Brevet FR2558251A1 — publié le 19850719

Débitmètre électromagnétique. L'invention concerne un débitmètre électromagnétique en un matériau électriquement isolant, comprenant un système magnétique qui comporte sur chacun des côtés opposés du tube de mesure une pièce polaire ainsi qu'un dispositif à bobine d'électro-aimant et une culasse fermant le circuit magnétique, et deux électrodes de mesure qui sont respectivement disposées entre les pièces polaires. Dans un débitmètre connu de ce type (EU-OS-80 535), un tube de mesure constitué en une matière céramique est muni sur ses deux côtés frontaux d'un flasque. Chaque pièce polaire est voisine d'une bobine d'électroaimant dont l'axe est radial et perpendiculaire à l'axe des électrodes de mesure. Un bottier en acier qui contient le tube de mesure sous précontrainte radiale dans un alésage sert à fermer le circuit magnétique. Dans une construction de ce type, le système magnétique fait nettement saillie radialement au dehors, au-delà des flasques du tube de mesure. Il en résulte que les dimensions extérieures sont relativement importantes. En outre, les bobines d'électro-aimant empêchent dans de nombreux cas le passage de boulons de tension dont la fonction est de maintenir le débitmètre serré entre les flasques de deux tubes de raccordement. La position et le nombre de ces boulons de tension sont prescrites par la norme qui est utilisée. L'invention a pour but de proposer un débitmètre électromagnétique du type mentionné dans le préambuleprésentant des dimensions plus réduites, toutes conditions étant par ailleurs égales, et qui ne gêne la mise en place de boulons de tension que dans une mesure beaucoup plus réduite. Selon l'invention, ce but est atteint du fait que le dispositif à bobine d'électro-aimant est constitué par une bobine d'électro-aimant de même axe que le tube de mesure et entourant les pièces polaires, et du fait que les pièces polaires sont en liaison avec la culasse sur les côtés frontaux opposés de la bobine d'électro-aimant par l'intermédiaire de talons ou de saillies radiales. Selon cette construction, il n'existe qu'une unique bobine d'électroaimant disposée sur le même axe que le tube de mesure. De ce fait, il est possible de disposer un nombre suffisant de spires sur une distance radiale relativement plus faible. La liaison spéciale des pièces polaires avec la culasse permet d'être certain que malgré la bobine d'électroaimant enroulée tangentiellement le champ magnétique efficace traverse radialement le tube de mesure. La dimension radiale plus réduite détermine également des voies plus courtes pour le parcours magnétique. Ceci conduit à des chutes de potentiel magnétique plus faibles et à une dépendance plus réduite de la perméabilité du fer vis-à-vis de la température. Du fait que le débitmètre présente dans son ensemble des dimensions radiales plus réduites - dans la plupart des cas, le diamètre d'un flasque qui est habituel pour le tube de mesure ne doit pas être dépassé, ou seulement de façon peu importante - il est possible de disposer des boulons de tension dans une position quelconque autour du débitmètre. En particulier, le système magnétique et l'ensemble du débitmètre peuvent être disposés en totalité radialement à l'intérieur des boulons de tension. De façon particulièrement avantageuse, la culasse présente une périphérie interne cylindrique et les saillies radiales sont chacune constituées par une bague subdivisée formée par au moins deux sections périphériques. Ces bagues constituant les saillies radiales peuvent être facilement disposées sur le tube de mesure du fait de leur subdivision, puis maintenues par la périphérie cylindrique intérieure de la culasse de façon que le circuit magnétique soit également fermé. Grâce à la forme annulaire, on obtient une surface périphérique importante qui maintient la réluctance magnétique dans le parcours de retour à un niveau peu élevé. Il convient que l'une au moins des sections de bague constituant 301es saillies radiales soit d'un seul tenant avec une pièce polaire. Ceci permet de réduire les dimensions des