Brevet FR2663417A1 — publié le 19911220

L'invention concerne un débitmètre fluidique destiné à mesurer le débit d'écoulement du gaz de ville et d'autres gaz. Le débitmètre fluidique est un débitmètre destiné à mesurer le débit d'écoulement au moyen d'une structure dans laquelle la paroi d'adhérence et le canal d'écoulement de réaction sont placés sur le côté d'aval d'une buse de laquelle le fluide à mesurer est éjecté, la vibration du fluide étant communiquée à la paroi d'adhé- rence, en même temps que l'effet Coanda est utilisé et que la propagation de la pression est transmise au canal d'écoulement de réaction, la conception étant telle que ladite vibration du fluide (fréquence d'oscillation) est proportionnelle au fluide à mesurer. En tant que débitmètre fluidique ayant ce type de structure, les débitmètres présentés dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique N O 3 640 133 et N O 3 690 171, et dans les descriptions officielles de brevets japonais N O 48-54 962, N O 53-77 558, no 59-184 822, etc, sont déjà connus dans le domaine publique. Etant donné que ce débitmètre fluidique fonctionne en éjectant le fluide mesuré de la buse comme décrit ci-dessus pour générer la vibration d'un fluide, le débit d'écoulement du fluide mesuré éjecté de cette buse doit être stable en proportions du débit d'écoulement, en tant que condition essentielle, et une erreur de mesure apparaît si le débitmètre ne présente pas cette stabilité. Le débit d'écoulement du fluide éjecté de la buse dépend notablement de la forme du côté d'amont de la buse ainsi que de la forme de la buse Par exemple, si l'écoulement régulier dans le canal d'écoulement sur le côté d'amont de la buse rencontre un obstacle quelconque, un écoulement tourbillonnaire apparaît dans le fluide s'écoulant dans la buse, et cet écoulement tourbillonnaire exerce une grande influence sur le débit d'écoulement en le modifiant. Ainsi qu'on peut le comprendre d'après les débitmètres fluidiques précités et connus officiellement, on a donc imaginé un canal d'écoulement droit formé sur le côté d'amont de la buse pour rendre improbable l'apparition d'un écoulement tourbillonnaire. La formation d'un canal d'écoulement droit sur le côté d'amont de la buse, de cette manière, est possible dans le cas o l'on se limite au stade du laboratoire, ou bien dans des conditions d'installation spatieuse. Cependant, si une dimension réduite est demandée par les conditions d'installation, telles que le compteur à gaz de ville fourni aux habitations domestiques, en général, par exemple, au moyen d'une canalisation, il est impossible de former un canal d'écoulement droit suffisant sur le côté d'amont de la buse De plus, dans le cas de ce type de compteur à gaz, les valves et les régulateurs sont souvent installés sur le côté d'amont de la buse, et il y a toujours des coudes de tuyauterie ou des déports de joints qui constituent tous les facteurs provoquant les écoule- ments tourbillonnaires du gaz et excerçant une mauvaise influence sur la stabilité du débit d'écoulement. L'invention a pour objet de procurer un débitmètre fluidique comportant des moyens permettant de stabiliser le débit d'écoulement du fluide mesuré qui pénètre dans la buse. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels: la figure 1 est une vue en plan avec coupe partielle d'un élément fluidique sur lequel une toile métallique est montée afin d'entourer l'entrée d'une buse sur le côté d'amont de la buse; la figure 2 est une vue en plan avec coupe partielle de l'élément fluidique sur lequel la deuxième toile métallique est montée vers le côté d'amont de la buse; la figure 3 est une vue en plan avec coupe partielle d'un élément fluidique auquel la buse à palette pour un réglage d'écoulement est installée sur le côté d'amont d'une toile métallique disposée sur le côté d'amont de la buse; la figure 4 est un graphique permettant d'expliquer la différence de zones de débits d'écoulement mesurables dans le cas o la toile métallique a été montée sur le côté d'amont de la buse et celui dans lequel la toile métallique n'a pas été mise en place; la figure 5 est un graphique permettant de comparer les performances des éléments fluidiques montrés sur les figures 1, 2 et 3; la figure 6 est une vue en plan avec