Brevet FR2793319A1 — publié le 20001110

I La présente invention se rapporte à un dispositif pour mesurer le débit ou la pression d'un fluide, dans lequel le fluide passe à travers un élément primaire, et dans lequel la pression de chaque côté d'un restricteur prévu dans l'élément primaire agit sur chaque côté d'un diaphragme monté dans un boîtier de diaphragme, diaphragme qui, à son tour, agit sur un élément de mesure muni de jauges de contrainte et relié à un pont de mesure qui indique le débit à travers l'élément primaire. Lors d'une mesure de pression, la pression du fluide n'agit que sur un côté du diaphragme. Dans des débitmètres précédemment connus basés sur le principe de la jauge de contrainte, tel que celui du brevet US 2 707 393, qui est conçu pour mesurer si un débit est de type pulsé et à quel degré ce débit est pulsé, les mouvements du diaphragme sont transfères, au moyen d'un embiellage, au corps dans lequel sont placés les jauges de contrainte, ce qui donne lieu à des effets indésirables d'hystérésis lorsque le débit augmente et diminue. Étant donné que les jauges de contrainte sont en contact direct avec le fluide, les résultats de la mesure sont également affectés par des changements dans la température du fluide. Ceci est vrai, par exemple, du brevet US 3 444 736 qui décrit une disposition complexe dans laquelle le diaphragme qui actionne les jauges de contrainte est entouré par de l'huile de silicone et est enfermé entre deux autres diaphragmes qui, à leur tour, détectent la pression différentielle dans un tube venturi. Ce dispositif provoque également des effets indésirables d'hystérésis et, conformément à ce brevet, permet un rapport de débit de seulement 3:1. En outre, dans ces deux dispositifs, les liaisons électriques provenant des jauges de contrainte, lesquelles sont immergées dans un fluide sous pression, doivent présenter des pénétrations électriques complètement étanches. Le but de la présente invention est d'éliminer les inconvénients associés aux dispositifs précédemment connus, et également de produire un débitmètre de réalisation simple qui -soit entièrement exempt d'effets d'hystérésis lorsque le débit augmente et diminue, et qui, du fait que les jauges de contrainte sont placées de manière complètement séparée du fluide et sont montées de manière symétrique sur un élément de mesure, fournit des valeurs mesurées qui sont complètement indépendantes des changements de température du fluide. Un avantage supplémentaire de la présente invention réside en ce que le fluide dont on mesure le débit ou la pression ne peut pas endommager les jauges de contrainte par son caractère agressif, sa toxicité, sa température, sa pression ou ses propriétés abrasives. Ceci est obtenu par une disposition dans laquelle un diaphragme monté dans un boîtier de diaphragme est actionné par la pression haute et la pression basse présentes de chaque côté d'un élément primaire, et dans laquelle une broche de diaphragme s'étend à angle droit du diaphragme proprement dit, une extrémité de la broche étant fixée au centre du diaphragme et l'autre étant munie d'un trou d'adaptation libre. Une extrémité d'un doigt est maintenue, sans jeu, par une vis de réglage placée de manière centrale dans le trou percé dans l'extrémité libre de la broche de diaphragme. Le doigt s'étend vers le bas à travers un élément de mesure creux, auquel il est fixé à l'extrémité inférieure. L'élément de mesure, dont l'intérieur creux est ouvert vers le fluide sur un côté de diaphragme, est boulonné sur un côté du boîtier de diaphragme d'une manière étanche au liquide. Etant donné que le diaphragme tend à se déplacer vers le côté sur lequel agit la plus basse pression, il exerce une action de traction ou de poussée sur la broche de diaphragme selon le côté sur lequel agit la haute pression. La broche de diaphragme, à son tour, dévie l'élément de mesure par l'intermédiaire du doigt qui lui est fixé. Des jauges de contrainte assemblées à l'extérieur de l'élément de mesure sont reliées, d'une manière traditionnelle, à un pont de Wheatstone qui convertit, en un signal électrique, les