode de réalisation. les fig 3 et 4 sont des vues analogues d'un appareil suivant un second mode de réalisation. la fig 5 est une coupe d'un appareil intégré à l'enveloppe elle-même d'un compteur d'eau. -4 _ En se référant aux fig 1 et 2, le tranquilliseur 10 comporte une ciambre cylindrique 11 raccordée à ses extrémités par des parties coniques 12 à des parties cylindriques 13, de même diamètre D que celui de la conduite à section circulaire (figurée en pointillé) sur laquelle l'appareil 10 doit être monté, et munies de brides 14 à cet effet. La chambre 11, de diamètre supérieur au diamètre D, présente longitudinalement des nervures internes 15, orientées radialement, par exemple au nombre de quatre, régulièrement disposées à 90 l'une de l'autre Ces nervures 15 partent de la périphérie de la chambre 11 et ont une dimension radiale telle qu'elles laissent libre un passage axial cylindrique ayant un diamètre inférieur au diamètre D de la conduite, par exemple de l'ordre de D/2. En fonctionnement, lors de l'entrée dans le tranquilliseur d'un écoulement perturbé par des dissymétries du profil de vitesse et par des tourbillons, on conçoit que d'une part, les dissymétries ont tendance a disparaître sous l'effet de l'élargissement de section de la chambre 11 qui favorise l'augmentation de la pression du fluide aux dépens de sa vitesse, d'autre part, les tourbillons sont "cassés" au contact des nervures 15 qu'il rencontrent sur leur trajet, -5de sorte que l'écoulement du fluide à la sortie de l'appareil est débarrassé de ces deux sortes de défaut, et qu'un compteur peut être monté sans inconvénient pour son fonctionnement en aval du tranquilliseur. Selon un second mode de réalisation, représenté aux fig. 3 et 4 de façon analogue, la chambre 21 présente successivement deux ensembles de nervures 25 A, 25 B, chacun s'étendant longitudinalement sur environ une moitié de la longueur de la chambre, chaque ensemble étant angulairement décalé par rapport à l'autre d'un angle, par exemple égal à 450, si chaque ensemble comprend quatre nervures. Dans un exemple pratique de réalisation, l'appareil a une longueur axiale égale à 3 D, la chambre cylindrique ayant une longueur égale à D et un diamètre égal à 2 D. La dimension radiale des nervures est choisie égale à 3 D/4 laissant un passage libre central de diamètre D/2. Ces dimensions ne sont, bien entendu, données qu'à titre d'exemple indicatif et d'autres proportions peuvent convenir sans sortir du domaine de l'invention. Un tel tranquilliseur peut être monté en tant qu'élément indépendant en amont d'un appareil de mesure de débit de fluide, tel qu'un compteur d'eau, mais il peut aussi être intégré dans le compteur d'eau et faire partie intégrante de la bache ou enveloppe du compteur. -6- Un troisième mode de réalisation suivant cette dernière conception est représenté à la fig 5 La pièce unique comporte deux parties solidaires 30 A, 30 B, l'une 30 A constituant l'enveloppe du compteur, l'autre 30 B constituant le tranquilliseur, qui présente dans cet exemple deux ensembles de nervures 31,32 se chevauchant partiellement dans la chambre médiane de l'appareil. Pour obtenir un fonctionnement correct de l'ensemble tranquilliseurcompteur, il faudra naturellement veiller, lors du branchement sur la conduite, à monter le tranquilliseur en amont du compteur, la flèche indiquant le sens d'écoulement du liquide. -7- REVENDICATIONS 1/ Appareil destiné à être monté sur une conduite à section circulaire parcourue par un fluide en vue d'obtenir un écoulement à profil de vitesse régulier et comportant une chambre cylindrique coaxiale à la conduite de rayon supérieur à celui de la conduite, caractérisé en ce que ladite chambre présente un ensemble de nervures longitudinales internes, orientées radialement et régulièrement réparties à sa périphérie, leur dimension radiale étant telle que ces nervures laissent libre un passage cylindrique axial de rayon inférieur au rayon de la conduite. 2/ Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs ensembles de nervures s'étendant respectivement sur une fraction de la longueur de la chambre, les nervures d'un ensemble étant décalées angulairement par rapport à celles d'un autre ensemble. 3/ Appareil suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit passage axial cylindrique libre a un rayon de l'ordre de la moitié du rayon de la conduite. 4/ Appareil suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il fait partie intégrante de l'enveloppe du compteur.