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Dispositif pour le mesurage des vitesses de flux.
On sait que le mesurage volumétrique au moyen d'orifices d'écoulement (tuyères, diaphragmes, trompes de Venturi, clapets, etc.) ne donne des résultats sûrs que pour autant que le coeffi- cient possède une grandeur déterminée et constante, ce coefficient est un facteur exprimant le rapport entre la valeur constatée par mesurage et la valeur déterminée par des considérations théoriques de la vitesse de flux ou de la quantité de passage à l'orifice de mesurage ou analogues. La différence entre ces deux valeurs est fonction de l'influence de la viscosité, de la densité et de la vitesse de la matière à mesurer.
Cette influence peut s'expliquer de la forme différente du jet, se trouvant à 1)intérieur et à l'arrière de l'orifice de mesurage (cavitation, contraction du jet), qu'on peut identifier d'ailleurs au moyen d'auxiliaires déterminés. Mais à côté des propriétés de viscosité et de densité, la construction (la forme géométrique) de l'orifice de mesurage joue encore un grand, rôle.
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Pour les raisons précitées, on s'efforce à transporter le mesurage dans des limites de coefficients constants, c'est-à-dire des vitesses d'écoulement à l'orifice de mesurage, auxquelles le dit coefficient est approximativement constant, Pour des raitsons économiques et techniques, cette condition ne peut; être réalisée dans la plupart des cas, surtout pour des inaltérés à .grande viscosité cinématique, comme par exemple l'hydrogène.
Le mesurage au moyen :le la trompe Venturi, de la tuyère de multiplication et autres, est fait dans presque tous les cas dans la région des valeurs? fortement variables, Ceci vaut de même pour tous les compteurs à ailettes ouà hélices (compteurs à un ou à plusieurs jets) , pour les compteurs Woltman et, pour autant qu'il s'agisse de quantités de recul, pour des comptears à piston rotatif et pour d'autres compteurs capsuler. De.3 essais de tuyères et des mesures à bord de barrage, soit pour déterminder la densité ou analogues, soit pour déterminer les quantités;
ont également lieudans la région des valeurs fortement variables ou dans les limites de ces régions.
Mais avec les exigences actuelles à l'exactitude des mesureges, ces circonstances doivent être prises en considération; etant donné que déjà pour des modifications de température et de pression la densité, la viscosité cinématique friction intérieure) avec cela les valeurs et par conséquent les conditions de passage, varient considérablement, ceci ressort clairement du rapport de la puissance de passage Q (c'est-à-dire la quantité de passage par seconde) :
Q- . F.V. où F est la section de passage et v la vitesse de passage.
Si de cette manière la puissance de passage Q doit rester constante, il est nécessaire, des que le coefficient varie, par exemple par suite de variations de températures, que v varie proportionnellement du même montant, mais en sens inverse, Par contre, comme le facteur est seulement fonction de la matière,
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mais ne dépend nullement de la grandeur v, et influence uniquement la grandeur Q, v seul étant la grandeur qui forme la base pour la détermination du volume de passage Q, on obtient des ré.sultats erronés non seulement pour des mesurages basés uniquement sur la détermination de la vitesse (par exemple avec des compteurs à ailettes, à hélices, compteurs Woltman etc.), mais encore la pression effective variant proportionnellement à v2,
pour des mesurages effectués suivant le procédé, de la différence des pressions, par exemple en utilisant des tuyères, des bords de barrage,, des trompes Venturi, des clapets ou autres, comme indicateurs de pression effective, en outre des mesureurs à flotteurs de toutes sortes et des compteurs à flux partiel.
Pour les phénomènes d'écoulement à un orifice de mesurage, le nombre dit " de xeynold " est un critérium, dans lequel toutes les grandeurs d'influences décisives sont résumées ; il exprime la relation où se trouvent les énergies cinétiques ex-is- tant dans un flux par rapport aux énergies de viscosité- existant dans la matière en question. Ces deux groupes d'énergies détermi- nent l'image d'écoulement (la répartition de la vitesse sur la section totale de mesurage, la contraction du jet) à l'orifice de mesurage.
Il existe par conséquent un rapport direct entre le coefficient et le nombre de Reynold, qui permet de reconnai- tre comment la viscosité et la densité, d'un côté et les énergies dynamiques de l'autre côté influencent le coefficient dans un jet sortant de l'orifice de mesurage.