coupe partielle de la forme de réalisation dans laquelle la toile métallique a été réalisée sous la forme d'un trapèze retourné; la figure 7 est une vue en plan avec coupe partielle de la forme de réalisation dans laquelle la toile métallique en forme de trapèze retourné et la seconde toile métallique sont mises en place; et la figure 8 est un graphique permettant de comparer les performances des éléments fluidiques montrés dans les formes de réalisation des figures 6 et 7. L'élément fluidique du débitmètre fluidique réalisé conformément à l'invention est montré sur la figure 1. La référence numérique 1 désigne une toile métallique trapézoïdale montée sur le côté d'amont d'une entrée 3 de buse sur le côté d'une entrée 3 a d'une buse 3 d'un élément fluidique "A", la toile métallique présentant des mailles à raison de 7,9 fils par centimètre, ou une forme trapézoïdale ayant une hauteur, jusqu'au côté supérieur de l'entrée 3 a de la buse, qui est h = 16 mm, la largeur du côté supérieur étant W 1 = 20 mm et la largeur du côté inférieur étant W 2 = 30 mm. La référence numérique 4 désigne sur la figure une chambre de génération d'une vibration de fluide formée sur le côté d'aval de la buse 3, et la référence numérique désigne une bobine pour la commande d'une soupape 5 a destinée à se fermer sur un siège 6 de soupape formé dans un canal 7 d'écoulement de fluide menant à la buse 3, et l'écoulement du gaz est arrêté par la fermeture de cette soupape 5 a, par exemple en cas d'urgence, la référence numérique 8 désigne une sortie du fluide mesuré qui a traversé la chambre 4 de génération de vibration de fluide. Dans cette forme de réalisation, le fluide mesuré pénètre dans le canal 7 d'écoulement de fluide à l'intérieur de l'élément fluidique "A" en se dirigeant vers le haut à partir de l'entrée 7 a de fluide qui est raccordée à la tuyauterie, tourne de 90 vers la direction horizon- tale dans le siège de soupape 6, tourne de 90 vers le bas tout en s'y élevant légèrement, entre dans la buse 3 par l'entrée 3 a de cette buse et est éjecté dans la chambre 4 de génération de vibration de fluide A l'intérieur de la chambre 4, des vibrations sont générées dans le fluide par un effet bien connu, et ces vibrations sont converties en signaux électriques et appliquées en entrée à un circuit travaillant sur le débit d'écoulement Le circuit travaille sur ce débit d'écoulement et la valeur intégrée de celui-ci est indiquée sur un écran d'affichage. Dans l'action précitée, non seulement la direction d'écoulement du fluide mesuré est presque tournée sur 180 en atteignant l'entrée 3 a de la buse et en passant par le siège 6 de soupape depuis l'entrée 7 a de fluide, mais les saillies de la soupape 5 a et du siège 6 cons- tituent aussi des obstacles à l'écoulement tandis que le fluide franchit ces soupapes, provoquant donc des écoule- ments tourbillonnaires aux emplacements respectifs. Cet écoulement tourbillonnaire rend instable le débit d'écoulement, mais la toile métallique 1 sert à ajuster le débit d'écoulement du fluide mesuré immédiate- ment avant l'arrivée du fluide dans l'entrée 3 a de la buse. Etant donné que ce fluide mesuré et ajusté entre dans la buse 3 et est éjecté, il prend un débit d'écoulement stable quelles que soient les zones du débit d'écoulement et, par conséquent, la génération de la vibration du fluide peut également être stabilisée. Dans cette forme de réalisation, la gamme de débits d'écoulement mesurables du type à 3 m 3/h est de 0,1 à 3 m 3/h, alors que la gamme des débits d'écoulement mesurables du type à 5 m 3/h devient de 0,1 à 5 m 3/h; par conséquent, la vibration de fluide stable (fréquence d'oscillation) plus proche approximativement de la ligne droite idéale, peut être générée comme montré sur la figure 4 L'erreur de l'instrument est inférieure à 5 % dans chacun des types tels que montrés sur la figure 5 (courbe 1). Cependant, si les régions de perte de pression supérieure à 195 Pa doivent être prises en considération, une région de débit d'écoulement encore plus grand peut être considérée comme étant la plage des débits d'écoule- ment mesurables. La figure 2 montre le cas dans lequel la deuxième toile métallique 2, de 11,8 f/cm, a été montée dans une position espacée de 25 mm sur le côté d'aval de la