pièces et de simplifier le montage. Il est particulièrement avantageux que les bagues constituant les saillies radiales soient subdivisées sensiblement dans le plan radial qui sépare en deux les pièces polaires. Dans ce plan ne passe aucune ligne de champ magnétique, ou seulement très peu, qui devrait passer par-dessus le joint de séparation. Avantageusement, la culasse est constituée par un manchon cylindrique. Ce dernier présente de son côté une dimension radiale réduite, ce qui contribue au maintien de faibles dimensions extérieures. Lorsqu'on utilise un tube de mesure à flasques d'extrémité, il est avantageux que les bagues constituant les saillies radiales présentent un diamètre égal ou supérieur au diamètre des flasques. La limite vers le haut est déterminée par le fait que la culasse ne doit pas gêner les boulons de tension. Ainsi, la culasse peut être facilement poussée par sa périphérie intérieure cylindrique en direction axiale sur le tube de mesure et sur le reste du; système magnétique. Lorsque les deux diamètres sont égaux, la culasse ou le manchon cylindrique peuvent servir dans le même temps à exercer une contrainte radiale sur les flasques du tube de mesure. De façon particulièrement avantageuse, les saillies radiales ont une section allant en augmentant radialement vers l'extérieur. Ceci permet d'obtenir une surface périphérique importante et de ce fait des pertes réduites lors du passage des lignes de champ magnétique entre le flasque radial et la culasse. Une variante consiste dans le fait que les saillies radiales présentent sur leur périphérie extérieure un prolongement s'étendant en direction axiale. Ceci permet d'économiser le matériau magnétique. En outre, on obtient entre la saillie radiale et le flasque un espace creux qui peut être utilisé pour le passage de conducteurs. Selon un mode de réalisation préféré, les conducteurs d'amenée des électrodes de mesure sont passés dans l'espace subsistant entre les pièces polaires, à l'extérieur du tube de mesure, jusqu'à l'une des saillies radiales, et de là vers l'extérieur. On n'a alors besoin que d'une seule ouverture de sortie dans la région des saillies radiales, qui n'a pas d'influence défavorable sur le système magnétique. On peut réaliser un passage très simple pour les conducteurs en prévoyant un espace annulaire libre le long des saillies radiales. En outre, l'une au moins des pièces polaires peut comprendre une gorge orientée en direction périphérique et permettant le passage d'un conducteur d'amenée pour les électrodes de mesure. Ce conducteur d'amenée peut alors être prolongé jusqu'à l'électrode opposée; les deux conducteurs d'amenée peuvent être ensuite posés en commun. Il est particulièrement avantageux que la bobine d'électro-aimant soit munie sur sa périphérie intérieure d'un blindage cylindrique en un matériau électriquement conducteur. Ce blindage empêche un couplage capacitif entre les électrodes et la bobine d'électro-aimant, ce qui fait que le signal capté ne subit pas de préjudice causé par une influence capacitive. En outre, le blindage peut servir à maintenir les pièces polaires en place, au moins pendant le montage. L'invention va maintenant être expliquée plus en détail dans ce qui suit au moyen de modes de réalisation préférés, représentés sur les dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une coupe longitudinale d'un débitmètre selon l'invention, la figure 2 est une coupe selon la ligne AA de la figure 1, la figure 3 est une vue en perspective du tube de mesure, des pièces polaires et des bagues constituant les saillies radiales, partiellement en coupe et selon un autre mode de réalisation, la figure 4 est une vue en perspective du mode de réalisation de la figure 3, en partie en coupe après assemblage de toutes les parties, et la figure 5 représente une autre variante montrée de la même manière qu'à la figure 3. Selon les figures 1 et 2, on prévoit un tube de mesure 1 présentant un canal de traversée axial 2 et un flasque 3 ou 4 à chacune de ses extrémités. Ce tube de mesure est réalisé en une matière plastique électriquement