Brevet FR2644527A1 — publié le 19900921

i Procédé et dispositif pour le redressement d'un écoulement perturbé L'invention se rapporte à un procédé pour re- dresser l'écoulement perturbé d'un fluide en répartissant cet écoulement perturbé sur plusieurs courants partiels droits, allongés et sensiblement parallèles, la vitesse du fluide dans les courants partiels étant plus élevée que dans la zone d'écoulement perturbé. Ce type de procédé est utilisé pour redresser l'écoulement perturbé d'un fluide, par exemple d'un liquide ou d'un gaz, avant l'entrée de ce fluide dans un organe d'étranglement. Cet organe est en règle générale un appa- reil pour mesurer le débit, tel qu'un voludéprimomêtre à diaphragme, ou un compteur à turbine ou à tourbillons. La précision de la mesure du débit dépend de la qualité du redressement, l'objet étant de placer le compteur le plus près possible en aval du dernier élément perturbateur de l'écoulement, par exemple en aval du dernier coude. La lon- gueur droite requise pour le redressement de l'écoulement doit être aussi courte que possible. Il a été constaté que les procédés employés à ce jour répondant aux contraintes de longueur ont laissé à désirer quant à la qualité du redressement obtenu. La présente invention a principalement pour but de fournir un procédé du type susmentionné, ne néces- sitant qu'une courte longueur droite pour obtenir un re- dressement amélioré. Selon l'invention, ce but est atteint par un procédé qui prévoit que la vitesse du fluide dans les cou- rants partiels est au moins 1,2 fois et de préférence plus de 1,8 fois plus élevée que dans la zone d'écoule- ment perturbé. Le procédé selon l'invention exploite la con- naissance qu'une augmentation considérable de la vitesse d'un fluide permet de largement régulariser le profil de vitesse, peu régulier par nature en raison de la perturba- tion de l'écoulement. Dans les procédés connus jusqu'à présent il avait été, au contraire, essayé de diminuer d'aussi peu que possible la somme des sections traversées par les différents courants partiels par rapport à la sec- tion d'écoulement perturbé. Dans le cas du procédé selon l'invention il a été possible de constater que l'augmenta- tion de la vitesse permet d'atteindre l'effet souhaité sans produire des pertes de charge élevées. En même temps, les courants partiels allongés assurent une régularisation de la turbulence. Le procédé selon l'invention est donc en mesure d'assurer un redressement optimal d'un écoulement perturbé sur une courte longueur droite. Le procédé selon l'invention offre la possibi- lité de diviser le courant perturbé en un nombre relati- vement important de courants partiels dont chaque section individuelle est comparativement étroite. Il est cependant plus avantageux de limiter le nombre de courants partiels à ce qui est nécessaire pour obtenir le profil de turbu- lence souhaité et de retenir ainsi des sections indivi- duelles comparativement grandes, étant donné que cette disposition permet de nettement réduire les pertes de charge. Quelle que soit la solution adoptée, un re- dressement particulièrement avantageux est obtenu du fait que les courants partiels passent par une section de re- dressement plus petite que la section amont à écoulement perturbé. Les différents courants partiels passent à très faible distance les uns des autres, ce qui permet de mi- nimiser les pertes de charge. La section du redresseur peut avoir n'importe quelle forme. De préférence, il sera choisi une forme ex- térieure similaire à celle du tuyau à écoulement perturbé qui, en règle générale, est circulaire. La section du re- dresseur peut complètement remplir la surface du tuyau ou avoir une forme annulaire dont la périphérie peut être plus petite ou plus grande que celle de l'écoulement per- turbé. Le procédé selon l'invention offre la possibi- lité d'amener les courants partiels directement dans le débitmètre. Il peut toutefois s'avérer plus avantageux de faire passer le fluide sortant du redresseur en courants partiels par une section plus large que celle du redres- seur et définie par le tuyau dans lequel s'écoule le fluide. Il a été constaté que le ralentissement de l'é- coulement ainsi produit n'affecte guère le redressement obtenu, même si d'une section annulaire le fluide passe dans une section circulaire, ce qui offre des conditions optimales pour l'utilisation de l'invention en connexion avec un débitmètre à diaphragme. Il convient en outre de prévoir une augmenta- tion de la vitesse du fluide avant sa répartition en cou- rants partiels, ce qui est un autre moyen de minimiser la perte de charge, surtout quand la vitesse du fluide n'est accélérée que tout au plus jusqu'à la vitesse des cou- rants partiels, c'est-à-dire que lorsqu'après répartition sur les différents courants partiels la vitesse du flui- de ne se trouve pas ralentie. La présente invention porte également sur un dispositif pour le redressement de l'écoulement perturbé d'un fluide, muni