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Compteur de liquide.
Cette invention a trait aux compteurs volumétriques de liquides ou fluides et plus particulièrement aux comp- teurs du type turbine. Elle a pour objet : 1) Un disposi- tif permettant de mesurer exactement la quantité de li- quide traversant le compteur et enregistrant automatique - ment le volume ; 2) Un dispositif facilement accessible pour compenser les légères variations qui se produisent dans l'enregistrement de compteurs individuels par suite de causes diverses ; ) un compteur du genre décrit dont l'organe rotatif et le mécanisme enregistreur soient suf- fisamment accessibles, démontables et remplaçables;
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un compteur de ce genre dont la construction soit compac- te, simple, économique et robuste et qui soit durable et facile à installer*
L'invention consiste dans les caractéristiques de construction, de combinaison et de disposition de pièces et éléments et sera décrite ci-après d'une façon détaillée en se référant aux dessins annexés dans lesquels :
Figure 1 est une coupe verticale du compteur suivant
1-1 (figurer) en regardant de l'avant, cette figure mon- trant les positions relatives des diverses pièces.
Figure 2 en est une coupe horizontale suivant 2-2 (figure 1) et montre la position du mécanisme enregis- treur dans la chambre supérieure du compteur.
Figure 3 est une autre coupe horizontale suivant 3-3 (figure 4) montrant le conduit et la chambre d'entrée, les aubes de guidage de la turbine et une partie de la chambre et du conduit de sortie.
Figure 4 est une vue de côté partiellement coupé e suivant 4-4 (figure 3), montrant le mécanisme à engrenage que renferme la chambre supérieure, la roue de turbine et les aubes de guidage que renferme la chambre intermédiai- re et le dispositif compensateur, ces diverses pièces n'étant pas coupées dans cette figure.
Le compteur suivant l'invention comprend une enve- loppe ou corps sensiblement cylindrique 1 divisé par des cloisons internes convenables en trois chambres, sa- voir une chambre intermédiaire ou interne 2, une chambre inférieure 3 et une cnambre supérieure 4, un arbre ver- tical 5 disposé centralement et supporté par une crapau- dine 6 dans l'extrémité inférieure du corps 1, cet arbre portant une roue de turbine 7 convenablement fixée près
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de l'extrémité inférieure de l'arbre 5, des aubes de gui- dage 8 fixées de façon amovible dans une ouverture de la paroi inférieure de la chambre d'entrée 3, un bâti à engrenage 9 prenant appui dans une ouverture de l'extré- mité supérieure de la chambre 2, un engrenage 10 disposé dansla chambre supérieure 4,
un mécanisme enregistreur 11 également disposé dans la chambre 4, un dispositif compensateur 12, une garniture 13 et une plaque 14 for- mant couvercle.
Les détails de la construction sont les suivants : Le corps 1, préférablement constitué par une pièce de fonte, est divisé en trois compartiments ou chambres.
Dans la chambre 2 débouche un conduit cylindrique radial 2 terminé par un bossage 2b prévu sur la paroi externe du corps 1. Le conduit 2a est taraudé en 2c à son extré- mité externe . La cloison 2e constituant le fond de la chambre 2 présente un bossage central 2d faisant saillie vers le bas dans la chambre 3. Ce bossage est percé d'une duverture cylindrique concentrique à l'axe vertical du corps 1. La partie supérieure de l'ouverture est percée selon un diamètre un peu plus grand que la partie infé- rieure pour constituer, d'une part, une portée recevant et centrant la pièce 8 qui comporte les aubes de guidage et, d'autre part, un épaulement 2f qui supporte cette piè- ce dans sa position correcte.
