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DEBITMETRE.
L'invention se rapporte à des débitmètres dans lesquels on effec- tue la mesure au moyen du débit d'un courant auxiliaire proportionnel au pre- mierg et elle a pour but de créer un débitmètrequi se distingue par une gran- de exactitude des mesures:, en particulier du fait qu'il ne présente aucune boite à bourrage ou analogue.
Le dessin représente sur chacune des Figures 1 à 5 un exemple de construction du but de l'invention de façon schématique la Figure 6 est une coupe suivant la ligne VI-VI de la Figo 5 vue du dessus.
Dans le premier exemple de construction (Fig. 1), 1 représente la conduite également désignée dans ce qui suit comme conduite principale, dont le débit doit être mesuré, et que traverse un agent en mouvement dans le sens de la flèche 2. La conduite 1 porte un diaphragme 3 en avant et en arrière duquel débouchent de chaque côté des conduites de bifurcation 4 ou 5 qui aboutissent à un compartiment 6 ou 7 d'un logement 8 subdivisé en son milieu par une paroi 9. Sur les faces opposées à la paroi 9,les comparti- ments 6 ou 7 sont fermés chacun par une membrane 10 ou 11. Les parois fron- tales 12 ou 13 des compartiments forment chacune à l'extérieur des membranes 10 ou 11 un compartiment supplémentaire 14 ou 15. Les espaces 14 et 15 sont reliés entre eux par une conduite 16 munie d'un diaphragme 17.
Sur la paroi frontale 12 se trouve un siège de soupape 18 pour un corps de soupape 20 relié à la membrane 10 par la tige 22 qui ouvre la soupape 18, 20 lorsque la membrane 10 se recourbe vers l'extérieuro De l'autre côté se trouve un siège de soupape 19 pour un corps de soupape 21 qui repose sur la membrane 11 et qui ouvre la soupape 19, 21 lorsque la membrane 11 se recourbe vers l'intérieur. Si la soupape 18, 20 s'ouvre, l'espace 14 est relié à la con- duite 24 venant d'un ventilateur 26; si, de l'autre côté, la soupape 19, 21
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s'ouvre, l'espace 15 est raccordé à une conduite 25 qui aboutit à la tubulu- re d'entrée d'un compteur à gaz 27.
Une conduite 28 part de la tubulure de sortie du compteur à gaz 27 et aboutit au ventilateur 26.Dans la conduite 28 se trouve un diaphragme 29 des deux côtés duquel est raccordé un mesu- reur de différence de pression 30 du genre de tube en U. Un mesureur corres- pondant 31 est raccordé des deux côtés du diaphragme 3 sur la conduite prin- cipale 1.
Dans le mode de fonctionnement décrit ci-dessoussur lequel on reviendra avec plus de détails dans la suite, on admet que la pression dans la conduite 24 dépasse dans tous les cas la'pression qui règne dans la con- duite principale en avant du diaphragme 3, c'est-à-dire aussi bien dans le cas ou un courant passe dans la conduite ou non., et que, de façon correspon- dante, la pression dans la conduite 25 sera moindre que la pression qui rè- gne dans la conduite principale au delà du diaphragme 3. Si donc aucun cou- rant ne passe dans la conduite principale, les pressions en 6 et 7 sont éga- lesde même que les pressions en 14 et 15 parce que ces deux espaces sont réunis par la conduite 16.
Mais la pression en 6 ou 7 doit également être égale à la pression en 14 ou 15, car, en cas de suppression en 14 ou 15, la membrane 11 serait surchargée du côté gauche, la soupape 19, 21 s'ouvrirait et demeurerait ouverte jusqu'à ce que la même pression règne entre 7 et 15 et par'conséquent également entre 6 et 14. D'autre part, si une dépression règne en 14 ou 15, une surcharge de la membrane 10 s'exercerait du côté gau- che, la soupape 18, 20 s'ouvrirait et demeurerait ouverte jusqu'à ce que la même pression règne entre 6 et 14 et par conséquent entre 7 et 15. Donc, aussi longtemps qu'aucun courant ne.passe dans la conduite principale 1, une pression égale règne en 15, 7, 6, et 14. Si un courant apparaît dans la con- duite principale 1, la pression monte en 6 et diminue en 7.