isolante ou de préférence en céramique. Entre les flasques subsiste donc une gorge annulaire 5. Deux pièces polaires 6 et 7 sont disposées dans la gorge annulaire , sur les côtés opposés, et elles s'appliquent contre le tube de mesure 1. La pièce polaire 6 se prolonge par une bague 8 formant un talon ou une saillie radiale, et la pièce polaire 7 par une bague 9 formant également une saillie radiale. Les deux bagues 8 et 9 sont constituées en un matériau magnétiquement perméable et sont subdivisées dans un plan radial perpendiculaire au plan du dessin et passant par l'axe du tube de mesure. Autour des deux pièces polaires 6 et 7 est enroulée une bobine d'électroaimant 10 dont l'axe coïncide avec celui du tube de mesure. Entre la bobine d'électro-aimant 10 et le tube de mesure 1 est prévu un blindage 11 en un matériau électriquement conducteur tel que de l'aluminium. Pour constituer la culasse 12 desti- née à fermer le circuit magnétique,on utilise un manchon cylindrique dont la périphérie cylindrique intérieure est égale à la périphérie extérieure des flasques 3 et 4 ainsi qu'à la périphérie extérieure des bagues 8 et 9 constituant les saillies radiales. Deux électrodes de mesure 13 et 14 sont disposées contre la paroi intérieure du tube de mesure 1, sur ses côtés opposés. Leur axe est perpendiculaire au plan de symétrie des pièces polaires 6, 7. Pour le montage de ce débitmètre, on met en place les pièces polaires 6 et 7 avec les bagues 8 et 9 associées et constituant les saillies radiales, et on les maintient provisoirement en place au moyen du blindage 11. Puis on réalise l'enroulement de la bobine d'électro-aimant 10 et pour finir on pousse sur lui, en direction axiale, la culasse 12 en forme de manchon. En fonctionnement, la bobine d'électro-aimant 10 qui est concentrique au tube de mesure 1 crée un champ magnétique traversant radialement le canal 2, alors que les pièces polaires 6 et 7 sont reliées à la culasse de retour en forme de manchon, sur les côtés opposés de la bobine d'électroaimant 10, par l'intermédiaire des bagues 8 et 9 formant des saillies radiales. Le débitmètre est serré entre deux conduites de raccordement 17 et 18, avec interposition de garnitures d'étanchéité 15 et 16. Des boulons de tension 19 qui sont disposés sur un cercle autour de l'axe du tube de mesure traversent les flasques des conduites de raccordement. La culasse en forme de manchon 12 présente un diamètre extérieur qui est en totalité radialement à l'intérieur des boulons de tension. Dans le mode de réalisation des figures 3 et 4, on utilise des références numériques augmentées de 20 pour désigner les pièces qui se correspondent. On peut voir sur ces figures la façon selon laquelle les bagues 28 et 29 formant des saillies radiales sont subdivisées en deux parties 28a, 28b et 29a, 29b le long du joint de séparation F, la partie 28a étant d'un seul tenant avec la pièce polaire 26 et la partie 29a d'un seul tenant avec la pièce polaire 27. Chaque section de bague formant une saillie annulaire présente sur un flasque radial un prolongement axial 35 permettant d'obtenir une surface d'appui plus importante pour le manchon cylindrique 32 servant de culasse. Dans ce cas, le diamètre externe des bagues 28 et 29 formant dès saillies radiales est plus important que celui des flasques 23, 24. Chaque flasque est entouré d'une bague de serrage 36 exerçant une précontrainte radiale et montée par exemple par poussée. Les deux bagues de serrage 36 sont reliées l'une à l'autre par un manchon de protection 37. Les deux électrodes de mesure 33 et 34 sont chacune munies d'un conducteur 38 ou 39. Le conducteur d'amenée 38 passe par une gorge 40 orientée en direction périphérique sur le c8té intérieur de la pièce polaire 27. Les deux conducteurs d'amenée passent ensuite par un espace 41 qui est ménagé entre les deux pièces polaires à l!extérieur du tube de mesure 21. De plus, ils passent par un espace libre 42 déterminé entre la bague 28 formant une saillie radiale et le flasque 24, ainsi que par des ouvertures de sortie 43 pratiquées dans la bague 28, dans la culasse