En vue d'éliminer de l'opération des mesurages.la réaction indésirable du coefficient dans la zone des limites ou pour des valeurs inférieures du nombre de Reynold, on a essayé d'atténuer au moins partiellement dans les mesurages à différence de pression au moyen de diaphragmes à arêtes vives, l'influence des grandeurs physiques agissant spécialement sur la contraction du jet, en disposant le point de prise de la basse pression directement dans le plan de la section la plus étroite du diaphragme.
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Même encore pour ces dispositifs connus, il persiste une certaine variabilité du coefficient le dit dispositif supprimant seulement la déformation du jet provoquée par des énergies dynamiques, mais non pas celle fonction des influences de la viscosité.
Comme la,dépendance de ce coefficient du nombre de "Reynold" est pour les tuyères de sens inverse à celle pour les diaphragmes, on a préconisé de créer un orifice de mesurage, agissant en tuyère dans sa première partie traversée et comme diaphragme dans la partie traversée ensuite. Dans ce cas, la tuyère est constituée par une chemise à cône tronqué d'un angle d'ouverture d'environ 1000 et le diaphragme par la surface terminale, adjacente à la pointe du cône tronqué, coupée à angles vifs à ces fins.
De tels dispositifs présentent cependant le grand inconvénient qu'à la moindre souillure, il est obtenu non seulement une forte modification en soi du coefficienté, mais encore une dépendance imprévisible du coefficient é par rapport au nombre de "Reynold", Ainsi les résultats de mesurage sont non seulement faussés dans un sens ou dans l'autre, mais ils sont complètement incontrôlables en général.
On a préconisé de même de compenser 1'influence de la visco- sité variable de l'huile de combustion sur son arrivée au brûleur, en intercalant dans la conduite d'alimentation, entre un réservoir d'huile maintenu sous pression constante et le brûleur' un orifice d'étranglement à arêtes vives, de construction connue, entrant en action réciproque avec la conduite d'alimentation de telle sorte que les pertes de pression variables, naissant dans cette conduite par suite de changements de la viscosité de l'huile de combustion, diminuent la différence de pression à l'orifice d'étranglement lors de chaque augmentation de la viscosité,et augmentent la dite différence lors de chaque diminution.
Ce procédé connu permet seulement de compenser des variations très faibles de la viscosité. Sa possibilité d'emploi reste essentiellement limitée à la question de la régulation de l'amenée des
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liquides à l'intérieur de conduites relativement courtes, par exemple pour l'alimentation de brûleurs à huile, de carburateurs ou autres avec de l'huile de combustion etc., dont les différen- tes marques du commerce varient souvent du point de vue viscosité.
Par contre, il est impossible de compenser de cette manière l'influence de différences plus grandes de viscosité, par exemple lors du passage de l'huile à un autre liquide, De même ce procédé connu ne peut pas être employé pour des mesurages volumétriques du flux, surtout pour les gaz,l'effet compensateur de la condui- te de mesurage étant trop réduit par suite de l'ordre de grandeur des différences de viscosité entrant en jeu dans ces cas.
L'objet de la présente invention ne présente pas les incon- vénients des procédés connus jusqu'à présent. Il consiste en un dispositif, servant à la détermination de la vitesse de flux - (comme pàr exemple des compteurs à différence de pression, des compteurs à jet unique ou à plusieurs jets, des anémomètres, des moulinets à ailettes ou à hélices, des compteurs Woltman, des compteurs à flotteurs, à clapets, etc.) - dans lesquels deux ou plusieurs orifices de-passage (tuyères, trompes Venturi, diaphra- gmes, étrangleurs capillaires) avec un coefficient à dépendan- ce inversement proportionnelle à la viscosité cinématique resp.
au nombre de "Reynold ", sont montés parallèlement, de sorte 'que la coopération des deux orifices produise une compensation du coefficient de passage pour toutes les valeurs du nombre de "Rey- nold".
Au moyen d'un tracé graphique, représentant le coefficient l pour le profil tuyère et',,,,,,2 pour le profil diaphragme en dépendance du nombre de Reynold et du rapport des orifices, il est facile de déterminer le rapport, auquel doivent se trouver 1F1 et 2F2, c'est-à-dire les orifices de passage à caractéris- tique de tuyère et ceux à caractéristique de diaphragme, en vue d'obtenir une compensation complète.