La soupape 18, 20 aussi bien que la soupape 19, 21 s'ouvrent en même temps et il se pro- duit, par suite de la pénétration d'un courant auxiliaire par 24 et de l'é- coulement d'un courant auxiliaire en 25, un état d'équilibre pour lequel la pression en 14 est égale à celle en 6 et la pression en 15 est égale à celle qui règne en 7. A ce moment donc,la différence de pression des deux côtés du diaphragme 3 (espaces 6 et 7) est égale à la différence de pres- sion des deux côtés du diaphragme 17 (espaces 14 et 15) et par conséquent le débit du courant auxiliaire en 16 est toujours proportionnel au débit en 1. Le courant auxiliaire passe par le compteur 27 et de là, continue vers le ventilateur 26.
On obtient ainsi pour le courant auxiliaire une trajec- toire fermée sur elle-même suivant 26,24, 14, 16, 15,25, 27, 28, 26. Des explications supplémentaires sont inutiles du fait que tout ce qui est connu de l'homme de métier en ce qui concerne la mesure de courants partiels, s'ap- plique au courant auxiliaire.
Au moyen du tube communiquant 31, on mesure la différence de pression de l'agent en mouvement dans la conduite princi- pale 1 dans le domaine du diaphragme 3, et au moyen du tube communiquant 30, la différence de pression du courant auxiliaire dans la conduite du courant auxiliaire 28 dans le domaine du diaphragme 29. Les deux appareils de mesu- re 30 et 31 peuvent donc être étalonnés entre eux et également servir à l'é- talonnage du compteur à gaza L'appareil de mesure 30 pourrait également être prévu dans le domaine du diaphragme 17.
Le débit du courant auxiliaire est réglé ici par deux régulateurs de débits disposés en série, 18,20 et 19, 21, un diaphragme 17 étant prévu entre eux dans la conduite 16 et le régulateur de débit 18, 20 est commandé par la différence de pression existant entre la pression qui règne dans la conduite principale en avant du diaphragme 3, c'est-à-dire la pression dans l'espace 6, et la pression d'entrée effective du courant auxiliaire, c'est- à-dire la pression dans l'espace 14 dans lequel la pression du courant auxi- liaire introduit est abaissée par le régulateur de débit 18, 20 à la pression à laquelle il agit sur la membrane 10.
De même; l'autre régulateur de débit 19, 21 est commandé par la différence de pression qui existe entre la pres- sion qui règne dans la conduite principale derrière le diaphragme 3, c'est- à-dire la pression dans la chambre 7 et la pression de sortie effective du courant auxiliaire, c'est-à-dire la pression qui règne dans la chambre 15
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dans laquelle la pression du courant auxiliaire devant être dérivé est main- tenue par le régulateur de débit 19,21 à la valeur suivant laquelle elle agit sur la membrane 11. Les membranes 10 et 11, qui forment les éléments de commande des régulateurs de débits 18, 20 ou 19, 21, peuvent être rempla- cées par des pistons qui se déplacent dans des cylindres ou également par des balances annulaires.
De même, on peut utiliser au lieu des soupapes de levée 18, 20 et 19, 21 qui forment ici les régulateurs de débit, des tiroirs, qui peuvent être plats ou à pistons. Il n'est pas nécessaire que le courant auxiliaire parcourt un circuit fermé sur lui-même; le courant auxiliaire peut également déboucher à l'air libre après le compteur à gaz 27 ét le ventila- teur peut aspirer de l'extérieur. Ces remarques s'appliquent au cas le plus fréquent où il règne dans la conduite 1 une pression supérieure à la pres- sion atmosphérique. Au cas où il s'agit de pressions inférieures à la pres- sion atmosphérique, le mesureur de débit 18,20 doit aspirer de l'air libre et le ventilateur 26 doit refouler à l'air libre.
Dans l'exemple de construction décrit, les surfaces des membra- nes 10 et 11 soumises à la pression sont égales. Il convient par conséquent dans des conditions pour lesquelles on dispose d'un courant auxiliaire ayant une pression qui dépasse dans chaque cas la pression qui règne dans la con- duite principale, sans cependant que la différence ne soit trop importante.
