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MEMOIRE DESCRIPTIF à le appui d'une demande de BREVET D'INVENTION " COMPTEUR POUR DEBIT DE FLUIDE "
La présente invention est relative à des perfectionnements apportés aux compteurs pour débit de fluide, du type à turbine, tant à jet unique qu'à jets multiples, et concerne l'application, dans un appareil de ce genre, de moyens destinés à augmenter la sensibilité de celui-ci et à lui assurer une plus grande précision de mesure.
On sait que de tels systèmes de compteurs se composent d'un pot extérieur dans lequel tourne une turbine montée sur un axe en matière inoxydable, généralement du nickel,le liquide étant amené à passer par une ou/Plusieurs tuyères de forme appropriées, de façon à augmenter sa vitesse et à diriger le jet avant de venir frapper les palettes de la turbine. La
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vitesse de rotation de cette turbine étant fonction de la vitesse de passage d'eau et carme le débit du compteur est fonction de cette vitesse, on mesure le débit de celui-ci en mesurant le nombre de tours de la turbine dont la rotation est transmise à une minuterie engrenant avec un pignon fixé sur l'axe de la dite turbine.
On comprend que dans de tels appareils il convient de réduire à un minimum les résistances susceptibles d'être offertes à la rotation de la turbine par les moyens de support ou de guidage de celle-ci. De plus il y a lieu d'éviter également une circulation ou mouvement du liquide autour des rouages de la minuterie, afin d'empêcher les corps étrangers charriés par ce liquide de venir coincer ces rouages et interrompre ainsi l'enregistrement du compteur* En outre, il convient également, pour assurer la sensibilité du compteur, d'imprimer une direction convenable au jet ou aux jets attaquant les pales de la turbine tout en évitant les pertes de charge excessives*
D'autre part, dans les compteurs connus de ce genre, l'étalonnage de ceux-ci s'effectue généralement soit par un dispositif placé à l'intérieure du compteur, nécessitant l'ouverture de ce dernier,
soit par un dispositif accessible de l'extérieur et agissant sur la position de chicanes intérieures. Il existe également d'autres réglages extérieurs agissant par jet additionnel,mais dans ce cas ils ne servent que de réglage d'appoint, permettent des retouches et non pas un étalonnage complet, lequel exige toujours dans ces appareile connus, l'ouverture du compteur pour permettre l'accès au dispositif intérieur.
Une telle difficulté d'étalonnage est supprimée dans le compteur suivant l'invention, grâce à la présence de moyens
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permettant d'opérer un réglage complet de l'appareil depuis l'extérieur de celui-ci$ le dit compteur comportant en outre des moyens destinés à satisfaire aux desiderata exposés plus haut.
Une forme de réalisation préférée d'un compteur incor porant les caractéristiques de l'invention se trouve décrite ci-après avec référence aux dessins annexés dans lesquels ;
Fig. 1 est une vue en coupe longitudinale verticale du compteur suivant l'invention.
Fig. 2 est une vue en coupe partielle et à échelle agrandie des moyens de guidage et da butée de l'axe de la turbine.
Fig. 3 est une vue fragmentaire, en coupe, montrant une variante d'exécution d'un détail du compteur mont ré en Fig. 1.
Fig. 4, 5 et 6 sont des vues de détail,, en coupe hori- zontale et à éohelle agrandie, montrant la forme des tuyères d'admission du liquide dans la chambre de turbine.
Comme montré en Fig. 1, le compteur est constitué par un corps 10 pourvu de tubulures 11 et 12 respectivement d'entrée et de sortie de liquide. A l'intérieur du corps 10 est disposée une chambre de turbine 13 surmontée d'une chambre de minuterie 14 contenant les rouages d'entraînement des divers index usuels de totalisation agencés dans un boîtier supérieur 16 protégé par un couvercle 16.
Suivant la disposition montrée, le liquide entrant par la tubulure 11, traverse le filtre 17 et est admis dans la chambre 13 par les tuyères 18 réparties sur le pourtour inférieur de cette dernière et s'écoulé par les tuyères de sortie 19, vers la tubulure 12, ce mouvement de circulation du fluide entrainant la turbine 20 en cotation.