Si, en utilisant une section de passage conforme à l'inven-
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tion, on fait agir le jet sortant directement sur une roue à h lices alors la vitesse de rotation de cette roue est une mesure indépendante de la viscosité pour la vitesse d'écoulement du flux, de même en faisant agir la différence de pression, existant des deux cotés de la section de mesure, sur un compteur à différence
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de pression, ses indications ne sont plus infl.iencéas par les mo- difications de la. viscosité.
Dans tous ces cas, aussi bien pour les tuyères que pour les diaphragmes, les trompes venturi, les tuyères a multiplication, les étrangleurs capillaires et autres, le rapport entre le coeffi-
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cient /ú et le nombre de Iliejri,-1(ill reste maintenu, mcuze dans le cas où une souillure importante de 1'orifice a eu lieu, ces rapports se complémeutant, resp. se co=..;p#nza:- 1 t ,:2.r ::'2. 'Vc-l--,r2ti8n simultanée et le choix exact de la tuyère et du. diaphragme de manière telle que le coe±ìcieni;< reste a.pprsximz:t,1.vc;;,<=-->1 cons- tant pour toutes les valeurs du nombre de "Reynold", C'est exclusivement dans ce genre de liaison ou de montage
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-compound suivant l'invention de la. t-1yé#,e avec le ,ji2.vL',S'.::),;
e ou de la. trompe venturi avec le diaphragme etc., dans lequel ces orjfices de mesurage, présén-uant des caracté:'ist iy.zE.s, oppunées; sont traversés côté à coté par la totalité de la matière à mesurer ou d'un flux partiel de cette matière, qu'une constance suffisante du cofficient é resp. du produit de la section de passade par le
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coe±ìcient /ò est assurée, même lors d'une souillure éventuelle.
Parmi le groupe des orifices de ,;8Su.raè..(-) constitués .:;u,iJ",nt l'invention en partie comme tuyère et en partie comme diaphragme etc,, il faut compter aussi des orifices annulaires, à bord inté-
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rieur en forme de tuyère et à bord extéric,;.r '"D fermj de diaphrag- me ou inversement ; il faut compter au outre des orifices de mesurage, constitués par exemple par un diaphragme, munis dans leur section de mesuraged'une surface de guidage, de plus des plaques munies d'une multitude d'orifices, utilisées en l'espèce comme indicateurs de pression effective ou montées devant des
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roues à ailettes et dont les orifices présentent ou bien le caractère de tuyères, ou bien celui de diaphragmes.
Le progrès du dispositif suivant l'invention consiste dans la certitude d'une stabilité de l'exactitude du mesurage, jamais atteinte jusqu'à présent et ne pouvant être atteinte avec d'autres moyens que ceux préconisés suivant l'invention, même pour des débits très réduits. Même en présence d'une forte souillure, le résultat de mesurage ne perd rien de son utilité, parce qu'une faute éventuelle en résultant reste constante pour tous les nombres de "Reynold". Pour ces raisons, la présente invention permet d'utiliser à volonté le même dispositif de mesurage, sans autre jaugeage, pour les matières les plus différentes et de pouvoir mesurer même de très faibles quantités de débit.
Le dessin annexé représente à titre d'exemple et d'une manière schématique plusieurs formes d'exécution: fig.l est une section à travers deux orifices de passage à montage parallèle et de caractéristiques-différente, fig.2 est une section à travers un orifice annulaire de passage, à bord intérieur à caractère de tuyère, à bord extérieur à caractère de diaphragme, ainsi qu'à travers une roue à ailette y conjuguée, fig.3 est une forme d'exécution, dans laquelle la compensation est réalisée entre une trompe venturi et un étrangleur disposé dans une déviation et à une 'caractéristique opposée à celle de la trompe, fig.4 montre à titre d'exemple l'application de l'invention dans un compteur Woltman.
Il est expressément'remarqué que les dispositifs suivant les figures 1 et 2 ne représentent qu'une sélection de la multitude des combinaisons possibles, dans lesquelles des orifices sont montés parallèlement resp. sont assemblés suivant l'invention, une de leur partie correspondant à l'une des caractéristiques , l'autre partie correspondant à la caractéristique oppo-
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sée. Il semble inutile de citer en détail et de représenter aux dessins toutes ces possibilités.