variations de résistance des jauges de contrainte. Ce signal peut être utilisé pour fournir une lecture étalonnée en débit sur un instrument indicateur et/ou sinon pour enregistrer des changements de débit ou pour commander le débit à une valeur souhaitée à l'aide d'un système de commande connue. La présente invention permet également un rapport du débit de 10:1, ou de 100:1 lorsqu'on ne mesure que la pression, ce qui est significativement plus élevé que pour les dispositifs précédemment connus. Ainsi, I'iÀvention se rapporte plus particulièrement à un dispositif pour mesurer le débit d'un fluide dans lequel le fluide en question est amené à passer à travers un élément primaire présentant un restricteur et dans lequel la pression différentielle aux bornes de ce restricteur agit sur un diaphragme qui, à son tour, agit sur un élément de mesure muni de jauges de contrainte reliées à un pont de mesure qui indique le débit à travers le restricteur, et qui est caractérisé en ce que les mouvements du diaphragme sont transmis, sans jeu, par l'intermédiaire d'une broche de diaphragme à un doigt, lequel est disposé à angle droit par rapport à la broche de diaphragme et est libre de se déplacer dans un passage creux formé dans un élément de mesure cylindrique, et est fixé à l'extrémité inférieure du passage creux. Conformément à une caractéristique de l'invention, le doigt est libre de io se déplacer dans un trou foré dans la broche de diaphragme et à angle droit de l'axe de la broche, et est maintenu en tension avec le diaphragme au moyen d'une vis de réglage à bout tronconique, la vis étant vissée de manière centrale dans l'extrémité de la broche de diaphragme avec son bout s'appuyant contre un trou percé dans le doigt et son centre aligné avec l'axe de la broche de diaphragme. Conformément à une autre caractéristique de l'invention, I'élément de mesure cylindrique présente extérieurement une section médiane de plus petit diamètre sur laquelle des jauges de contrainte sont montées par paire. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation et dans lesquels: La Fig. 1 est une vue schématique d'un dispositif de mesure de débit; la Fig. 2 est une coupe verticale prise à travers le boîtier du diaphragme d'un débitmètre; la Fig. 3 est une vue latérale du boîtier du diaphragme. En se référant maintenant aux dessins, la Fig. 1 montre la canalisation 1 qui contient le milieu fluide dont le débit doit être mesuré et qui passe à travers un restricteur 2a prévu dans un élément primaire 2. Sur chaque côté du restricteur 2a, le fluide est relié à un boîtier de diaphragme 3 par les tuyaux 4 de l'instrument. Un branchement 18 dans lequel est placé un élément de mesure (17 à la Fig. 2) est boulonné sur le boîtier de diaphragme 3 auquel est également fixé un pont de mesure 5, complet avec son unité d'alimentation en énergie électrique 6, ainsi qu'un dispositif indicateur 7 montrant le débit dans des ensembles appropriés. La Fig. 2 est une coupe verticale prise à travers le boîtier 3 du diaphragme du débitmètre. Entre la section de main droite 9 et la section de main gauche 10 du boîtier 3 est serré de manière étanche un diaphragme 11, en utilisant des joints toriques 12, au moyen de boulons 13. Une broche de diaphragme 8, qui s'étend librement à travers un passage creux 14 formé dans la section de main gauche du boîtier 3 du diaphragme, est fixée, par une extrémité, au centre du diaphragme. L'autre extrémité de la broche 8 est munie d'un trou 16 percé à angle droit par rapport à l'axe de la broche de diaphragme 8. La section de main gauche du boîtier 3 du diaphragme est également munie d'un passage creux 15 dont l'axe correspond à celui du trou 16. Un élément de mesure creux 17 est disposé de manière centrale autour du passage creux 15 et est fixé en place d'une manière étanche au fluide par le branchement 18 au moyen de boulons (19 à la Fig. 3) et d'un joint torique 20. Un doigt 22 fixé à l'extrémité inférieure 21 de l'élément de mesure 17 est libre de se déplacer dans la partie interne creuse de l'élément de mesure, à travers le passage creux 15 et de manière centrale