L'extrémité supérieure de la chambre 2 est limitée par une cloison horizontale 4a for- mant le fond de la chambre supérieure 4. Cette cloison 4a est percée d'une ouverture cylindrique qui est concentri- que à l'axe central du corps 1 et qui communique avec la chambre 2. La partie supérieure de cette ouverture est élargie pour constituer un épaulement 4b recevant le socle
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circulaire 98. du bâti à engrenage 9 et sert aussi à cen- trer correctement ce socle par rapport aux portées de support 6 et 9c de l'arbre 5, comme le montre clairement la figure 1. La -cloison 4a présente un bossage 4c pla- cé près de la paroi latérale du corps 1 et percé d'un- trou vertical taraudé pour recevoir l'organe compensa- teur fileté 12.
Un second trou 12a est percé suivant l'axe du précédent à travers la cloison inférieure 2e et constitue un by-pass ou conduit de dérivation contour- nant l'ouverture dans laquelle la roue de turbine 8 est disposée. L'extrémité inférieure du compensateur 12 est c munie d'une partie rétrécie 12b formant un épaulement 12 .
La partie supérieure c'est-à-dire la plus large d-- compen- sateur 12 est filetée d'un bout à l'autre de sa longueur, l'extrémité supérieure présentant une fente 12d permettant l'emploi d'un tournevis pour régler la position du compen- sateur. L'extrémité rétrécie inférieure 12b est percée axialement sur une faible distance cornue on le voit en f dans la figure 4. Une entaille 12e en V pratiquée dans la partie 12b se termine au niveau de l'épaulement 12c.
L'élément cylindrique 12b s'adapte à frottement doux dans le trou 12a.Lorsque le compensateur a été vissé à fond, son épaulement 12c repose sur une surface dressée 2g en- tourant le trou 12a, ce qui obture ce trou ou by-pass, l'extrémité 12b faisant saillie à travers ce trou, Si l'on dévisse le compensateur de façon à l'élever, l'en- taille 12 offre graduellement un passage par lequel une certaine quantité de liquide peut passer en dérivation au- tour de la turbine, cette quantité dépendant de la frac- tion de l'entaille qui a été dégagée du trou 12a ainsi qu'il est facile de le comprendre.
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Da pièce à aubes de guidage 8 (figures k, 3 et 4 ) comprend un moyeu central 8a qui est percé d'un trou axial 8b à travers lequel l'arbre 5 peut passer librement et plusieurs aubes verticales 8 disposées radialement.
Ces aubes sont des plaques métalliques places et minces et sont préférablement venues de fonte avec le moyeu a. Leur périphérie externe est circulaire et l'ensemble coulisse à frottement doux dans la partie supérieure de l'ouverture du bossage 2d. Les bords supérieurs des aubes 8c affleurent sensiblement avec la surface supérieure de la cloison 23. La pièce 8 est maintenue solidement à l'aide de vis 8d comme le montre clairement la figure 4.
La roue de turbine 7 comprend un moyeu 7a et une série d'aubes 7b faisant corps avec ce moyeu. Cette roue est préférablement coulée directement en position sur l'arbre 5. Les aubes 7b reçoivent la forme d'une hélice exacte dont le pas est celui qui convient aux dimensions particulières du compteur auquel elles se rapportent.
C'est un fait bien connu de l'homme du métier que la vi- tesse du mouvement de rotation que reçoit la roue est fonction de la vitesse linéaire du courant de fluide pas- sant sur les aubes et du pas des aubes. Le constructeur est ainsi à même de choisir un pas donnant le rapport dé- siré entre la vitesse du fluide et la vitesse de la roue pour satisfaire à toute condition particulière. La roue de turbine 7 est montée sur l'arbre 5 de façon qu'il existe un léger jeu entre les bords inférieurs des aubes directrices 8cet des aubes 7b de la turbine, tandis que le diamètre externe de la roue 7 est un peu plus faible que le diamètre de l'ouverture du bossage 2d afin que la roue puisse tourner librement mais avec le minimum de jeu.
Ceci est désirable dans le but d'éviter une fuite
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appréciable de fluide autour de la roue.