La figure 1 représente un orifice de passade 1 en forme de tuyère, monté parallèlement dans une tuyauterie 3, ensemble avec un orifice de passage en forme de diaphragme, Il est encore possible de considérer cette figure comme coupe d'un orifice annulaire réalisé suivant l'invention, dont une partie est a profil de tuyère, l'autre à profil de diaphragme, une cloison de sépara- tion 4 (écran, tube etc.) empêche que les flux à travers les orifices 1 et 2, resp. à travers la partie de l'orifice annulaire à profil de tuyère et à travers celle à profil de diaphragme exercent des influences réciproques et mutuelles. La flèche indique la direction du flux.
Dans l'orifice annulaire de passage, d'une forme d'exécution suivant la figure 2, il est représenté un moulinet à ailettes 5, exposé à la totalité du flux ; son arbre est monté en paliers en 7, dans la paroi munie de l'orifice, et en 8 dans un croisillon ou une traverse. La partie intérieure 10 de l'orifice de passade a la forme d'un corps hydrodynamique (paraboloide de révolution ou analogue), le bord extérieur est à arête vive, identique à un diaphragme.
Un côté de la fente annulaire, c'est-a-dire son bord extérieur 11, se comporte comme un diaphragme par rapport à la valeur son autre côté, c'est-a-dire son bord intérieur (arête d'entrée 10) se comporte comme une tuyère ; il va sans dire qu'on peut prévoir aussi bien l'orifice d'entrée arrondie à la partie 11 et attribuer l'arête vive d'entrée à la partie 10,
En déterminant la différence de pression existant des deux côtés de la section annulaire, ainsi que le volume de passage par le jaugeage, on peut contrôler d'une manière très simple la constance du coefficient d'écoulement pour la totalité de la section annulaire et suivant la déviation positive ou nagative de la valeur , on peut déterminer, pour des valeurs réduites du nom- bre de "Reynold",
le rapport que doivent présenter les parties de
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la section annulaire avec l'un et l'autre profil, resp. dans quelle proportion elles doivent être modifiées, afin de pouvoir atteindre la constance du coefficient .
Par un choix judicieux de ces rapports et des diamètres 12, 13,14, il est possible d'atteindre une compensation complète des erreurs provoquées par des modifications de la viscosité de la matière à mesurer.
La figure 3 représente à titre d'exemple, une forme d'exécution pour une trompe venturi.
Un compteur de débit 102 à organe rotatif de mesurage (un compteur Woltman ou un autre compteur au moulinet, des compteurs à un ou plusieurs jets, des compteurs à piston rotatif et d'autres compteurs capsulés) est relié dans une conduite de déviation 103, 105, d'une manière connue en soi, à une trompe venturi 101. La conduite d'amenée 103 au compteur 102 est déviée de la'partie normale de la conduite 104 en amont du rétrécissement de la trompe Venturi 101, la déviation 105 débouche à la section la plus étroi- te.
On sait que suivant les lois de 1''hydrodynamique, les indications du compteur 102 représentent une mesure pour les quantités totales du débit. Mais suivant les considérations d'introduction, cette règle ne vaut que pour autant que les quantités traversant 102 et 101 ne sont pas influencées par la viscosité cinématique,
En d'autres termes : le coefficient de passage à l'orifice de mesurage doit être constant pour toutes les grandeurs de débit dans les limites mesurées. Si les indications de l'instrument de mesure 102 sont déjà indépendantes des modifications de la viscosité, il suffit, quand les coefficients de passage dans toutes les grandeurs de débit se trouvent entre eux dans un rapport constant déterminé, que les valeurs lors de la modification du nombre de "Reynold" varient proportionnellemerit de la même valeur.
Afin de donner suite à ces considérations, on prévoit suivant l'invention une conduite de déviation 106, déviant à une dis-
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tance suffisante de la trompe Venturi 101, pour retourner derrière cette trompe, resp. à un endroit quelconque du diffuseur à la conduite principale. Cet emplacement est determin avantageusement par des essais de telle sorte que la différence de pression constatée au départ et à la rentrée de la conduite de déviation 106 puisse être considérée d'une manière approximative comme mesure de la vitesse de passage. Un diaphragme 107 est prévu dans la dite conduite de déviation.
Les rapports doivent être cnoisis de manièreque pour une modification du nombre de Reynold la diminution de la valour pour la trompe Venturi 101 soit proportionnelle a l'augmentation de la valeur pour le diaphragme 107 et inversement, de sorte qu'une compensation de l'influence de la viscosité soit atteinte dans le sens de la présente invention.