d'un canal amont délimitant une section à écoulement perturbé, suivi d'un redresseur traversé par le fluide à la sortie du canal amont, redresseur délimité par une section subdivisée en plusieurs sections essen- tiellement parallèles par plusieurs parois sensiblement parallèles et allongées pour favoriser la formation de courants partiels droits surtout en vue de l'application du procédé décrit plus haut. Pour optimiser l'effet de redressement sur une courte longueur droite tout en minimisant les pertes de charge, la section de redressement est plus petite que celle de la zone d'écoulement perturbé et ce avantageuse- ment au moins 1,2 fois mais de préférence plus que 1,8 fois. L'utilisation de parois d'une épaisseur aussi mince que possible permet d!accélérer la vitesse du fluide et de régulariser le profil de vitesse sans pertes de charge trop élevées. Le dispositif selon l'invention est également doté d'un canal parcouru par le fluide en aval du redres- seur, canal d'une section plus grande que celle du redres- seur, ce qui ralentit le fluide en aval du redresseur mais sans sensiblement diminuer-l'effet de redressement obtenu. La section à écoulement redressé peut de ce fait être adaptée sans problèmes à tous les appareils de mesure, si les courants partiels n'accèdent pas directement au compteur. La section du redresseur peut être choisie se- lon les besoins. Il est particulièrement avantageux de choisir une forme annulaire qui en règle générale est à contour circulaire, ce qui permet la répartition du fluide à écoulement perturbé du centre vers les zones extérieu- res. A cette fin, le redresseur selon l'invention est muni d'un corps central, faisant saillie dans le canal amont traversé par le fluide à écoulement perturbé. Ce corps central provoque avantageusement l'accélération de la vi- tesse déjà avant la répartition en courants partiels et ce en optimisant l'écoulement, surtout si le corps cen- - tral est muni du côté amont d'une pointe arrondie. Il est également avantageux de rétrécir la pa- roi extérieure du redresseur par rapport à celle du canal amont, et ce indépendamment du fait que la section du re- dresseur soit circulaire ou annulaire. Enfin, la présente invention porte sur un re- dresseur particulièrement apte à fonctionner avec le dis- positif décrit ci-dessus. Ce redresseur comporte un corps central dont au moins l'extrémité amont est fermée et qui est muni, réparties sur toute sa périphérie, d'un nombre de parois radiales, allongées et essentiellement parallè- les au sens de l'écoulement et dont l'extrémité aval est munie d'une bride. Un tel redresseur peut être introduit dans le tuyau o s'écoule le fluide à écoulement per- turbé et relié avec ce tuyau en procurant les avantages susmentionnés. Il est avantageux que du côté amont le corps central dépasse les parois et que son extrémité amont soit munie d'une pointe arrondie. L'extrémité aval peut rester ouverte mais sera de préférence fermée. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la descrip- tion ci-après des dessins annexés à titre d'exemple: la figure 1 représente une coupe longitudi- nale d'un dispositif suivant un premier mode de réalisa- tion de l'invention, pratiquée le long de la ligne I-I de la figure 2, la figure 2 représente une coupe le long de la ligne II-II de la figure 1, la figure 3 représente une coupe longitudinale d'un dispositif suivant un deuxième mode de réalisation de l'invention, pratiquée le long de la ligne III-III de la figure 4, la figure 4 représente une coupe le long de la ligne IV-IV de la figure 3. Le dispositif représenté aux figures 1 et 2 comporte un canal 1 de passage d'un écoulement perturbé. Le canal 1 est suivi d'un redresseur 2 dont l'extrémité aval est raccordée à un canal 3. Le canal 3 conduit à un organe d'étranglement en forme d'un débitmètre non re- présenté sur le croquis. Ainsi qu'il ressort de la figure 1, le redres- seur 2 a un diamètre plus faible que celui des canaux 1 et 3 et par conséquent une section plus petite. La figure 2 fait ressortir que la section du redresseur est divisée en un certain nombre de sections 4 assurant la formation de courants partiels droits et al- longés évoluant parallèlement, grâce à une grille compor- tant des parois 5 de faible épaisseur disposées à angle droit les unes par rapport aux autres. La vitesse des courants partiels passant par les sections 4 est plus élevée que celle du fluide dans les canaux 1 et 3, ce qui permet d'obtenir outre l'unifor- misation de la turbulence di à la répartition du fluide sur plusieurs courants partiels, également, sur une dis- tance très courte, une régularisation du profil de vi- tesse tout en limitant les pertes de charge au minimum. Le fluide est accéléré avant son entrée dans les sections 4. Dans l'exemple d'exécution illustré par les figures 3 et 4, le redresseur 2 a les mêmes contours ex- térieurs que le canal 1 à écoulement perturbé. Le redres- seur 2 est doté d'un corps central 6 muni d'un nombre