Brevet FR2644243A3 — publié le 19900914

FR 2644243 A3 19900914 FR 9000295 A 19900111 Conduit de fluide muni d'un équipement de mesure de pression La présente invention concerne un conduit pouvant être parcouru par du fluide et dans la paroi duquel sont disposés, de manière décalée l'un par rapport å l'autre dans la direction d'écoulement, au moins deux points de me- sure, ou capteurs, pour la pression du fluide à l'intérieur du conduit. Il est connu de mesurer, au moyen d'equipements Iaanométriques appropriés, le débit de conduits pour des systèmes de climatisation et/ou de ventilation. Dans ce cas un équipement de mesure est constitué par plusieurs capteurs de pression qui sont insQrés dans la paroi du conduit respectivement au niveau de sections de conduit différentes et/ou distantes les unes des autres. A partir de la différence de pression entre les deux points de mesure décalés dans la direction d'écoulement peut être calculé le débit du fluide s'écoulant par le conduit.Lorsque le profil d'écoulement ou de débit å travers la section du conduit présente des irrégularités et/ou inhomogénéités, occasion nees par exemple par des coudes ou analogues se trouvant au voisinage, la précision, la fiabilite et la sûreté de la mesure de pression ou de débit risquent toutefois, dans l'agencement connu, d'être compromises. En conséquence, la présente invention à pour but, en ce qui concerne un équipement de mesure de pression associé à un conduit de fluide, d'améliorer le processus de mesure quant à la fiabilité, la disponibilité, la sûreté et la précision. Dans ce but il est proposé selon l'invention, pour un conduit de fluide dans la paroi duquel sont disposés, de manière décaiée l'un par rapport à l'autre dans la direction d'écoulement, au moins deux points de mesure, ou capteurs, pour la pression du fluide à l'intérieur du conduit, qu'au premier et/ou au second point de mesure, ou capteur, soient associés, de façon a former des paires, d'autres points de mesure, ou capteurs, agissant de même et qui leur sont respectivement diamétralement opposés. Ainsi dans la paroi du conduit plusieurs paires de capteurs de pression sont disposées respectivement de manière axialement décalée les unes par rapport aux autres. Du fait que selon l'invention chaque paire comprend au moins deux capteurs de pression diamétralement opposés la pression du fluide est mesurée en différents endroits de la même section du conduit. Des irrégularités d'écoulement se produisant au voisinage de l'un des deux capteurs de pression formant une paire peuvent être égalisés, raménées a une moyenne ou compensées par prise en compte du résultat de mesure de l'autre capteur de pression formant la paire. En outre, gracie ss la présence de deux capteurs indépendants dans une même section de conduit on obtient une redondance qui augmente en définitive la fiabilité et la disponibilité du processus de mesure. Grâce à la disposition de capteurs selon l'invention le conduit de fluide peut être réalisé avec des formes de section variées. Une forme de réalisation avantageuse consiste à prévoir en tant que conduit de fluide un tronçon tubulaire cylindrique circulaire muni d'une gaine extérieure soudée longitudinalement. Du fait que les joints soudés s'étendent donc dans la direction de l'axe longitudinal du conduit sa fabrication devient particulièrement simple. Une autre forme de réalisation de l'invention consiste à utiliser un tronçon tubulaire cylindrique circulaire dont la gaine extérieure pressente une agrafure ou joint à bords releves qui s'étend hélicoidalement. Dans ce cas la paroi du conduit peut être constituée par un ou plusieurs éléments de tôle enroulés en spirale, les bords de ceux-ci étant reliés entre eux par repliement.Ainsi la section du tube se trouve avant tout particulièrement stabilisée du point de vue mecanique. Afin de pouvoir raccorder entre eux plusieurs tronçons tubuleires dans leur direction longitudinale il est prévu dans leurs régions terminales chaque fois des gorges ou rainures concentriques à l'axe central du tube qui sont exécutées dans la paroi extérieure. Dans ces évidements peuvent être logés par exemple des joints d'étan chiite a lèvre afin de raccorder, de manière étanche au fluide, plusieurs tronçons tubulaires les uns à la