Brevet FR2817614A1 — publié le 20020607

Débitmètre et compteur de qaz à capteur de déplacement et à calculateur La présente invention se rapporte aux débitmètres de gaz et aux compteurs de gaz. On connaît déjà un débitmètre de gaz pouvant servir de compteur de gaz par intégration des débits en fonction du temps dans lequel on donne au gaz une vitesse sonique. Ce débitmètre est imprécis, même lorsque le rapport entre la pression d'entrée dans l'appareil et la pression de sortie de l'appareil est égal à 2. Si ce rapport est inférieur à 2, l'appareil ne permet plus de mesurer correctement le débit, en sorte que la plage de mesure est limitée. L'invention vise un débitmètre de gaz qui fonctionne à des vitesses de gaz subsoniques et qui s'accommode d'un rapport de la pression d'entrée à la pression de sortie petit bien inférieur à 2, tout en ayant une très grande précision, meilleure que celle du débitmètre antérieur sonique. L'invention a donc pour objet un débitmètre comprenant un détendeur de gaz à clapet, dont la position de l'obturateur par rapport au siège dépend de la position d'une membrane soumise à l'action antagoniste d'une force et de la pression de sortie du gaz du débitmètre, et un capteur de détection de la valeur du déplacement relatif de l'obturateur par rapport au siège. Suivant l'invention, il est prévu des moyens de calcul qui, à partir du déplacement relatif, calculent le débit de gaz passant dans le régulateur. Ce débitmètre donne de bons résultats lorsque la pression d'entrée régnant dans un conduit d'entrée en amont du clapet est sensiblement constante. Dans ce cas, la différence entre la pression d'entrée et la pression de sortie est sensiblement constante et est une donnée de l'appareil, de sorte que cette donnée constante est introduite en tant que telle dans le calculateur qui peut, à partir de là, calculer simplement le débit à partir du déplacement de l'obturateur. Lorsque la pression d'entrée n'est pas constante pour un débit donné, quel qu'il soit, il est prévu suivant l'invention, pour obtenir toujours une bonne précision de la mesure du débit, que le conduit d'entrée dans le débitmètre en amont du clapet communique avec une chambre dans laquelle se trouve le moyen donnant la force antagoniste de la pression de sortie du gaz. Grâce à cela, c'est la pression d'entrée qui est la pression de consigne et il s'ensuit qu'une variation de pression d'entrée se traduit par une variation de la pression de sortie égale, si bien que la variation de la pression d'entrée provoque une moindre erreur de mesure du débit. Suivant un mode de réalisation très préféré, qui peut d'ailleurs se combiner avec le mode de réalisation dans lequel la pression d'entrée sert de pression de consigne, il est prévu dans un conduit d'entrée en amont du clapet un capteur de pression. Le calculateur calcule alors le débit à partir d'une part, du déplacement de l'obturateur et d'autre part, de l'indication fournie par le capteur de pression. Pour parfaire la mesure, on peut également prévoir un capteur de pression de sortie ou mieux, un capteur de la différence de pression, entre la pression d'entrée et la pression de sortie et que ce capteur de pression différentielle ou de pression de sortie envoie un signal au calculateur qui calcule le débit à partir de ces signaux représentatifs des pressions et du signal représentatif du déplacement de l'obturateur. Suivant un perfectionnement, il est prévu également un capteur de la température du gaz en amont du clapet, ce capteur étant relié au calculateur et permettant à celui-ci de calculer le débit volumique en tenant compte de la correction à apporter en raison de la température du gaz. Le capteur de déplacement peut être de type classique. Il peut être constitué notamment d'un engrenage entre la tige du clapet et l'axe d'un potentiomètre. Ce peut être aussi un capteur de déplacement linéaire disposé de préférence dans l'alignement de la tige du clapet. Ce peut être aussi un système à transformateur différentiel, un capteur optique ou un capteur capacitif ou autre. Suivant un mode de réalisation préféré, il est prévu un moyen de démultiplication de la valeur du déplacement de l'obturateur, par exemple en prévoyant une crémaillère sur la tige du clapet qui engrène dans un train d'engrenage dont la roue de sortie peut comporter, répartis sur la circonférence, des aimants aptes à agir sur des interrupteurs à lame souple (Reed). On déduit le débit de la durée de maintien sur les diverses positions. Au dessin annexé : la figure 1 est une vue en coupe d'un débitmètre suivant l'invention, et la figure 2 est une vue semblable d'une variante, et la figure 3 est une vue en coupe d'un mécanisme de démultiplication du déplacement de l'obturateur. Le débitmètre représenté à la figure 1 comporte un corps 1 subdivisé par une membrane 2 en une chapelle 3 et en une chambre 4 de détente. L'une des extrémités d'un ressort 5 s'appuie sur une face intérieure du corps 1, tandis que son autre extrémité repousse la membrane 2. La chambre 4 de détente comporte un conduit 6 de sortie et communique par l'intermédiaire d'un clapet à obturateur 7 à partie élastique 8 et à siège 9 avec un conduit 10 d'entrée. L'obturateur 7 est relié par une tige 11 à une tringlerie 12 en sorte que le déplacement de la membrane 2 se traduit par un déplacement de l'obturateur 7. Sur la tige 11 est monté un capteur 13 de déplacement apte à capter le déplacement de l'obturateur 7. Ce capteur 13 est relié par une ligne 14 à un calculateur 15. Dans le conduit 10 d'entrée sont prévus un capteur 16 de pression relié par une ligne 17 au calculateur 15 et un capteur 18 de température relié par une ligne 19 au calculateur 15. Dans le conduit 6 de sortie ou dans la chambre 4 est placé un capteur 20 de pression relié par une ligne 21 au calculateur 15. Le mode de réalisation représenté à la figure 2 est semblable à celui représenté à la figure 1, si ce n'est qu'il est prévu un conduit 22 mettant en communication le conduit 10 d'entrée avec la chapelle 3 et que le ressort 5, au lieu d'appuyer sur la membrane 2, s'appuie par l'une de ses extrémités sur un rebord intérieur 23 de la chapelle et tire sur la membrane 2 au lieu de la repousser. Le calculateur 15 peut, à partir des données qui lui sont fournies par les capteurs 13,16, 18 et 20, calculer le débit et, s'il intègre les débits en fonction du temps, l'appareil devient compteur. A la figure 3, il est monté sur la tige 11 une crémaillère 24 qui engrène avec un pignon 25 solidaire en rotation d'une roue dentée 26. La roue 26 engrène avec un pignon 27 solidaire d'une autre roue dentée 28 réalisant l'effet démultiplicateur. La roue 28 engrène sur une roue 29 de sortie portant à sa périphérie huit aimants 30 qui passent successivement au fur et à mesure que la roue 29 tourne devant un interrupteur 31 à lame souple. L'interrupteur 31 est relié au calculateur 15. REVENDICATIONS 1. Débitmètre de gaz comprenant un détendeur de gaz à clapet, dont la position de l'obturateur (7) par rapport au siège (9) dépend de la position d'une membrane (2) soumise à l'action antagoniste d'une force (5) et de la pression de sortie du gaz, et un capteur (13) de détection de la valeur du déplacement relatif de l'obturateur (7) par rapport au siège (9), caractérisé par un calculateur (15) qui calcule, à partir du déplacement relatif, le débit de gaz passant dans le régulateur. 2. Débitmètre suivant la revendication 1, caractérisé par un conduit (22) mettant un conduit (10) d'entrée dans le débitmètre en communication avec une chapelle (3) dans laquelle est logé le moyen (5) permettant d'applique ladite force à la membrane (2). 3. Débitmètre suivant la revendication 1 ou 2 comprenant un conduit (10) d'entrée en amont du clapet, caractérisé par un capteur (16) de la pression d'entrée régnant dans le conduit (10) d'entrée et en ce que le calculateur (15) calcule le débit à partir du signal fourni par le capteur (13) de déplacement et par le capteur (16) de la pression d'entrée. 4. Débitmètre suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé par un capteur (20) de la pression de sortie ou de la différence entre la pression d'entrée et la pression de sortie et le calculateur (15) calcule le débit à partir des signaux fournis par le capteur (13) de déplacement et les capteurs (16, 20) de pression. 5. Débitmètre suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est prévu dans le conduit (10) d'entrée un capteur (18) de température et le calculateur (15) tient compte, pour le calcul du débit, du signal fourni par le capteur (18) de température. 6. Débitmètre suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé par un moyen de démultiplication de la valeur du déplacement de l'obturateur (7). 7. Compteur de gaz, caractérisé en ce qu'il comprend un débitmètre suivant l'une des revendications précédentes.