La turbine 20 est solidaire d'un axe 21 dont l'extrémité
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inférieure repose sur une butée ou pivot porteur 22 solidaire du fond de la chambre 13 et engageant à jeu libre, l'alésage central 20a de la dite turbine de façon à constituer en morne temps un guide pour cette dernière.
D'autre part l'axe 21 de cette turbine est guidé dans un manchon 23 agencé dans le fond ou cloison 14a séparant la chambre de minuterie 14 de la chambre de turbine 13, l'extrémité supérieure de cet axe portant, comme montré en détail en Fig. 2, un dôme en nickel 24, de grand rayon,, destiné à coopérer avec une contre-butée 25 constituée par une pierre fine retenue dans un support 26 fixé à la paroi supérieure 27 de la chambre 14.
En vue de réduire à un minimum la portée de frottement du manchon de guidage 23 la partie inférieure et intérieur de celui-ci présente un évasement 23a. De plus, la partie cylindrique de guidage et la partie évasée!de ce manchon sont raccordées par un arrondi, afin d'éviter la présence d'une arête coupante à cet endroit laquelle pourrait rayer l'axe de la turbine après un certain temps de fonctionnement et nuire ainsi à la sensibilité du compteur.
On conçoit que la forme donnée au manchon 23 rend le démarrage du compteur particulièrement aisé, ce qui ne serait pas le cas si l'alésage du dit manchon était cylindrique sur toute sa hauteur. En outre, l'absence d'un guide à l'extrémité supérieure de l'axe 21, évite la difficulté qu'il y aurait à assurer l'alignement parfait du pivot porteur, du manchon et d'un guide supérieur éventuel.
D'autre part, la présente du manchon 23, supprime pratiquement tout mouvement ou échange de liquide entre la chambre de minuterie 14 et la chambre de turbine,, qui permettrait aux particules très fines de calcaire ou poussières, en sus-
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pension dans l'eau de s'accumuler à la longue sur les rouages contenus dans la chambre 14 et de produire un effet de freinage sur ceux-ci. Grâce au dit manchon 23, la possibilité de dépôt. sur les rouages, de calcaire ou d'impuretés sera limitée aux particules contenues dans le petit volume d'eau non renouvelé de la chambre de minuterie, de sorte que le compteur maintiendra ses caractéristiques de fonctionnement même dans une eau très dure ou boueuse.
Dans les appareils connus, la turbine est généralement vissée sur son axe et maintenue en place grâce à un ou plusieurs écrous.. On connaît aussi certaines turbines qui sont coincées sur leur axe, celui-ci étant pourvu de cannelures réalisées lors du taillage du pignon venu d'une pièce avec l'axe, Suivant la présente invention, la partie inférieure de l'axe est cylindrique et lisse ; turbine est chassée sur l'axe et maintenue définitivement en'place à l'aide d'une goupille 20h ou analogue.
En vue de permettre non seulement un réglage éventuel, mais également l'étalonnage complet d'un tel compteur depuis l'extérieur de celui-ci, le corps 10 de l'appareil est muni, suivant la disposition montrée en Fig. 1, d'un conduit de dérivation 28, réunissant l'entrée 11 du compteur avec une chambre 29 qui entoure la chambre 13 et communique avec la tubulure de sortie 12. Il est à remarquer que ce jet dérivé par le conduit 28, qui réunit d'une façon plus ou moins direc- te l'entrée du compteur à la sortie, débouche dans la chambre 29 en un endroit situé au-dessus des tuyères de sortie 19, c'est-à-dire en aval du compteur, de façon à ne pas entraver le mouvement de giration du fluide s'échappant des dites tuyères.
Il s'ensuit que le mouvement normal du fluide n'est nullement gêné et qu'il ne peut en résulter aucune perturba-
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tion dans le fonctionnement du compteur. D'autre part, cette fuite de liquide étant fonction de la perte de charge du compteur, elle a l'avantage de ne paa déformer l'allure géné- rale de la courbe d'étalonnage.
Un effet identique pourra d'ailleurs être obtenu en adoptant la variante de réalisation montrée en Fig. 3, suivant laquelle le conduit 28, au lieu d'aboutir dans la chambre 29, débouche dans une gorge annulaire 33 ménagée par exemple entre la chambre de minuterie 14 et le corps 10 et comnuni- quant avec la tubulure 12 par un conduit 34. Tout autre solution similaire pourrait d'ailleurs être adoptée à cet effet.