De même que l'influence du coefficient de passage pour la, trompe Venturi loi a été neutralisée par un monage parallèle de l'orifice de mesurage 107, il est logique qu'on peut, de la¯ même manière, prévoir un orifice 108 (celui-ci caractère de tuyère ou de diaphragme, selon les besoins) monté parallèlement au compteur 102. Par ce dispositif soule ent es cations du compteur 102 constituent une mesure exacte pour a quantité de débit total.
L'orifice d'étranglement 107 peut encore être disposé à l'embouchure de la conduite 106 dans la conduite principale 104, De même, on peut prévoir une disposition dans laquelle l'entrée possède la forme d'un tamis ayant un effet identique à celui d'un bord de barrage.
Un dispositif identique à celui prévu ci-dessus pour la déviation 107 et le compteur 102 peut encore être utilisé, si en remplacement du compteur 102 (ou en combinaison avec celui-ci), on utilise un compteur à différence de pression (tube U.109) Dans ce cas également, les indications du manomètre différentiel sont une mesure exacte pour la grandeur du débit en question,
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étant dans ce cas indépendantes des modifications, de la viscosité de la matière à mesurer. Il va sans dire que le diaphragme 107 peut.être. remplacé par une vanne, possédant approximativement la caractéristique d'un diaphragme. Cette disposition présente Davantage 'qu'on peut disposer d'une manière réglable le rapport d'ouverture 107/101.
La figure 4 présente à titre d'exemple une forme différente de l'application de l'invention pour un compteur Woltman (compteur- à hélices, moulinet à ailettes).
Dans la conduite principale 104, on a monté un compteur Woltman 133 et prévu une déviation 134 avec orifice 135. par rapport à son coefficient de passager , le compteur Woltman se. com- , porte d'une manière identique à celle d'une trompe Venturi. pour ces raisons dans ce cas aussi, il doit être prévu un orifice 135, dont la. valeur. en présence de modifications de la viscosité cinématique, varie d'une manière inversement proportionnelle à celle de la valeur du compteur Woltman.
Si alors, pour une valeur constante- de la grandeur du débit, le coefficient par exemple du compteur Woltman diminue, tandis. que celui du diaphragme 135 dans la déviation augmente, alors, sans que la vitesse totale de passage soit modifiée, les quantités aux deux sections de passage se déplacent réciproquement d'une manière telle que les indications du compteur Woltman soient in- dépendantes des variations de la viscosité.
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Device for measuring flow velocities.
We know that volumetric measurement by means of flow openings (nozzles, diaphragms, Venturi tubes, valves, etc.) only gives reliable results if the coefficient has a determined and constant magnitude, this coefficient is a factor expressing the ratio between the value ascertained by measurement and the value determined by theoretical considerations of the flow velocity or of the quantity of passage through the measuring orifice or the like. The difference between these two values depends on the influence of viscosity, density and speed of the material to be measured.
This influence can be explained by the different shape of the jet, located 1) inside and behind the measuring orifice (cavitation, contraction of the jet), which can also be identified by means of determined auxiliaries. But besides the viscosity and density properties, the construction (the geometric shape) of the measuring orifice still plays a large role.
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For the aforementioned reasons, efforts are made to transport the measurement within the limits of constant coefficients, that is to say flow velocities at the measuring orifice, at which said coefficient is approximately constant. economic and technical, this condition cannot; be carried out in most cases, especially for unaltered materials with high kinematic viscosity, such as for example hydrogen.
The measurement by means: the Venturi tube, the multiplication nozzle and the like, is done in almost all cases in the region of values? highly variable, This also applies to all vane or propeller counters (counters with one or more jets), for Woltman counters and, insofar as they are recoil quantities, for rotary piston counters and for other counters encapsulate. De.3 tests of nozzles and measurements on board a dam, either to determine the density or the like, or to determine the quantities;
highly variable values also occur within the region or within the boundaries of these regions.
But with the current demands on the accuracy of measurements, these circumstances must be taken into consideration; Since already for changes in temperature and pressure the density, kinematic viscosity internal friction) with it the values and consequently the passage conditions, vary considerably, this is clear from the ratio of the passage power Q (c ' that is, the amount of passage per second):
Q-. F.V. where F is the passage section and v the speed of passage.