suite des autres. Dans des systèmes de climatisation ou de ventilation il est souvent désirable de réguler l'écoulement du fluide. A cet égard un développement de l'invention consiste à monter un organe d'étranglement ou d'arrêt en un enendroit situé, dans la direction d'écoulement, derrière l'ensemble de points de mesure. Ainsi la pression dans le conduit de fluide et la vitesse d'écoulement peuvent être influencées de manière appropriée. Afin d'augmenter la précision de régulation les capteurs et l'organe d'étranglement peuvent être couplés entre eux par exemple dans le cadre d'un circuit de commande ou de réglage. Une forme de réalisation appropriée pour l'organe d'étranglement est celle d'un papillon dont le volet d'étranglement peut tourner autour d'un axe transversal à l'écoulemnt.Le volet d'étranglement sert dans ce cas d'amortisseur de l'énergie d'écoulement. Dans une forme de réalisation particulièrement avantageuse de l'invention une partie du conduit de fluide est réalisée en tant que venturi, une paire de capteurs étant montée tant a l'entrée du venturi qu'à l'endroit le plus étroit du venturi. Cette forme de réalisation du conduit de l'invention combiné avec un venturi est particulie- rement avantageuse pour une mesure de débit hautement précise. A ce point de vue une forme de réalisation particulière consiste dans le cadre de l'invention en ce que le papillon est monté dans la partir formant venturi.Etant donné que cette partie présente, en comparaison des parties avoisinantes du conduit, une section plus faible, il peut être utilisé un papillon présentant une section de volet d'étranglement relativement petite et ce en particulier lorsque, dans- une forme de réalisation préférée, le volet d'étranglement est placé au niveau de la séction la plus étroite de la partie formant venturi. ême lorsque le papillon est entièrement ouvert de sorte que les côtés plats de son volet d'étranglement sont orientés axialement, ctest-à-dire de façon a s'étendre dans la direction d'écoulement, le volet d'étranglement occasionne au moins à son voisinage immédiat des tourbillonnements, perturbations, irrégularités ou inhomogénéités dans le profil d'écoulement du fluide qui se traduisent par une perte de pression. Dans une forme de réalisation particuli armement avantageuse. de l'invention, qui prend ce problème en compte, le volet d'étranglement est disposé de telle manière que son axe de rotation, observé dans la direction d'écoulement, forme, au moins avec la droite la plus proche reliant des capteurs associés par paire, un angle de 450 Ainsi on obtient pour chaque capteur de pression la plus grande distance possible au volet d'étranglement et, par conséquent, aux régions avoisinantes de pression réduite. Cette disposition est avantageuse pour la précision notamment des mesures de débit. A cet égard il entre fondamentalement dans le cadre de développements selon l'invention que les droites reliant entre eux des endroits de mesure associés par paire, observées dans la direction d'*coule- ment, se trouvent alignées, ou en coincidence entre elles, c'est-à-dire qu'elles se situent dans un seul plan axial. Pour protéger la partie du conduit formant venturi, qui est importante pour la mesure du débit, contre des influences de l'environnement rude et pour obtenir au total un contour extérieur autant que possible regulier du conduit de fluide, la partie formant venturi est, selon une autre caractéristique de l'invention, entourée concentri queent par une partie formant enveloppe extérieure dont la section coïncide avec les parties du conduit faisant suite au venturi. Dans ce cas la partie formant venturi constitue un corps intérieur autour duquel s'étend une enveloppe ex extérieure. Afin que les données recueillies par deux capteurs de pression en regard formant une paire puissent être exexploitées en relation les unes avec les autres il est avantageux que les sorties de ces capteurs soient réunies par l'intermédiaire de gaines ou tubes de câbles flexibles de préférence en matière synthétique et soient guidées de façon à être accessibles de l'extérieur par l'intermédiaire d'un point de raccordement commun. D'autres caractéristiques, particularités et avantages de l'invention apparaitront à la lecture de la description