à travers le trou 16 formé dans la broche de diaphragme 8. L'extrémité libre de la broche de diaphragme 8 présente un trou central fileté muni d'une vis de réglage 23, dont l'extrémité tronconique relie, sans jeu, la broche de diaphragme 8 et le doigt 22, au niveau d'un trou 24 percé à travers le doigt et coaxial à l'axe de la broche de diaphragme 8. L'élément de mesure 17 est aligné par rapport à la section de main gauche du boîtier 3 du diaphragme au moyen d'une tige de guidage 25 pour assurer que le trou 24 formé dans le doigt 22 est aligné avec l'axe du boîtier 3 du diaphragme lors du montage de l'élément de mesure. Des jauges de contrainte 27 sont montées par paires sur la section externe médiane rétrécie 26 de I'élément de mesure 17 et sont reliées électriquement au pont de mesure 5. En outre, les sections de main droite et de main gauche respectivement du boîtier 3 du diaphragme présentent des trous filetés 28 pour relier les tuyaux 4 de l'instrument à l'élément primaire à restricteur 2. La Fig. 3 est une vue latérale de la section de main gauche 10 du boîtier 3 du diaphragme qui montre le branchement 18 fixé par les boulons 19. Les sections de main droite et de main gauche du boîtier 3 du diaphragme sont réunies par les boulons 13. Le pont de mesure est désigné par 5. Étant donné que seule est mesurée la pression différentielle, la présente invention est complètement indépendante de la pression statique du fluide et de tout changement de pression, et elle n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits ici mais est également valable pour des variantes de ce mode de réalisation. L'invention peut également être utilisée pour mesurer des débits à la fois de liquide et de gaz. En outre, I'invention peut être utilisée pour mesurer la pression statique dans une canalisation en reliant l'un des tuyaux 4 de l'instrument à la canalisation dans laquelle doit être mesurée la pression. L'invention peut en outre être utilisée pour mesurer le niveau dans un récipient lorsqu'est connu le poids spécifique du liquide et que la pression du liquide est mesurée à la partie inférieure du récipient. Si le récipient est fermé et sous une pression supérieure à la pression ambiante, le second tuyau 4 de l'instrument selon l'invention devrait être relié à la phase gazeuse, c'est-à-dire à la partie supérieure du récipient. L'invention n'est en tout état de cause pas limitée aux modes de réalisation représentés et décrits en détails car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre tel que défini par les revendications annexées. Revendications 1. Dispositif pour mesurer le débit d'un fluide dans lequel le fluide en question est amené à passer à travers un élément primaire (2) présentant un restricteur (2a) et dans lequel la pression différentielle aux bornes de ce restricteur est amenée à agir sur un diaphragme (11) qui, à son tour, agit sur un élément de mesure (17) muni de jauges de contrainte (27) reliées à un pont de mesure (5) qui indique le débit à travers le restricteur, caractérisé en ce que les mouvements du diaphragme (11) sont transmis, sans jeu, par l'intermédiaire d'une broche de diaphragme (8) à un doigt (22), lequel est disposé à angle droit par rapport à la broche de diaphragme et est libre de se déplacer dans un passage creux (15) formé dans un élément de mesure cylindrique (17) et est fixé à l'extrémité inférieure du passage creux. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le doigt (22) est libre de se déplacer dans un trou (16) percé dans la broche de diaphragme (8) et à angle droit de l'axe de la broche, et est maintenu en tension avec le diaphragme au moyen d'une vis de réglage (23) à bout tronconique, la vis étant vissée de maniere centrale dans l'extrémité de la broche de diaphragme avec son bout s'appuyant contre un trou (24) percé dans le doigt (22) et son centre aligné avec l'axe de la broche de diaphragme (8). 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément de mesure cylindrique (17) présente extérieurement une section médiane rétrécie (26) sur laquelle les jauges de contrainte (27) sont montées par paire.