If in this way the power of passage Q must remain constant, it is necessary, as soon as the coefficient varies, for example as a result of temperature variations, that v varies proportionally by the same amount, but in the opposite direction, On the other hand, as the factor is only a function of the material,
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but does not depend in any way on the quantity v, and influences only the quantity Q, v only being the quantity which forms the basis for the determination of the passage volume Q, we obtain erroneous results not only for measurements based solely on the determination of the speed (for example with finned meters, propellers, Woltman meters etc.), but also the effective pressure varying proportionally to v2,
for measurements carried out according to the method, of the difference in pressures, for example using nozzles, dam edges, Venturi tubes, valves or the like, as indicators of effective pressure, in addition to float gauges of all kinds and partial flow counters.
For flow phenomena at a measuring orifice, the so-called "xeynold" number is a criterion, in which all the decisive influence quantities are summarized; it expresses the relationship where the kinetic energies existing in a flow are found in relation to the viscosity energies existing in the matter in question. These two groups of energies determine the flow image (the distribution of the velocity over the total measurement section, the contraction of the jet) at the measurement orifice.
There is therefore a direct relationship between the coefficient and the Reynold number, which makes it possible to recognize how viscosity and density, on the one hand, and dynamic energies on the other side, influence the coefficient in a jet exiting from the measuring port.
In order to eliminate from the operation of the measurements the undesirable reaction of the coefficient in the limit zone or for lower values of the Reynold number, attempts have been made to attenuate at least partially in the pressure difference measurements by means of of diaphragms with sharp edges, the influence of physical quantities acting especially on the contraction of the jet, by placing the point of low pressure directly in the plane of the narrowest section of the diaphragm.
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Even still for these known devices, there remains a certain variability in the coefficient of said device removing only the deformation of the jet caused by dynamic energies, but not that depending on the influences of the viscosity.
As the dependence of this coefficient on the "Reynold" number is for the nozzles in the opposite direction to that for the diaphragms, it was recommended to create a measuring orifice, acting as a nozzle in its first traversed part and as a diaphragm in the part. crossing then. In this case, the nozzle consists of a jacket with a truncated cone with an opening angle of about 1000 and the diaphragm by the end surface, adjacent to the tip of the truncated cone, cut at sharp angles for these purposes.
However, such devices have the great drawback that at the slightest soiling, not only a strong modification in itself of the coefficient is obtained, but also an unpredictable dependence of the coefficient ε with respect to the number of "Reynold". Thus the measurement results are not only skewed one way or the other, but they are generally completely out of control.
It has also been recommended to compensate for the influence of the variable viscosity of the combustion oil on its arrival at the burner, by interposing in the supply pipe, between an oil tank maintained under constant pressure and the burner. 'a sharp-edged throttle orifice of known construction interacting with the supply line such that the varying pressure losses arising in that line as a result of changes in the viscosity of the oil from combustion, decrease the pressure difference at the throttle orifice during each increase in viscosity, and increase said difference during each decrease.
This known process only makes it possible to compensate for very small variations in viscosity. Its employment possibility remains essentially limited to the question of regulating the supply of
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liquids in relatively short conduits, for example for supplying oil burners, carburetors or the like with combustion oil etc., the different trade marks of which often vary in viscosity .
On the other hand, it is impossible to compensate in this way for the influence of larger differences in viscosity, for example when changing from oil to another liquid. Likewise this known method cannot be used for volumetric measurements of the fluid. flux, especially for gases, the compensating effect of the measuring line being too small owing to the order of magnitude of the differences in viscosity coming into play in these cases.
The object of the present invention does not present the drawbacks of the methods known hitherto. It consists of a device, used to determine the speed of flow - (such as for example pressure difference meters, single-jet or multi-jet meters, anemometers, finned or propeller-driven reels, meters Woltman, float meters, valves, etc.) - in which two or more through-ports (nozzles, Venturi tubes, diaphra- grams, capillary restrictors) with a dependent coefficient inversely proportional to the kinematic viscosity resp .
in the number of "Reynold", are mounted in parallel, so that the cooperation of the two orifices produces a compensation of the passage coefficient for all values of the number of "Reynold".
By means of a graphical plot, representing the coefficient l for the nozzle profile and ',,,,,, 2 for the diaphragm profile depending on the Reynold number and the orifice ratio, it is easy to determine the ratio, at which must be 1F1 and 2F2, that is to say the passage orifices with nozzle characteristic and those with diaphragm characteristic, in order to obtain full compensation.