Pour les besoins du réglage ou de l'étalonnage du compteur la section de passage du conduit 28 peut être réglée par déplacement d'un pointeau 30 vissé dans un alésage 31 formé dans le corps 10 et débouchant dans le conduit 28. On comprendra que la position de ce pointeau 30 pourra être aisément modifiée par un déplacement angulaire imprimé à celui-ci à l'aide d'un outil introduit dans l'alésage 31, après enlèvement du bouchon 32, et engagé dans la fente 30a du dit pointeau.
Cet étranglement pourrait encore être réalisé de toute autre façon, par exemple à l'aide d'une vis percée d'un trou qui est placé, lors du montage,dans l'axe du canal 28.
Cette solution parmet d'avoir une ouverture ou une fermeture totale du canal 28 en une fraction de tour de la vis de réglage.
Enfin l'invention concerne également une conformation particulière des tuyères d'entrée 18 et de sortie 19,ou des unes ou des autres séparément, réparties uniformément autour de la turbine 20, dans le but d'assurer l'entrainement efficace de cette dernière avec un minimum de perte de charge du compteur.
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Dans les compteurs connus de ce type, ces tuyères sont généralement de forme cylindrique de manière à réaliser un parallélisme parfait des filets liquides, de façon que tous frappent les pales de la turbine sans qu'aucun d'eux ne s'échappe en dessous ou au-dessus, ce qui serait le cas s'ils étaient déviés. Il en résulte une perte de charge excessive du fait que les orifices sont relativement étroits sur une grande longueur. Il a également été proposé de donner à ces tuyères une forme tronc-conique, laquelle présente l'avantage d'avoir, avec le même orifice de sortie qui conditionne le débit normal du compteur, une perte de charge plus faible.
Toutefois, comme les filets liquides sont guidés= dans un orifice conique; ceux-ci se croisent à la sortie de la tuyère et provoquent des remous pouvant porte atteinte à l'exactitude du compteur*
Ces inconvénients sont évités par la présente invention en'donnant aux tuyères une des conformations montrées aux Fig. 4, 5 et 6.
Comme le montrent les Fig. 4 et 5. les tuyères 18 peuvent, suivant l'invention, présenter une ou plusieurs parties troncconiques 18a suivies d'une partie cylindrique 18 laquelle joue le rôle de guide-jet, assurant ainsi le parallélisme des filets liquides à la sortie de la tuyère.
La ou les parties tronc-coniques 18a sont telles qu'elles assurent à l'endroit de 'leurs raccordements successifs ou de raccordement de l'une d'elles avec la partie cylindrique 18, une continuité de la veine liquide sans décollement nuisible de celle-ci de la paroi.
L'angle que fait le bord d'entrée de la tuyère avec le bord extérieur de la chambre de distribution 13 est tel qu'il évite un changement brusque de direction du courant liquide.
Les conditions optima de ce système sont réalisées par une
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pente bien déterminée du tronc- de cône dans chacun des cas particuliers à envisager* Comme montré en fig. 6, l'axe du tronc- de cône 18a ne doit pas nécessairement coïncider avec l'axe de la, partie cylindrique; il peut notamment être di rigé radialementcomme montré par la position de l'outil de fraisage 35, alors que la partie cylindrique est dirigée tangentiellement.
Ces différentes dispositions permettent en outre, pour une perte de charge déterminée du compteur, de diminuer les sections de sortie ou d'entrée des tuyères, et ainsi d'aug- menter la sensibilité de l'appareil.
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DESCRIPTIVE MEMORY in support of a patent application "METER FOR FLUID FLOW"
The present invention relates to improvements made to meters for fluid flow, of the turbine type, both with a single jet and with multiple jets, and relates to the application, in an apparatus of this type, of means intended to increase the flow rate. sensitivity of the latter and to ensure greater measurement accuracy.
It is known that such meter systems consist of an outer pot in which a turbine mounted on an axis made of stainless material, generally nickel, rotates, the liquid being made to pass through one or / more nozzles of appropriate shape, so to increase its speed and to direct the jet before hitting the turbine blades. The
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speed of rotation of this turbine being a function of the water passage speed and since the flow rate of the meter is a function of this speed, the flow rate of the latter is measured by measuring the number of revolutions of the turbine whose rotation is transmitted to a timer meshing with a pinion fixed on the axis of said turbine.