La partie inférieure 5a de l'arbre 5 est conique et tourne dans une crapaudine convenable 6 placée suivant l'axe du corps 1, tandis que l'extrémité supérieure est rétrécie pour constituer un petit tourillon cylindrique
5b tournant dans une creusure ou portée de guidage 9 c d'une patte 9b solidaire du socle 9a (figure 1).A son ex- trémité supérieure, l'arbre reçoit la forme d'un pignon
5c, préférablement obtenu en taillant directement ledit arbre.
Ce pignon 5c actionne l'engrenage 10 qui comprend un arbre rotatif 15 dont l'extrémité inférieure tourillon- ne dans une crausure formant crapaudine de la plaque de base 9a, tandis que l'extrémité supérieure tourne dans une creusure prévue à l'extrémité d'une vis réglable 16, cet- te vis étant verrouillée dans la position désirée à l'ai- de dtun écrou 17. Une roue dentée 18 engrenant avec le pi- gnon 5 est fixée à l'arbre 15 à l'aide d'une goupille fendue 19 et d'une vis sans fin 15a qui est taillée direc- tement sur l'arbre 15 et qui engrène avec une roue à vis sans fin 20 montée à son tour sur l'arbre du compte-tours 11. Ce dernier est du type usuel et ne fait pas partie de l'invention.
Le compte-tours 11 est préférablement du type à plusieurs molettes (figure 2) et est monté pour tourner entre la patte susmentionnée 9 et une autre patte 9d faisant également corps avec le socle 9 a du bâti à engrenage .Dans la figure 1, on voit que ce socle est percé d'une ouverture centrale à travers laquelle passe l'arbre 5. La patte 9b recouvre cette ouverture . la façon d'une voûte comme on le voit clairement dans la figure 4.
Cette voûte assure un espace suffisant pour le pignon 5c et la roue 18 et sert en outre de logement à la portée de
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guidage 9c; on obtient ainsi un mécanisme à engrenage très compact.
La chambre inférieure présente une ouverture de sortie a qui est de préférence pratiquée directement à l'alignement de l'ouverture d'entrée 2a qui traverse le bossage 3b du corps 1. Cette ouverture est taraudée à son extrémité externe pour permettre le raccordement d'un tuyau (non représenté). Un trou d'aération 5 tra- verse la paroi externe de la chambre et est taraudé pour permettre d'y relier un tuyau d'aération, -si on le désire. Si l'on ne prévoyait pas de tuyau d'aération, ce trou serais normalement bouché.
La chambre supérieure 4 présente' une ouverture rec- tangulaire dans la partie plate 4e de la paroi exter- ne (figure 2), cette ouverture étant placée en regard des molettes 11a, 11b, etc. du compte-tours 11. Une glace 21 est encastrée et scellée dans l'ouverture pour con s- tituer une fenêtre à travers laquelle le compte-tours 11 peut être vu, et un couvercle 22, de préférence du type à fermeture automatique, pivote sur la paroi 4et re- couvre normalement la glace 21. La chambre 4 est recouver- te par la plaque 14 maintenue en position à l'aide de vis 23 et 24, une garniture 13 étant intercalée entre cette pla- que et les parois de la chambre 4 pour constituer un joint hermétique.
Le mode d'action du compteur est le suivant : On voit que le fluide pénétrant dans la chambre d'entrée 2 par le conduit 2a traversera la pièce à aubes directrices 8, puisla roue de turbine 7,pénétrera ensuite dansla cham- bre inférieure et sortira de cette chambre par le con- duit de sortie 3a. Lestourbillons ou remous se produisant
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dans le fluide au moment où il pénètre clansla chambre d'entrée seront brisés par les aubes directrices 8b qui assurent ainsi un écoulement régulier du fluide à travers la turbine, Le fluide passant sur les aubes héli- coïdales 7b de la turbine fait tourner celle-ci à une vitesse qui est sensiblement proportionnelle à la vi- tesse d'écoulement du fluide.
