Brevet FR2565344A1 — publié le 19851206

DISPOSITIF DE MESURE DU DEBIT D'UN LIQUIDE CIRCULANT DANS UNE CANALISATION. La présente invention a pour objet un dispositif de mesure du débit d'un liquide circulant dans une canalisation dont au moins une partie est courbe et constitue un coude en forme de U, comprenant un capteur de pression différentiel adapté pour mesurer la différence de pression du liquide entre deux points de la partie courbe de la canalisation dont les rayons de courbure sont différents, un dispositif de traitement du signal emis par le capteur de pression différentiel et un indicateur de débit auquel sont appliqués les signaux issus du dispositif de traitement du signal. Un dispositif de mesure de débit de ce type est eonnu par exemple par le brevet belge n 515.940. Ce genre de dispositif de mesure de débit de fluides permet de s'affranchir de la présence d'organes mobiles tels que les moulines des turbines à moulinet, mais reste sensible à la variation de paramètres tels que la température du fluide puisque la valeur du débit de fluide ne peut être déterminée à partir d'une mesure de pression différentielle qu'en faisant intervenir un coefficient dépendant de la masse volumique du fluide dont on souhaite mesurer le débit. La présente invention vise précisément à remédier à l'inconvénient précité et à permettre de fournir avec des moyens exclusivement statiques une valeur de mesure de débit fiable. Ainsi, le dispositif de mesure de débit du type mentionné en tête de la description comprend en outre, selon l'invention, des moyens de linéarisation de l'indicateur de débit en fonction de la température du fluide. Selon un mode de réalisation avantageux, le capteur de pression différentiel comprend quatre éléments résistifs sensibles à la pression montés en pont et lesdits moyens de linéarisation de l'indicateur de débit comprennent un élément sensible à la température du liquide circulant dans la canalisation principale au voisinage de la partie coudée, et une résistance ajustable d'ajustement de linéarisation montés en série dans la branche diagonale du pont aux bornes de laquelle est prélevé le signal de mesure appliqué au dispositif de traitement du signal. Dans ce cas, une résistance ajustable d'ajustement de pente peut en outre être intercalée entre le dispositif d'alimentation du capteur en énergie électrique et l'une des bornes du pont non relié à ladite branche diagonale de compensation de température. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui fait suite d'un mode particulier de réalisation, donné à titre d'exemple, en référence au dessin annexé sur lequel - la figure 1 est une vue schématique du montage d'un capteur de pression différentiel sur une partie coudée d'une canalisation parcourue par un fluide, - la figure 2 est une vue de la partie électrique du capteur de pression différentiel adaptée selon la présente invention pour être indépendante des variations de température du fluide dont le débit est à mesurer, - la figure 3 est une vue schématique de l'ensemble du dispositif de mesure de débit selon l'invention, - la figure li est une vue schématique d "une installation d'essai d'un dispositif de mesure selon l'invention, et - la figure 5 est un schéma montrant le principe d'une prise de pression différentielle sur une partie courbe de canalisation. On voit sur la figure 1 un tube 1 qui présente un coude 2 en forme de U. Le tube 1 peut par exemple avoir été coudé à froid avec une cintreuse à main. Deux éléments tubulaires 31, 41 de prise de pression sont soudés en des points 3,4 respectivement de la partie coudée 2 du tube 1 dont les rayons de courbure sont différents. Il est préférable que les points 3, 4 soient situés dans une même section droite, comme représenté sur la figure 1, mais ceci n'est pas strictement indispensable.Deux autres tronçons de tube en forme de U 33;43 munis de brides d'accouplement 34, 35; 44, 45 à leurs extrémités permettent de raccorder chaque extrémité libre filetée 32; 42 des éléments tubulaires 31,41 de prise de pression à une extrémité correspondante 36, 46 du capteur de pression différentiel 5 qui comprend un ensemble d'éléments résistifs sensibles à la pression du fluide au niveau des deux extrémités 36, 46 st capables d'agir sur le signal de sortie du capteur 5 en fonction des différences de pression entre les extrémités 36, 46 soumises à la pression du fluide circulant au niveau des points 3 et 4 dans la partie coudée 2. La figure 5 permet de comprendre le principe de la mesure de débit à partir d'une mesure de pression différentielle. Dans un tube coudé 2 de diamètre d, et dont le rayon de courbure moyen est R un liquide de masse volumique P circulant à l'intérieur du bube à une vitesse moyenne V crée au point extérieur A une pression P = P R d (1). R La vitesse V du liquide étant fonction de la section S du tube et du débit volumique D ou massique Dm du liquide, v selon les formules suivantes: Y=DV (2) V = Dm Sp il s'ensuit, en tenant compte des formules (1), (2) et (3), que Dm= K#P## (4) Dv= K#P (5) où K est une constante égale à S On voit ainsi que le débit D ou D est bien v m fonction de la seule pression P et de la seule masse volumique P. Grâce à des mesures de pression différentielle, l'effet de la pression statique est éliminé et seuls les effets de la pression dynamique liée à la vitesse d'écoulement du fluide et dépendant de la courbure du tube sont enregistrés. A titre d'exemple, on peut choisir un capteur sensible à un niveau de pression différentielle variant de O à iOOkPa. Ceci permet par exemple des mesures de vitesses d'écoulement de fluide de O à 20m/s avec une géométrie de tube telle que la racine carrée du rapport entre le rayon de courbure moyen et le diamètre du tube soit comprise entre 2,5 et 5. Selon l'invention, le capteur de pression différentiel est en outre adapté de