If, using a passage section conforming to the invention
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tion, the outgoing jet is made to act directly on a propeller wheel then the speed of rotation of this wheel is an independent measure of the viscosity for the flow speed of the flow, in the same way by making act the pressure difference, existing on both sides of the measurement section, on a difference meter
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of pressure, its indications are no longer infl.iencéas by the modifications of the. viscosity.
In all these cases, as well for the nozzles as for the diaphragms, the venturi tubes, the nozzles with multiplication, the capillary restrictors and others, the ratio between the coeffi-
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cient / ú and the Iliejri number, -1 (ill remains maintained, mcuze in the case where a significant contamination of the orifice has taken place, these relations complementing each other, resp. co = ..; p # nza: - 1 t,: 2.r :: '2.' Vc-l -, r2ti8n simultaneous and the exact choice of the nozzle and the. Diaphragm so that the coe ± ìcieni; <remains a.pprsximz: t, 1 .vc ;;, <= -> 1 constant for all values of the number of "Reynold", It is exclusively in this kind of connection or assembly
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-compound according to the invention of. t-1yé #, e with the, ji2.vL ', S' .: :) ,;
e or the. venturi tube with the diaphragm etc., in which these measuring orjfices, presenting characters: 'ist iy.zE.s, oppunées; are crossed side by side by the totality of the material to be measured or a partial flow of this material, that a sufficient constancy of the cofficient é resp. of the product of the passing section by the
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coe ± ìcient / ò is guaranteed, even in the event of possible contamination.
Among the group of orifices of,; 8Su.raè .. (-) constituted.:; U, iJ ", nt the invention partly as a nozzle and partly as a diaphragm, etc., it is also necessary to count annular orifices, to inner edge
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in the form of a nozzle and on the outer edge,;. r '"D closed of a diaphragm or vice versa; it is necessary to count in addition measuring orifices, constituted for example by a diaphragm, provided in their measuring section with a surface guide, moreover plates provided with a multitude of orifices, used in this case as indicators of effective pressure or mounted in front of
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vaned wheels and the orifices of which either have the character of nozzles, or that of diaphragms.
The progress of the device according to the invention consists in the certainty of a stability of the accuracy of the measurement, never achieved until now and which cannot be achieved with other means than those recommended according to the invention, even for very low flow rates. Even in the presence of heavy soiling, the measurement result does not lose any of its usefulness, because a possible resulting fault remains constant for all "Reynold" numbers. For these reasons, the present invention makes it possible to use the same measuring device at will, without other gauging, for the most different materials and to be able to measure even very small quantities of flow.
The appended drawing represents by way of example and in a schematic manner several embodiments: fig.l is a section through two passage openings with parallel mounting and different characteristics, fig.2 is a section through an annular passage orifice, with an inner edge in the nature of a nozzle, with an outer edge in the nature of a diaphragm, as well as through a paddle wheel conjugated thereto, fig. 3 is an embodiment, in which the compensation is carried out between a venturi tube and a throttle arranged in a deflection and with a characteristic opposite to that of the tube, fig.4 shows by way of example the application of the invention in a Woltman meter.
It is expressly noted that the devices according to Figures 1 and 2 represent only a selection of the multitude of possible combinations, in which orifices are mounted in parallel resp. are assembled according to the invention, one of their part corresponding to one of the characteristics, the other part corresponding to the opposite characteristic.
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sée. It seems unnecessary to cite in detail and represent in the drawings all these possibilities.
FIG. 1 represents a passage opening 1 in the form of a nozzle, mounted in parallel in a pipe 3, together with a passage opening in the form of a diaphragm. It is also possible to consider this figure as a section of an annular orifice made according to the The invention, one part of which has a nozzle profile and the other has a diaphragm profile, a partition 4 (screen, tube etc.) prevents the flows through orifices 1 and 2, resp. through the portion of the annular orifice with nozzle profile and through that with diaphragm profile exert reciprocal and mutual influences. The arrow indicates the direction of the flow.
In the annular passage orifice, of an embodiment according to FIG. 2, there is shown a finned reel 5, exposed to the entire flow; its shaft is mounted in stages at 7, in the wall provided with the orifice, and at 8 in a cross member or cross member. The inner part 10 of the passage opening has the shape of a hydrodynamic body (paraboloid of revolution or the like), the outer edge has a sharp edge, identical to a diaphragm.