Ce mouvement est communiqué au mécanisme enregistreur 11 par l'entremise de l'arbre 5, du pignon 5 c et du mécanisme @ engrenage 10. En choisie- sant des rapports de transmission convenables, on peut faire en sorte que le compte-tours indique le volume de fluide ayant traversé le compteur soit en unités de vo- lume. directes, soit en multiples de telles unités. Le r6le du compensateur 12 est de permettre d'apporter fa- cilement de légers réglages au rapport entre la vites- se du fluide et la vitesse de rotation de la turoine.
Il est clair que la vitesse du fluide sera légèrement modifiée si on laisse passer par le by-pass 12a dans la chambre de sortie 3 une faible fraction du rluide péné- trant dans la chambre d'entrée 2. Cette diminution de la vitesse du fluide produira une diminution de la vi- tesse de la turbine.Il est ainsi évident que la faculté de régler la section de passage du by-pass constitue un moyen efficace qui permet de régler des compteurs indi- viduels sur un étalon donné. Les frottements différents auquels sont soumises les pièces rotatives, les dimensions et la rugosité des conduits, tous facteurs susceptibles de nuire à l'exactitude des compteurs individuels, peuvent ainsi être compensés.
Il va de soi que le compteur décrit peut être établi en toutes dimensions désirées, suivant le volume de liquide
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ou fluide qu'il s'agit de mesurer dansun tempsdonnée et quoique on ait représenté et décrit une construction, une combinaison et une disposition particulières de pièces et d'éléments, il est bien entendu que l'invention est suscep- tible de recevoir d'autres formes de réalisation et de nombreuses modifications de détail sans sortir de son ca- dre.
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Liquid meter.
This invention relates to volumetric meters for liquids or fluids and more particularly to meters of the turbine type. Its purpose is: 1) A device making it possible to measure exactly the quantity of liquid passing through the meter and automatically recording the volume; 2) An easily accessible device to compensate for slight variations which occur in the recording of individual meters due to various causes; ) a counter of the type described in which the rotating member and the recording mechanism are sufficiently accessible, removable and replaceable;
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such a meter which is compact, simple, economical and robust in construction and which is durable and easy to install *
The invention consists in the characteristics of construction, combination and arrangement of parts and elements and will be described below in detail with reference to the accompanying drawings in which:
Figure 1 is a vertical section of the following meter
1-1 (figure) looking from the front, this figure showing the relative positions of the various parts.
Figure 2 is a horizontal section on 2-2 (Figure 1) and shows the position of the recording mechanism in the upper chamber of the meter.
Figure 3 is another horizontal section on 3-3 (Figure 4) showing the duct and the inlet chamber, the guide vanes of the turbine and part of the chamber and the outlet duct.
Figure 4 is a side view partially cut along 4-4 (figure 3), showing the gear mechanism contained in the upper chamber, the turbine wheel and the guide vanes contained in the intermediate chamber and the compensating device , these various parts not being cut in this figure.
The meter according to the invention comprises a casing or substantially cylindrical body 1 divided by suitable internal partitions into three chambers, namely an intermediate or internal chamber 2, a lower chamber 3 and an upper shaft 4, a worm shaft. tical 5 disposed centrally and supported by a crapaudine 6 in the lower end of the body 1, this shaft carrying a turbine wheel 7 suitably fixed near
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from the lower end of the shaft 5, guide vanes 8 removably secured in an opening in the lower wall of the inlet chamber 3, a gear frame 9 resting in an opening of the upper end of chamber 2, a gear 10 disposed in upper chamber 4,
a recording mechanism 11 also disposed in the chamber 4, a compensating device 12, a gasket 13 and a plate 14 forming a cover.
The details of the construction are as follows: The body 1, preferably constituted by a piece of cast iron, is divided into three compartments or chambers.