L'exemple de construction suivant (Fig. 2) se recommande dans le cas où la pression dans la conduite principale est notablement plus basse que celle du courant auxiliaireo
Les conduites de bifurcation 4 et 5 (Fig. 2) sont dans ce cas reliées à des compartiments 40 et 41 qui sont fermés par une membrane 42 ou 43. Les membranes 42 et 43 sont accouplées par une tige 44 ou 45 à une mem- brane 46-ou 47 ayant un diamètre plus petit. L'espace 48 existant entre les membranes 42 et 46 et l'espace 49 existant entre les membranes 43 et 47 com- muniquent avec l'air extérieur. La membrane 46 forme la paroi d'un espace 50 limité vis-à-vis d'elle par une paroi frontale 52, et la membrane 47 for- me la paroi d'un espace 51 limité vis-à-vis d'elle par une paroi frontale 53.
De la façon représentée sur la Figo la membrane 46 porte un corps de soupape 54 qui sert à fermer une ouverture prévue dans la paroi frontale 52,par laquelle l'espace 50 est relié à un espace 56 et la membrane 47 porte un corps de soupape 55 servant à fermer une ouverture prévue dans la paroi frontale 53 par laquelle l'espace 51 est mis en communication avec un espace 57. Dans l'espace 56 débouche la conduite d'alimentation 58 du cou- rant auxiliaire; la conduite du courant auxiliaire 59 débouche de l'espace 57 et aboutit à la tubulure d'entrée d'un compteur à gaz 60 dont la tubu- lure d'échappement débouche à l'extérieur. Les espaces 50 et 51 communi- quent par une conduite 61 qui correspond à la conduite 16 du premier exemple de construction, dans laquelle se trouve un diaphragme 62 correspondant au diaphragme 17.
Devant le diaphragme 62 la conduite 61 passe à la manière d'un serpentin de chauffage 63 soit directement autour soit à travers la con- duite principale 1, et au delà du diaphragme 62, elle passe sous forme d'un serpentin de refroidissement 64 à travers un récipient 65 rempli d'un réfri- gérant.
Pour le mode de fonctionnement de l'appareil décrit dans ce qui suit, on admet que la surface de la membrane 42 ou 43 est n fois plus grande que celle de la membrane 46 ou 47 et que la pression dans la conduite d'ali- mentation 58 dépasse dans chaque cas la pression qui règne dans la conduite principale 1 en avant du diaphragme 3, par conséquent également en cas de passage de courant, de plus de n fois. Il résulte alors, en se basant sur les considérations développées à propos du premier exemple de construction, que, quand il ne passe aucun courant dans la conduite principale,la pression en 56 ou 57 est n fois plus grande que celle qui règne en 40 ou 41, que les corps de soupape 54 et 55 se ferment et que par conséquent aucun courant ne passe dans la conduite du courant auxiliaire.
Il en résulte également de façon correspondante qu'en cas de passage d'un courant dans la conduite prin- cipale, un courant auxiliaire passe de 58 par 56, 50,61, 63, 61, 64, 61, 51, 57, 59 vers le compteur à gaz et que le débit du courant auxiliaire est pro- . portionnel au débit dans la colonne principale 1. Dans le cas où il s'agit
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de mesure de débits de vapeur ou analogues,le serpentin de chauffage 63 sert à porter le courant auxiliaire devant le diaphragme 62 à la température de l'agent en mouvement,de manière à ce qu'il règne également dans le courant auxiliaire une viscosité correspondant à la viscosité de la vapeur.
Le ser- pentin de refroidissement 64 refroidit ensuite à nouveau le courant auxiliai- re de manière à ce qu'il puisse être mesuré à la température unitaire dans le mesureur de gaz.
On décrit ici un exemple de construction dans lequel le courant auxiliaire possède une pression notablement plus grande que l'agent en cir- culation, où par conséquent les membranes 42 et 43 sont plus grandes que les membranes 46 et 47. Mais il est facile de concevoir, que si, inversement, on choisit les membranes 46 et 47 plus grandes que les membranes 42 et 43, l'appareil convient aux cas où la pression du courant auxiliaire est infé.- rieure à celle de l'agent en circulation. On peut en outre encore observer ce qui suit :.les espaces 48 et 49 communiquent ici avec l'air extérieur.