One side of the annular slot, i.e. its outer edge 11, behaves like a diaphragm with respect to its other side, i.e. its inner edge (entry edge 10) behaves like a nozzle; it goes without saying that we can provide both the rounded inlet orifice at part 11 and assign the sharp entry edge to part 10,
By determining the pressure difference existing on both sides of the annular section, as well as the volume of passage through the gauging, it is possible to control in a very simple way the constancy of the flow coefficient for the entire annular section and following the positive or nagative deviation of the value, it is possible to determine, for reduced values of the number of "Reynold",
the report to be submitted by the parties
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the annular section with one and the other profile, resp. in what proportion they must be modified, in order to be able to reach the constancy of the coefficient.
By a judicious choice of these ratios and of the diameters 12, 13, 14, it is possible to achieve complete compensation for the errors caused by changes in the viscosity of the material to be measured.
FIG. 3 represents, by way of example, an embodiment for a venturi tube.
A rotary meter flow meter 102 (a Woltman or other current meter meter, single or multiple jet meters, rotary piston meters and other encapsulated meters) is connected in a bypass line 103, 105, in a manner known per se, to a venturi tube 101. The supply line 103 to the meter 102 is deviated from the normal part of the pipe 104 upstream of the narrowing of the Venturi tube 101, the deflection 105 opens out. to the narrowest section.
It is known that according to the laws of hydrodynamics, the readings of meter 102 represent a measure for the total quantities of flow. But according to the introductory considerations, this rule is only valid insofar as the quantities passing through 102 and 101 are not influenced by the kinematic viscosity,
In other words: the coefficient of passage at the measuring orifice must be constant for all the flow quantities within the measured limits. If the indications of the measuring instrument 102 are already independent of the changes in viscosity, it is sufficient, when the changeover coefficients in all the flow quantities are in a fixed constant ratio, that the values during the change of the number of "Reynold" vary proportionally with the same value.
In order to follow up on these considerations, there is provided according to the invention a diversion pipe 106, deviating at a distance.
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sufficient strength of the Venturi 101 tube, to return behind this tube, resp. anywhere from the diffuser to the main pipe. This location is advantageously determined by tests so that the pressure difference observed at the start and at the re-entry of the diversion pipe 106 can be considered approximately as a measure of the passage speed. A diaphragm 107 is provided in said deflection pipe.
The ratios must be selected so that for a modification of the Reynold number the decrease in the value for the Venturi 101 tube is proportional to the increase in the value for the 107 diaphragm and vice versa, so that a compensation of the influence viscosity is achieved in the sense of the present invention.
Just as the influence of the passage coefficient for the Venturi tube has been neutralized by a parallel monage of the measuring orifice 107, it is logical that one can, in the same way, provide an orifice 108 ( the latter character of nozzle or diaphragm, as required) mounted parallel to the meter 102. By this device raises ent es cations of the meter 102 constitute an exact measurement for a quantity of total flow.
The throttle orifice 107 can also be arranged at the mouth of the pipe 106 in the main pipe 104, Likewise, an arrangement can be provided in which the inlet has the shape of a screen having an effect identical to that of a dam edge.
A device identical to that provided above for the deflection 107 and the counter 102 can still be used, if, as a replacement for the counter 102 (or in combination with the latter), a pressure difference counter is used (tube U. 109) In this case also, the indications of the differential pressure gauge are an exact measurement for the quantity of the flow in question,
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being in this case independent of the modifications, of the viscosity of the material to be measured. It goes without saying that the diaphragm 107 can. replaced by a valve, having approximately the characteristic of a diaphragm. This arrangement has the advantage that the opening ratio 107/101 can be arranged in an adjustable manner.
FIG. 4 shows by way of example a different form of the application of the invention for a Woltman meter (propeller meter, finned reel).
In the main line 104, a Woltman counter 133 was mounted and a deviation 134 with orifice 135 was provided. With respect to its passenger coefficient, the Woltman counter is. behaves in a manner identical to that of a Venturi tube. for these reasons also in this case, an orifice 135 must be provided, including the. value. in the presence of changes in kinematic viscosity, varies inversely with that of the value of the Woltman counter.
If then, for a constant value of the magnitude of the flow, the coefficient for example of the Woltman counter decreases, while. that that of diaphragm 135 in the deflection increases, then, without changing the total speed of passage, the quantities at the two passage sections move reciprocally in such a way that the readings of the Woltman counter are independent of the variations of the viscosity.