In the chamber 2 opens a radial cylindrical duct 2 terminated by a boss 2b provided on the outer wall of the body 1. The duct 2a is threaded at 2c at its outer end. The partition 2e constituting the bottom of the chamber 2 has a central boss 2d projecting downwards into the chamber 3. This boss is pierced with a cylindrical opening concentric with the vertical axis of the body 1. The upper part of the opening is drilled with a diameter a little larger than the lower part to constitute, on the one hand, a bearing surface receiving and centering the part 8 which comprises the guide vanes and, on the other hand, a shoulder 2f which supports this part in its correct position.
The upper end of the chamber 2 is limited by a horizontal partition 4a forming the bottom of the upper chamber 4. This partition 4a is pierced with a cylindrical opening which is concentric with the central axis of the body 1 and which communicates with the chamber 2. The upper part of this opening is widened to constitute a shoulder 4b receiving the base
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circular 98. of the gear frame 9 and also serves to correctly center this base with respect to the support surfaces 6 and 9c of the shaft 5, as clearly shown in figure 1. The partition 4a has a boss 4c pla - cé near the side wall of the body 1 and pierced with a vertical threaded hole to receive the threaded compensating member 12.
A second hole 12a is drilled along the axis of the preceding one through the lower partition 2e and constitutes a bypass or bypass duct going around the opening in which the turbine wheel 8 is placed. The lower end of the compensator 12 is c provided with a narrowed part 12b forming a shoulder 12.
The upper part, that is to say the widest part of the compensator 12 is threaded throughout its length, the upper end having a slot 12d allowing the use of a screwdriver. to adjust the position of the compensator. The lower narrowed end 12b is pierced axially over a small retort distance as seen at f in FIG. 4. A V-shaped notch 12e made in part 12b ends at the level of the shoulder 12c.
The cylindrical element 12b fits smoothly into the hole 12a. When the compensator has been screwed in fully, its shoulder 12c rests on a raised surface 2g surrounding the hole 12a, which closes this hole or bypass , the end 12b protruding through this hole. If the compensator is unscrewed so as to raise it, the size 12 gradually offers a passage through which a certain quantity of liquid can bypass around of the impeller, this amount depending on the fraction of the notch which has been released from the hole 12a as is easily understood.
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Da guide vane part 8 (Figures k, 3 and 4) comprises a central hub 8a which is pierced with an axial hole 8b through which the shaft 5 can pass freely and several vertical vanes 8 arranged radially.
These vanes are square, thin metal plates and are preferably cast iron with hub a. Their outer periphery is circular and the assembly slides with gentle friction in the upper part of the opening of the boss 2d. The upper edges of the vanes 8c are substantially flush with the upper surface of the partition 23. The part 8 is held securely by means of screws 8d as clearly shown in FIG. 4.
The turbine wheel 7 comprises a hub 7a and a series of vanes 7b integral with this hub. This wheel is preferably cast directly in position on the shaft 5. The vanes 7b take the shape of an exact propeller, the pitch of which is that which suits the particular dimensions of the meter to which they relate.
It is a fact well known to those skilled in the art that the speed of the rotational movement which the wheel receives is a function of the linear speed of the fluid stream passing over the blades and of the pitch of the blades. The manufacturer is thus able to choose a pitch giving the desired ratio between the speed of the fluid and the speed of the wheel to satisfy any particular condition. The turbine wheel 7 is mounted on the shaft 5 so that there is a slight clearance between the lower edges of the guide vanes 8 and the blades 7b of the turbine, while the outer diameter of the impeller 7 is a little smaller. the diameter of the opening of the boss 2d so that the wheel can turn freely but with the minimum of play.
This is desirable in order to avoid leakage.
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appreciable fluid around the wheel.
The lower part 5a of the shaft 5 is conical and rotates in a suitable slider 6 placed along the axis of the body 1, while the upper end is narrowed to form a small cylindrical journal
5b rotating in a recess or guide surface 9 c of a tab 9b integral with the base 9a (figure 1). At its upper end, the shaft takes the form of a pinion
5c, preferably obtained by directly pruning said tree.