suivante d'exemples de réalisation préférés qui fait réference aux dessins annexés les représentant schématiquement et sur lesquels la figure 1 est une vue lontigudinale d'un conduit de fluide selon l'invention ; la figure 2 est une vue longitudinale d'un conduit de fluide modifié par rapport à la figure 1 la figure 3 est une représentation agrandie de la partie entourée du cercle III sur la figure 2 ; les figures 4 å 6 sont des vues longitudinales d'autres exemples de réalisation du conduit de fluide selon l'invention ; et la figure 7 est une vue en coupe transversale sensiblement suivant la ligne VII-vII de la figure 6. Le conduit de fluide représenté sur la figure I comporte une gaine extérieure tubulaire I qui est maintenue ensemble par des joints-soudés (non représentés) s'étendant dans la direction de l'axe longitudinal médian 2. Les parties terminales 3 du tronçon de conduit représenté sont chacune munies de rainures 4 s'étendant concentriquement autour de l'axe longitudinal 2 et dans lesquelles peuvent être r.is en place par exemple des bagues d'étanchéité. Ainsi les parties terminales 3 peuvent servir de tubulures de raccordement pour d'autres tronçons de conduit.Entre les parties terminales 3 est disposée une partie 5 formant venturi connue en soi et qui forme un corps intérieur 6 entouré par la gaine extérieure protectrice l. Au niveau de l'entrée de la partie 5 formant venturi ainsi qu'au niveau de la section la plus etroite de cette derniere sont prévus respectivement deux capteurs de pression diamétralement opposés 7a, 7b ; Sa, 8b dans ia paroi de la gaine extérieure l, c'est-à-dire de la partie 5 formant venturi.Pour mesurer le débit 9 à l'aide de la différence de pression entre l'entrée du venturi (capteurs 7a, 7b) et la section la plus etroite du venturi (capteurs 8a, Sb) les capteurs en regard 7a et 7b ; Sa, Sb sont égalèment associés les uns aux autres fonctionnellement pour former une paire de capteurs. L'exemple de réalisation des figures 2 et 3 diffère de celui de la figure 1 en ce que les joints 10 de la gaine extérieure 1 s'étendent hélicoidalement. Suivant le détail represente & plus grande échelle sur la figure 3 le joint 10 est réalisé au moyen d'un agrafage 11 dans lequel les bords adjacents 12a, 12b de parties de la gaine extérieure sont repliés l'un dans l'autre. Les exemples de réalisation des figures 4 et 5 se distinguent des precédents par un organe d'étranglement ou d'amortissement 13 situé à l'intérieur du conduit et qui, observé dans le sens de débit, c'est-à-dire d'écoulement 9, est placé derrière la partie formant venturi 5, c'est-àdire immédiatement derrière la sortie du venturi, laquelle voit sa section s'élargir progressivement. Dans l'exemple représenté l'organe d'étranglement 13 est réalisé en tant que papillon avec un volet 15 susceptible de tourner transversalenent au sens de débit 9 autour d'un axe 14 et qui presente la forme d'un anneau circulaire etendu à plat et traverse sensiblement l'ensemble du diamètre inférieur maximal du conduit de fluide. La forme de réalisation de la figure 6 diffère de ces derniers exemples de réalisation en ce que l'organe d'étranglement est disposé à l'intérieur de la partie formant venturi au niveau de la plus petite section de celuici. Dans cet exemple de réalisation l'axe de rotation 14 est matérialisé par une barre 16 qui, guidée diamétralement à travers le volet 15, la partie 5 formant venturi et l'enveloppe exterieure 1 entourant cette dernière, est montée dans les parois de l'enveloppe extérieure 1 et de la partie 5 formant venturi de façon a pouvoir tourner. Son extrémité faisant saillie hors du conduit de fluide est reliée rigidement a un levier de manoeuvre 17. Comme représenté sur la figure 7, qui est une vue en coupe transversale suivant la ligne VII-VII dé la figure 6, dans une forme de réalisation préférée la barre 16 et, par suite, l'axe de rotation 14 se trouve tournée d'un angle 19 d'environ 459 par rapport aux droites 18 s'étendant diamétralement a travers le conduit de fluide et reliant respectivement entre eux les deux capteurs de pression mutuellement opposés 7a, 7b ; 8a, 8b. Le sommet de cet angle se trouve sensiblement sur l'axe longitudinal médian 2 du conduit de fluide (voir la figure 6).Suivant la figure 7 