façon à compenser automatiquement l'influence de toute variation de température du fluide susceptible d'influer sur la valeur de la masse volumique p du fluide, ce qui facilite le traitement du signal fourni par le capteur et augmente la fiabilité. On voit sur la figure 2 un pont de mesure 5 composé de quatre éléments résistifs 52 à 55 répartis dans les quatre branches du pont et sensibles à la pression. Un dispositif 150 d'alimentation du pont en courant continu, par exemple à une tension de 10voltes, est relié aux bornes d'alimentation du capteur 151, 152. La borne d'alimentation 152 est reliée directement au point commun aux éléments 54 et 55 tandis que la borne d'alimentation 151 est reliée au point commun aux éléments 52 et 53 par l'intermédiaire d'une résistance réglable 56 d'ajustement de pente.Les points communs aux éléments résistifs 52 et 54 d'une part et 53 et 55 d'autre part sont reliés aux bornes de sortie du capteur 153, 154 délivrant un signal de sortie fonction du déséquilibre créé dans le pont par l'influence de la pression différentielle sur les éléments sensibles résistifs 52 à 55. Le signal de sortie peut être par exemple de l'ordre de 1 millivolt par kilopascal. Selon l'invention, une sonde thermométrique ou un autre élément résistif 58 sensible à la température du liquide circulant dans le coude 2 est monté en série avec une résistance réglable 57 d'ajustement de linéarisation dans la diagonale du pont située entre les bornes de sortie 153 et 154. Ceci constitue un moyen automatique de compensation de température situé directement au niveau du capteur de pression. La figure 3 montre de façon schématique les circuits de traitement du signal associés au capteur de pression différentiel 5. Le capteur de pression différentiel 5, alimenté à partir du circuit d'alimentation 150 et disposé au voisinage du tube coudé 2 délivre un signal de tension U proportionnel à la pression différentiellehP. Le circuit 61 recevant le signal U extrait la racine carrée, puis le circuit 62 relié au circuit 61 effectue une multiplication du signal de sortie du cicuit 61 par un coefficient K qui dépend de la géométrie du tube coudé 2. Le coefficient K peut être déterminé par calcul ou étalonnage. Les circuits 61 et 62 peuvent naturellement être réalisés de diverses manières à partir de circuits numériques ou analogiques ou être incorporés dans un calculateur. Un indicateur instantané de débit 171 recevant les signaux issus du circuit 62 peut être constitué par un galvanomètre à aiguille ou un indicateur numérique, en fonction de la nature des circuits 61 et 62. Les informations fournies à l'indicateur instantané de débit 171 peuvent en outre servir, par l'intermédiaire d'un convertisseur tension /fréquence 172, à alimenter un indicateur de débit totalisé 173 muni d'un compteur à rouleau ou à affichage numérique. La figure 4 montre le achéma d' une installation d'essai permettant d'effectuer un étalonnage d'un dispositif de mesure de débit appliqué, dans le cas considéré, à des mesures de débit de carburant. La canalisation de mesure 1 avec une partie coudée 2 sur laquelle est monté le capteur de pression différentiel 5 comme indiqué sur la figure 1 est raccordée par des vannes 180 d'une part en amont à un réservoir de carburant 100 par l'intermédiaire d'une pompe centrifuge 200, d'autre part en aval à une fiole jaugée 300 munie de deux détecteurs de niveau de fluide 301 et 302 situés respectivement à la base et en haut de la fiole jaugée. L'étalonnage est alors effectué de la façon suivante, pour un débit stabilisé, le carburant qui traverse le tube coudé 2 vient remplir le volume v de la fiole jaugée 300 en un temps t qui est mesuré, ce qui permet de déterminer le débit vrai Dvr: v/t que l'on compare à l'indication U du capteur de pression 5. La tension U délivrée par le capteur 5 est contrôlée par un voltmètre numérique 170 et enregistrée pendant toute la durée de la mesure sur un enregistreur 160. Le coefficient K du tube coudé est déterminé pour chaque débit vrai Dvt en fonction de la tension U délivrée par le capteur 5 selon la formule suivante Dvr - v .1 K= #U t #U REVENDICATIONS 1. Dispositif de mesure de débit d'un liquide circulant dans une canalisation (1) dont au moins une partie (2) est courbe et constitue un coude en forme de U, comprenant un capteur de pression différentiel (5) adapté pour mesurer la différence de pression du liquide entre deux points (3,4) de la partie courbe (2) de la canalisation (1) dont les rayons de courbure sont différents, un dispositif (61,62) de traitement du signal émis par le capteur de pression différentiel (5) et un indicateur de début (171) auquel sont appliqués les signaux issus du dispositif de traitement du signal (61,62), caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens t57,58) de linéarisation de l'indicateur de débit en fonction de la température du fluide. 2. Dispositif de mesure selon la revendication 1, caractérisé en ce que le capteur de pression différentiel (5) comprend quatre éléments résistifs (52 à 55) sensibles à la pression montés en pont et en ce que lesdits moyens de linéarisation de l'indicateur de débit comprennent un élément (58) sensible à la température du liquide circulant dans la canalisation principale (1) au voisinage de la partie coudée (2), et une résistance ajustable (57) d'ajustement de linéarisation montés en série dans la branche diagonale du pont aux bornes (153, 154) de laquelle est prélevé le signal de mesure appliqué au dispositif de traitement du signal (61,62). 3. Dispositif de mesure selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'une résistance ajustable d'ajustement de pente (56) est en outre intercalée entre le dispositif (150) d'alimentation du capteur en énergie électrique et l'une des bornes du pont non reliée à ladite branche diagonale de compensation de température.