Mais la pression variable de l'atmosphère agit sur des surfaces de membra- nes de grandeurs différenteset influence l'exactitude des mesures. On peut supprimer cette influence si on bouche les espaces 48 et 49 vers l'extérieur et si on les fait communiquer avec un espace suffisamment grand dans lequel règne toujours la même pression, par exemple de 760 mm de mercure. En cas de remplacement des membranes par des pistons, ceux-ci seraient des pistons à étages.
Dans le troisième exemple de construction (Fig. 3), les membra- nes 42 et 43 du second exemple de construction sont remplacées chacune par un tube de Bourdon 70 ou 71 à l'extrémité libre duquel se rattache une tige 72 ou 73 qui aboutit à son autre extrémité à un bras 74 ou 75 d'un levier 74, 76 ou 75, 77 dont l'autre bras 76 ou 77 est relié par une tige 78 ou 79 à une membrane 80 ou 81 qui ferme un espace 82 ou 83. 84 et 85 représen- tent les corps de soupape reliés à la membrane 80 ou 81. 86 représente la conduite qui met en communication les espaces 82 et 83 et 87 est un diaphrag- me qui s'y trouve. 88 représente la conduite du courant auxiliaire qui débou- che dans 82, et 89 représente la conduite qui fait communiquer l'espace 83 avec la tubulure d'entrée du compteur à gaz 90.
Dans ce cas égalementon peut écarter l'influence de la variation de la pression atmosphérique par exemple en introduisant les tubes de Bourdon et les logements des membranes, y compris les leviers et les tiges qui leur appartiennent, dans un espace à pression constante.
En se basant sur ce qui a été dit plus haut, le fonctionnement de l'appareil n'a pas besoin d'être décrit. Cet exemple de construction con- vient avantageusement à des pressions très élevées dans la conduite princi- pale. Mais on reconnait que ceci ne doit pas nécessairement être le cas par- ce que,en déplaçant le pivot du levier vers le haut,¯ donc en augmentant les bras de levier 74 ou 75 au détriment des bras de levier 76 ou 77, on peut fa- cilement inverser les effets des forces des tubes de Bourdon vis-à-vis de ceux des membranes.
Dans le quatrième exemple de construction (Fig. 4), les condui- tes de bifurcation 4 et 5 débouchent dans les espaces 100 ou 101 fermés par des membranes 102 ou 103. Les deux membranes sont reliées chacune par une tige à un levier 105 qui pivote autour d'un point fixe 104. La conduite 4 aboutit en outre à un tube de Bourdon,106. La conduite d'alimentation du cou- rant auxiliaire 107 débouche dans un compartiment 108 fermé par une membrane 110 et communiquant par une conduite 112 munie d'un diaphragme 113 avec un espace 109 fermé par une membrane 111. De l'espace 109, la conduite de refou- lement du courant auxiliaire 114 mène au compteur-à gaz 115. 116 représente un corps de soupape relié à la membrane 110 et 117, un corps de soupape re- lié à la membrane 111.
Les deux membranes 110 et 111 sont reliées par un levier à dou- ble bras 118, 119 auquel se rattache au milieu une tige 120 dont l'autre ex- trémité est raccordée à l'extrémité libre du tube de Bourdon 106. L'extrémi- té inférieure 119 du levier 118, 119 est raccordée par une tige 121 à l'ex-
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trémité libre du levier 1050
Si tout d'abord, il règne une pression dans la conduite princi- pale 1, mais qu'il ne passe aucun courantle tube de Bourdon 106 tend à se dilater et agit par le levier 118, 119 sur les corps de soupape 116 et 117.
Le corps de soupape 117 ne peut pas réagir à cette pression mais s'applique au contraire plus fortement sur son siège ; enrevanche, le corps de soupape 116 s'abaisse de son siège et un courant auxiliaire passe de 107 dans l'es- pace 108 et continue en 109. De cette manière, les membranes 110 et 111 sont chargées de telle sorte qu'elles repoussent en arrière le levier 118, 119 à l'encontre de la pression du tube de Bourdon jusqu'à ce que le corps de sou- pape 116 bouche la conduite du courant auxiliaire 107. Il règne à ce moment un état d'équilibre dans lequel la pression du courant auxiliaire sur les membranes 110 et 111 est égale à la pression obtenue dans le tube de Bour- don, provenant de la conduite principale 1.