It will be understood that in such devices it is advisable to reduce to a minimum the resistances likely to be offered to the rotation of the turbine by the support or guide means thereof. In addition, it is also necessary to avoid circulation or movement of the liquid around the timer cogs, in order to prevent foreign bodies carried by this liquid from jamming these cogs and thus interrupting the recording of the counter * In addition , it is also necessary, to ensure the sensitivity of the meter, to give a suitable direction to the jet or to the jets attacking the blades of the turbine while avoiding excessive pressure drops *
On the other hand, in known meters of this type, the calibration of these is generally carried out either by a device placed inside the meter, requiring the opening of the latter,
or by a device accessible from the outside and acting on the position of the internal baffles. There are also other external adjustments acting by additional jet, but in this case they only serve as an additional adjustment, allow retouching and not a complete calibration, which always requires in these known devices, the opening of the meter. to allow access to the interior device.
Such a calibration difficulty is eliminated in the meter according to the invention, thanks to the presence of means
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making it possible to carry out a complete adjustment of the apparatus from outside the latter $ the said counter further comprising means intended to satisfy the desiderata set out above.
A preferred embodiment of a counter incorporating the characteristics of the invention is described below with reference to the accompanying drawings in which;
Fig. 1 is a view in vertical longitudinal section of the meter according to the invention.
Fig. 2 is a partial sectional view on an enlarged scale of the means for guiding and abutting the axis of the turbine.
Fig. 3 is a fragmentary view, in section, showing an alternative embodiment of a detail of the counter shown in FIG. 1.
Fig. 4, 5 and 6 are detail views, in horizontal section and on an enlarged scale, showing the shape of the nozzles for entering the liquid into the turbine chamber.
As shown in Fig. 1, the meter consists of a body 10 provided with pipes 11 and 12, respectively, for entering and leaving liquid. Inside the body 10 is disposed a turbine chamber 13 surmounted by a timer chamber 14 containing the drive cogs of the various usual totalizing indexes arranged in an upper case 16 protected by a cover 16.
According to the arrangement shown, the liquid entering through the pipe 11, passes through the filter 17 and is admitted into the chamber 13 by the nozzles 18 distributed over the lower periphery of the latter and flows through the outlet nozzles 19, towards the pipe 12, this circulation movement of the fluid driving the turbine 20 in dimension.
The turbine 20 is integral with a shaft 21 whose end
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lower rests on a stop or bearing pivot 22 secured to the bottom of the chamber 13 and engaging with free play, the central bore 20a of said turbine so as to constitute in dull time a guide for the latter.
On the other hand, the axis 21 of this turbine is guided in a sleeve 23 arranged in the bottom or partition 14a separating the timer chamber 14 from the turbine chamber 13, the upper end of this bearing axis, as shown in detail. in Fig. 2, a nickel dome 24, of large radius ,, intended to cooperate with a counter-stop 25 constituted by a fine stone retained in a support 26 fixed to the upper wall 27 of the chamber 14.
In order to reduce to a minimum the frictional range of the guide sleeve 23, the lower and inner part of the latter has a flare 23a. In addition, the cylindrical guide part and the flared part! Of this sleeve are connected by a rounding, in order to avoid the presence of a cutting edge at this place which could scratch the axis of the turbine after a certain time of operation and thus affect the sensitivity of the counter.
It will be appreciated that the shape given to the sleeve 23 makes starting the counter particularly easy, which would not be the case if the bore of said sleeve was cylindrical over its entire height. In addition, the absence of a guide at the upper end of the axis 21 avoids the difficulty that there would be in ensuring the perfect alignment of the carrier pivot, the sleeve and a possible upper guide.
On the other hand, the present of the sleeve 23, practically eliminates any movement or exchange of liquid between the timer chamber 14 and the turbine chamber, which would allow very fine particles of lime or dust, in addition.
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pension in the water to accumulate in the long run on the cogs contained in the chamber 14 and to produce a braking effect thereon. Thanks to said sleeve 23, the possibility of deposit. on the cogs, limescale or impurities will be limited to the particles contained in the small volume of non-renewed water of the timer chamber, so that the meter will maintain its operating characteristics even in very hard or muddy water.