l'organe d'étranglement se trouve dans sa position comple- tement ouverte de sorte que du fait de la représentation en coupe suivant la ligne VII-VII de la figure 6 la partie du volet 15 située en amont est axialement alignée sur la barre 16 (en étant masquée par cette dernière sur la figure 7). De même, les droites reliant entre eux les deux capteurs 7a, 7b pour la grande section et les deux capteurs Ba, 8b pour la plus petite section sont alignées, c'est-àdire qu'elles se trouvent dans un plan axial commun. Comme indique scnématiquement sur la figure 7, pour chaque paire de points de mesure les sorties des capteurs m.utuellement opposées 7a, 7b ; 8a, 8b sont respectivement réunies au moyen de gaines de câbles flexibles sensiblement semi-circulaires 20, 21 et dirigées vers l'extérieur par l'intermédiaire de connecteurs 22 débouchant dans ces gaines. REVENDICATIONS 1 - Conduit de fluide dans la paroi duquel sont disposés, de manière décalée l'un par rapport å l'autre dans le sens d'écoulement, au moins deux points de mesure, ou capteurs, pour la pression du fluide, caractérise en ce qu'au premier point, ou capteur, de mesure (7a) et/ou au second point, ou capteur, de mesure (8a) sont respectivement associés, de façon à former des paires, d'autres points, ou capteurs, de mesure (7b, 8b) qui agissent de même et leur sont diamétralement opposés. 2 - Conduit de fluide selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est réalisé sous la forme d'une tubulure cylindrique circulaire avec une gaine extérieure (1) soudée longitudinalement. 3 - Conduit de fluide selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est réalisé sous la forme d'une tubulure cylindrique circulaire dont la gaine extérieure (1) présente un pli ou une agrafure (10, 11) qui s'étendent respectivement suivant une hélice. 4 - Conduit de fluide selon la revendication 2 ou 3, caractérisé par des gorges ou rainures (4) concentriques à l'axe central (2) du conduit et qui aux extrémités (3) sont ménagées dans la gaine extérieure (1). 5 - Conduit de fluide selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par un organe d'étranglement (13) qui dans le sens d'écoulement (9) est disposé derrière les points, ou capteurs, de mesure (7, 8). 6 - Conduit de fluide selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par une valve du type papillon montée dans le sens d'écoulement (9) derrière les points, ou capteurs, de mesure (7, 8) et le volet d'étranglement (15) de laquelle peut tourner autour d'un axe (14) transversal à l'écoulement (9). 7 - Conduit de fluide selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une partie du conduit est réalisée en tant que venturi (5) à l'entrée et au niveau de la plus petite section duquel sont montées respectivement une paire de capteurs de mesure (7a, 7b ; 8a, Bb). 8 - Conduit de fluide selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que la valve papillon est montée dans la partie (5) formant venturi, de préférence au niveau de la plus petite section de celle-ci. 9 - Conduit de fluide selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé par un volet d'étranglement (15) monté de telle manière que son axe de rotation (14) soit décalé de 45 par rapport à la ou les droite(s) (18) reliant respectivement des points, ou capteurs, de mesure (7a, 7b ; 8a, 8b) associés par paire. 10 - Conduit de fluide selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que dans la direction d'écoulement (9) les droites (18) reliant des points, ou capteurs, de mesure (7a, 7b ; Ba, 8b) associés par paire sont alignées entre elles. 11 - Conduit de fluide selon la revendication 7 et l'une quelconque des revendicatiOns précédentes, caractérisé en ce que la partie (5) formant venturi est entourée concentriquement par une partie de l'enveloppe extérieure (1) dont la section coïncide avec les parties de conduit (23) faisant suite au venturi (5). 12 - Conduit de fluide selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les sorties de points, ou capteurs, de mesure (7a, 7b ; Ba, 8b) associes par paire sont réunies par l'intermédiaire de gaines de câbles flexibles (20, 21), de préférence en matière synthétique, et sont dirigées à travers un dispositif de connexion commun de façon a être accessibles de l'extéri- eur.