This pinion 5c actuates the gear 10 which comprises a rotary shaft 15, the lower end of which is journaled in a groove forming a slug in the base plate 9a, while the upper end rotates in a recess provided at the end of an adjustable screw 16, this screw being locked in the desired position by means of a nut 17. A toothed wheel 18 meshing with the pinion 5 is fixed to the shaft 15 by means of a nut 17. a cotter pin 19 and a worm 15a which is cut directly on the shaft 15 and which meshes with a worm wheel 20 mounted in turn on the shaft of the tachometer 11. The latter is of the usual type and does not form part of the invention.
The tachometer 11 is preferably of the type with several wheels (figure 2) and is mounted to rotate between the aforementioned leg 9 and another leg 9d also integral with the base 9a of the gear frame. sees that this base is pierced with a central opening through which passes the shaft 5. The tab 9b covers this opening. the way of an arch as can be seen clearly in figure 4.
This arch provides sufficient space for the pinion 5c and the wheel 18 and also serves as a housing within reach of
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guidance 9c; a very compact gear mechanism is thus obtained.
The lower chamber has an outlet opening a which is preferably made directly in line with the inlet opening 2a which passes through the boss 3b of the body 1. This opening is threaded at its outer end to allow the connection of a pipe (not shown). A vent hole 5 passes through the outer wall of the chamber and is threaded to allow a vent pipe to be connected thereto, if desired. If we did not provide a ventilation pipe, this hole would normally be blocked.
The upper chamber 4 has a rectangular opening in the flat part 4e of the outer wall (figure 2), this opening being placed opposite the knobs 11a, 11b, etc. of the tachometer 11. A glass 21 is recessed and sealed in the opening to provide a window through which the tachometer 11 can be seen, and a cover 22, preferably of the self-closing type, pivots. on the wall 4 and normally covers the glass 21. The chamber 4 is covered by the plate 14 held in position by means of screws 23 and 24, a gasket 13 being interposed between this plate and the walls of the glass. chamber 4 to form a hermetic seal.
The mode of action of the counter is as follows: It can be seen that the fluid entering the inlet chamber 2 via the duct 2a will pass through the guide vane part 8, then the turbine wheel 7, will then enter the lower chamber and will leave this room via the exit duct 3a. Whirlpools or eddies occurring
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in the fluid as it enters the inlet chamber will be broken by the guide vanes 8b which thus ensure a regular flow of the fluid through the turbine, The fluid passing over the helical vanes 7b of the turbine rotates it. ci at a rate which is substantially proportional to the rate of flow of the fluid.
This movement is communicated to the recording mechanism 11 via the shaft 5, the pinion 5c and the gear mechanism 10. By selecting suitable transmission ratios, the tachometer can be made to indicate the volume of fluid that has passed through the meter is in units of volume. direct, or in multiples of such units. The role of the compensator 12 is to make it possible to easily make slight adjustments to the ratio between the speed of the fluid and the speed of rotation of the turoine.
It is clear that the velocity of the fluid will be slightly modified if a small fraction of the fluid entering the inlet chamber 2 is allowed to pass through the bypass 12a into the outlet chamber 3. This reduction in the velocity of the fluid will produce a decrease in the speed of the turbine. It is thus evident that the faculty of adjusting the passage cross-section of the bypass constitutes an effective means which makes it possible to adjust individual meters to a given standard. The different frictions to which the rotating parts are subjected, the dimensions and the roughness of the ducts, all factors liable to affect the accuracy of the individual meters, can thus be compensated for.
It goes without saying that the meter described can be established in any desired dimensions, depending on the volume of liquid.
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or fluid which it is a question of measuring in a given time and although a particular construction, combination and arrangement of parts and elements have been represented and described, it is of course understood that the invention is capable of receiving d other embodiments and numerous modifications of detail without departing from its scope.