In known devices, the turbine is generally screwed onto its axis and held in place by means of one or more nuts. Certain turbines are also known which are wedged on their axis, the latter being provided with splines produced during the cutting of the pinion. come integrally with the axis, According to the present invention, the lower part of the axis is cylindrical and smooth; turbine is driven on the axis and permanently held in place using a 20h pin or the like.
With a view to allowing not only a possible adjustment, but also the complete calibration of such a meter from the outside thereof, the body 10 of the apparatus is provided, according to the arrangement shown in FIG. 1, a bypass duct 28, joining the inlet 11 of the meter with a chamber 29 which surrounds the chamber 13 and communicates with the outlet pipe 12. It should be noted that this jet branched off by the duct 28, which joins more or less directly, the inlet of the meter at the outlet, opens into the chamber 29 at a place situated above the outlet nozzles 19, that is to say downstream of the meter, of so as not to hinder the gyration movement of the fluid escaping from said nozzles.
It follows that the normal movement of the fluid is in no way hampered and that no disturbance can result.
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tion in the operation of the counter. On the other hand, this liquid leak being a function of the pressure drop of the meter, it has the advantage of not distorting the general shape of the calibration curve.
An identical effect could moreover be obtained by adopting the variant embodiment shown in FIG. 3, according to which the duct 28, instead of ending in the chamber 29, opens into an annular groove 33 formed for example between the timer chamber 14 and the body 10 and communicating with the pipe 12 via a duct 34. Any other similar solution could moreover be adopted for this purpose.
For the purposes of adjusting or calibrating the meter, the passage section of duct 28 can be adjusted by moving a needle 30 screwed into a bore 31 formed in body 10 and opening into duct 28. It will be understood that the position of this needle 30 can easily be modified by an angular displacement imparted thereto with the aid of a tool introduced into the bore 31, after removal of the plug 32, and engaged in the slot 30a of said needle.
This constriction could also be achieved in any other way, for example using a screw drilled with a hole which is placed, during assembly, in the axis of the channel 28.
This solution allows to have a total opening or closing of the channel 28 in a fraction of a turn of the adjustment screw.
Finally, the invention also relates to a particular conformation of the inlet 18 and outlet 19 nozzles, or one or the other separately, distributed uniformly around the turbine 20, with the aim of ensuring the efficient driving of the latter with a minimum pressure drop of the meter.
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In known meters of this type, these nozzles are generally cylindrical in shape so as to achieve perfect parallelism of the liquid streams, so that all of them strike the blades of the turbine without any of them escaping below or above, which would be the case if they were deflected. This results in an excessive pressure drop because the orifices are relatively narrow over a great length. It has also been proposed to give these nozzles a truncated-conical shape, which has the advantage of having, with the same outlet orifice which conditions the normal flow rate of the meter, a lower pressure drop.
However, as the liquid threads are guided = in a conical orifice; these cross at the outlet of the nozzle and cause eddies which may affect the accuracy of the meter *
These drawbacks are avoided by the present invention by giving the nozzles one of the conformations shown in FIGS. 4, 5 and 6.
As shown in Figs. 4 and 5. the nozzles 18 may, according to the invention, have one or more truncated parts 18a followed by a cylindrical part 18 which acts as a jet guide, thus ensuring the parallelism of the liquid streams at the outlet of the nozzle. .
The truncated-conical part or parts 18a are such that they ensure at the location of their successive connections or of connection of one of them with the cylindrical part 18, a continuity of the liquid stream without detrimental detachment of that here from the wall.
The angle which the inlet edge of the nozzle makes with the outer edge of the distribution chamber 13 is such as to avoid a sudden change in direction of the liquid stream.
The optimum conditions of this system are achieved by a
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clearly defined slope of the truncated cone in each of the particular cases to be considered * As shown in fig. 6, the axis of the truncated cone 18a need not necessarily coincide with the axis of the cylindrical part; it can in particular be di rigé radially as shown by the position of the milling tool 35, while the cylindrical part is directed tangentially.
These different arrangements also make it possible, for a determined pressure drop of the meter, to reduce the outlet or inlet sections of the nozzles, and thus to increase the sensitivity of the device.