de parois 7 radiales et allongées. Ces parois forment avec la paroi du canal et le corps central 6 les sections 4 traversées par les courants partiels. Dans l'exemple re- présenté, la section du redresseur est donc annulaire. La face amont du corps central 6 dépasse les parois 7 avec une extrémité en pointe arrondie 8. Son extrémité aval est munie d'une bride 9 pour assurer sa fixation et permettre d'intercaler les parois 7. Les différents courants partiels se rejoi- gnent en aval du redresseur 2 ce qui fait décroître la vitesse sans toutefois diminuer la qualité du redresse- ment obtenu. Cette disposition fournit des conditions optimales pour monter dans le canal 3 un diaphragme pour mesurer le débit du fluide. Selon un exemple d'exécution non représenté, les sections 4 divisant le fluide en courants partiels peu- vent également être formées par des tubes placés l'un à côté de l'autre pour remplir la section du redresseur. De plus, la section annulaire peut avoir un contour extérieur élargissant ou diminuant la section du redresseur par rap- port à celle du canal amont de passage de l'écoulement perturbé. L'extrémité aval du corps central peut être ou- verte. Au besoin le débitmètre peut être connecté non pas sur le canal 3 mais directement surleredresseur 2. L'invention ne se limite pas aux exemples de réalisation-représentés ou décrits, mais englobe aussi toutes les variantes constructives. REVENDICATIONS 1.- Procédé pour redresser l'écoulement per- turbé d'un fluide dans un tuyau en répartissant l'écoule- ment sur plusieurs courants partiels, droits, allongés, essentiellement parallèles, la vitesse du fluide dans les courants partiels étant plus élevée que dans la zone d'é- coulement perturbé, caractérisé par le fait que la vi- tesse du fluide dans les courants partiels est d'au moins 1,2 fois et de préférence plus de 1,8 fois plus élevée que dans la zone d'écoulement perturbé. 2.- Procédé selon la revendication 1, carac- térisé par le fait que les courants partiels entrent dans un dispositif redresseur à section plus petite que celle du tuyau à écoulement perturbé. 3.- Procédé selon la revendication 2, carac- térisé par le fait qu'en sortant du dispositif redresseur, le fluide à écoulement redressé passe dans un tuyau à section plus grande que celle du dispositif redresseur. 4.- Procédé selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 3, caractérisé par le fait qu'avant sa répar- tition en plusieurs courants partiels, le fluide est accé- léré. 5.- Procédé selon la revendication 4, carac- térisé par le fait que la vitesse accélérée du fluide est tout au plus égale à celle du fluide réparti sur les cou- rants partiels. 6.- Dispositif pour le redressement de l'é- coulement perturbé d'un fluide, comprenant un canal amont (1) délimitant une section à écoulement perturbé, suivi d'un redresseur (2) traversé par le fluide à la sortie du canal amont, redresseur délimité par une section subdivi- sée en plusieurs sections partielles (4), par plusieurs parois (5, 7) essentiellement parallèles et allongées pour favoriser la formation de courants partiels droits, caractérisé en ce que la section du redresseur est infé- rieure à celle de l'écoulement perturbé. 7.- Dispositif selon la revendication 6, carac- térisé par le fait que la section du redresseur est au moins 1,2 fois mais de préférence plus que 1,8 fois plus petite queiasection de passage de l'écoulement perturbé. 8.- Dispositif selon l'une quelconque des re- vendications 6 ou 7, caractérisé par le fait que le re- dresseur (2) est suivi d'un canal aval (3), traversé par le fluide, délimitant une section plus grande que celle du redresseur. 9.- Dispositif selon l'une quelconque des re- vendications 6 à 8, caractérisé par le fait que la section du redresseur est de forme annulaire. 10.- Dispositif selon la revendication 9, ca- ractérisé par le fait que le redresseur (2) est muni d'un corps central (6) faisant saillie dans le canal amont (1) face à l'écoulement perturbé. 11.- Dispositif selon la revendication 10, ca- ractérisé par le fait que le corps central (6) est muni d'une pointe arrondie (8) du côté amont. 12.- Dispositif selon l'une quelconque des re- vendications 6 à 11, caractérisé par le fait que la paroi extérieure du redresseur (2) est rétrécie par rapport à celle du canal amont (1) servant de passage à l'écoulement perturbé. 13.- Redresseur d'un écoulement perturbé d'un fluide, caractérisé par la présence d'un corps central (6) dont au moins l'extrémité amont est fermée et qui est muni sur toute sa périphérie d'un nombre de parois ra- diales (7) allongées essentiellement parallèles au sens de l'écoulement, et à son extrémité aval d'une bride (9). 14.- Redresseur selon la revendication 13, ca- ractérisé par le fait que du côté amont le corps central (6) fait saillie par rapport aux parois (7). 15.- Redresseur selon la revendication 14, ca- ractérisé par le fait que le corps central (6) est muni du côté amont d'une pointe arrondie (8).