en forme de manchon 32 et dans le manchon de protection 37. Les conducteurs d'amenée 44 de la bobine d'électro-aimant 30 passent également par les mêmes ouvertures de sortie. Dans ce mode de réalisation, le montage et l'assemblage sont semblables à ceux des figures 1 et 2. Dans la variante de la figure 5, on utilise pour désigner les pièces les mêmes références mais augmentées de 50 par rapport à celles des figures 1 et 2 et de 30 par rapport à celles des figures 3 et 4. La différence essentielle consiste dans le fait que la bague 58 formant une saillie radiale est subdivisée en deux parties 58a et 58b dont les joints de séparation F passent par le plan central de la pièce polaire 56, ce qui fait que cette dernière est constituée également en deux parties 56a et 56b reliées chacune à une moitié de la bague 58. Il en va de même pour la bague 59 formant une saillie radiale, qui comprend les deux moities 59a et 59b et un joint de séparation F situé dans le même plan. REVENDICATIONS 1. Débitmètre électromagnétique en un matériau électriquement isolant, comprenant un système magnétique qui comporte sur chacun des cotés opposés du tube de mesure une pièce polaire ainsi qu'un dispositif à bobine d'électro-aimant et une culasse fermant le cir- cuit magnétique, et deux électrodes de mesure qui sont respectivement disposées entre les pièces polaires, caractérisé en ce que le dispositif à bobine d'électro-aimant est constitué par une bobine d'électro-aimant (10; 30) de même axe que le tube de mesure (1; 21; 51) et entourant les pièces polaires (6, 7; 26, 27; 56, 57), et en ce que les pièces polaires sont en liaison avec la culasse (12; 32) sur les côtés frontaux opposés de la bobine d'électro-aimant par l'intermédiaire de talons ou de saillies radiales (8, 9; 28, 29; 58, 59). 2. Débitmètre selon la revendication 1, caractérisé en ce que la culasse (12; 32) présente une périphérie interne cylindrique et les saillies radiales sont chacune constituées par une bague (8, 9; 28, 29; 58, 59) subdivisée formée par au moins deux sections périphériques. 3. Débitmètre selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'une au moins des sections de bagues constituant les saillies radiales (28a, 29a; 58a, 58b, 59a, 59b) est d'un seul tenant avec une pièce polaire (26, 27; 56, 57). 4. Débitmètre selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que les bagues constituant les saillies radiales (58, 59) sont subdivisées sensiblement dans le plan radial qui sépare en deux les pièces polaires (56, 57). 5. Débitmètre selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que la culasse (12; 32) est constituée par un manchon cylindrique. 6. Débitmètre selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que lorsqu'on utilise un tube de mesure (1; 21) à flasques d'extrémité (3, 4; 23, 24), les bagues constituant les saillies radiales (8, 9; 28, 29) présentent un diamètre égal ou supérieur au diamètre des flasques. 7. Débitmètre selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les saillies radiales (8, 9) ont une section allant en augmentant radialement vers l'extérieur. 8. Débitmètre selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les saillies radiales (28, 29) présentent sur leur périphérie extérieure un prolongement (35) s'étendant en direction axiale. 9. Débitmètre selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que des conducteurs d'amenée (38, 39) des électrodes de mesure sont passés dans l'espace subsistant entre les pièces polaires (26, 27), à l'extérieur du tube de mesure (21), jusqu'à l'une des saillies radiales (28), et de là vers l'extérieur. 10. Débitmètre selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'une au moins (27) des pièces polaires comprend une gorge (40) orientée en direction périphérique et permettant le passage d'un conducteur d'amenée (38) pour les électrodes de mesure. 11. Débitmètre selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que la bobine d'électro-aimant (10; 30) est munie sur sa périphérie intérieure d'un blindage cylindrique (11; 31) en un matériau électriquement conducteur.