soupape 5 a en plus de la toile métallique 1 de la figure 1. L'erreur de l'instrument dans ce cas est inférieure à 2 % dans les deux types, comme montré dans la courbe 2 de la figure 5. La figure 3 montre une forme de réalisation dans laquelle la toile métallique 1, de même forme que celle de la figure 1, est placée dans une position espacée de 8 mm du côté d'amont de la buse 3, et une buse 9 à porte, présentant une fente 9 a de 10 mm de largeur, est en outre placée dans une position située à 5 mm de son côté d'amont, laquelle buse a pour fonction d'améliorer le débit d'écoulement du fluide mesuré au passage de cette buse à porte 9 et, de plus, de l'écouler en sortie de la fente 9 a linéairement contre l'entrée de la buse 3 pour ajuster l'écoulement à l'aide de la toile métallique 1 L'erreur de l'instrument dans cette forme de réalisation est montrée par la courbe 3 de la figure 5, laquelle erreur est en deçà de 2 %. La figure 6 montre une autre forme de réalisa- tion du type à 3 m 3/h, dans laquelle la toile métallique 1 en forme de trapèze retourné, mesurant une hauteur h de 9 mm, une largeur W 1 de 30 mm et une largeur W 2 de 26 mm ( 11,8 f/cm) est mise en place, et l'erreur de l'instrument, dans ce type de 0,1 à 3,0 m 3/h, est de l'ordre de 2 %, comme montré par la courbe 4 de la figure 8. La figure 7 montre une forme de réalisation dans laquelle la deuxième toile métallique 2 ( 11,8 f/cm) est placée dans la position située à 25 mm du côté d'aval de la soupape 5 a, en plus de la toile métallique 1 de la figure 6, et l'erreur de l'instrument, dans ce type de 0,1 à 3,0 m 3/h, est de l'ordre de 1 %, comme montré par la courbe 5 de la figure 8. Toutes les formes de réalisation indiquées utilisent à titre d'exemple une toile métallique, mais une matière telle qu'un filet, une tresse, par exemple en fils de "Nylon" ou un métal en forme de nid d'abeilles, un panneau de matière plastique, du métal perforé, etc, peut être utilisée à la place de la toile métallique. Comme décrit précédemment, la présente invention vise à égaliser la distribution des débits d'écoulement d'un fluide mesuré entrant dans la buse en mettant en place la toile métallique qui sert à ajuster l'écoulement sur le côté d'amont de la buse. En conséquence, la distribution des débits d'écoulement du fluide mesuré s'écoulant de la buse peut être égalisée, et l'erreur de la mesure et l'erreur de l'instrument peuvent être abaissées à moins de 5 % dans le cas de la mise en place d'un étage de toile métallique, et peuvent être abaissées à moins de 2 % dans le cas de la mise en place de deux étages de toile métallique et dans le cas de la mise en place de la seconde buse. Conformément à l'invention, étant donné que le débit d'écoulement à l'entrée dans la buse devient stable et que, par conséquent, une vibration stable (fréquence d'oscillation) du fluide peut être générée dans toutes les plages de débit d'écoulement, quelle que soit la forme du canal d'écoulement sur le côté d'amont de la partie à buse et à toile métallique, on obtient un effet tel que le débitmètre fluidique peut être conçu sous une dimension compacte sans contraintes dues aux conditions d'installa- tion dans la tuyauterie. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au débitmètre fluidique décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Débitmètre fluidique, caractérisé en ce qu'il comporte un treillis ( 1) de réglage d'écoulement monté sur le canal d'écoulement ( 7) du fluide mesuré sur le côté d'amont d'une buse ( 3). 3 Débitmètre fluidique, caractérisé en ce qu'il comporte une toile métallique ( 1) montée sur le côté d'amont d'une buse ( 3). 3 Débitmètre fluidique, caractérisé en ce qu'il comporte un treillis tressé ( 1) en fils à fibres synthétiques monté sur le côté d'amont d'une buse ( 3). 4 Débitmètre fluidique, caractérisé en ce qu'il comporte des toiles métalliques ( 1, 2) de réglage d'écoulement montées en plusieurs étages sur le côté d'amont d'une buse ( 3). Débitmètre fluidique, caractérisé en ce qu'il comporte non seulement une toile métallique ( 1) de réglage d 'écoulement montée de façon à entourer l'entrée ( 3 a) d'une buse ( 3), mais une deuxième buse ( 9) de porte également montée sur le côté supérieur de la toile métallique de réglage d'écoulement.