La pression dans les espaces 108 et 109 est jusqu'à présent toujours proportionnelle à la pression dans la conduite principale; du fait que les pressions agissant de 4 et 5 en 100 et 101 sur les membranes 102 et 103 sont dans ce cas égales, le levier 101 et la tige 121 demeurent dans ce cas dans leur position de départ, et n'in- fluencent par conséquent pas les phénomènes décrits. Si à présent, un cou rant apparaît dans la conduite principale 1, la pression en 100 dépasse cel- le en 101, le levier 105 tourne par conséquent en sens inverse des aiguilles d'une montre sous l'action de la membrane 102 et la tige 121 fait tourner le levier 118, 119 également en sens inverse des aiguilles d'une montre.
De cet- te façon, les corps de soupape 116 et 117 se soulèvent de leur siège et le courant auxiliaire s'écoule vers le compteur à gaz 115 par la trajectoire 107,108, 112, 109 et 114. Du fait que le levier 118, 119 a acquis ainsi un couple de rotation, qui est proportionnel à la différence de pression dans la conduite principale en avant et en arrière.du diaphragme 3, et que les soupapes 116 et 117 se sont ouvertes de fagon correspondante à ce moment, le débit du courant auxiliaire est proportionnel au débit de l'agent en mou- vement dans la conduite principale.
Au point de pivotement du levier 118, 119, aucune modification ne s'est produite parce que l'état d'équilibre de ces leviers;, décrit antérieurement, est resté le même excepté que les pres- sions exercées dans les espaces 108 et 109 sur les membranes 110 et 111 ont bien des grandeurs différentes mais leu somme est restée la même. Le mode de construction décrit offre l'avantage que les pressions dans la conduite principale en avant et en arrière du diaphragme 3 n'agissent plus individuel-. lement sur toute leur hauteur par rapport à la pression du courant auxiliai- re sur ses membranes 110 et 1119 mais n'agissent plus que comme différence de pression. Ce mode de construction a par conséquent l'avantage, pour de hautes pressions, d'une exactitude plus grande.
La pression du courant auxi- liaire doit dans ce cas être suffisamment grande pour que sa pression sur les membranes 110 et 111 puisse comprimer dans leur position de départ le tube de Bourdon dans lequel règne la pression de la conduite principale.,Il est encore à remarquer que pour des pressions plus élevéeson peut avanta- geusement remplacer les membranes 102 et 103 ainsi que leurs logements par une balance annulaire. On choisit dans ce cas le mode de construction décrit parce qu'il représente le fonctionnement de façon plus simple. La tige 121 est déplaçable avec son point de pivotement sur le levier 105,et la tige 121 peut être construite de telle sorte que sa longueur puisse être facile- ment modifiée.
Dans l'exemple de construction suivant la figo 5, on utilise comme dans l'exemple de la fig. 4 un tube de Bourdon comme transformateur de pression. On le désigne par 131 et il est raccordé à la conduite princi- pale 1 par une conduite 130. A l'extrémité libre du tube de Bourdon est ar- ticulée une tige de pression 132 dont l'extrémité libre s'appuie de la ma- nière représentée sur le dessin au moyen d'un couteau contre la paroi fron- tale d'un capuchon cylindrique 133 dans lequel débouche la conduite d'ali- mentation du courant auxiliaire 134. Celle-ci est montée de telle sorte qu'elle permette un certain jeu du capuchon 133 en direction axiale. Le ca- puchon 133 repose sur la paroi frontale 135 d'un cylindre à soufflet 136
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au lieu duquel on peut utiliser également un ressort tubulaire de grande é- lasticité.
Le cylindre à soufflet repose sur une base 137 et est subdivisé sur la moitié de sa hauteur par une cloison 138 en deux espaces 1399 140.
Les espaces 139, 140 sont reliés par une tubulure dans laquelle se trouve un diaphragme 141. La conduite d'échappement 142 du courant auxiliaire me- ne de l'espace inférieur 140 au compteur à gaz 143. L'extrémité supérieure de la conduite 142 pénètre suffisamment dans l'espace 140 et est construi- te de telle sorte qu'elle forme le siège de soupape d'un corps de soupape 144 qui repose en dessous sur la cloison 138. Sur la face supérieure de la cloison 138 est articulée une tige 145 qui porte au dessus un corps de sou- pape 146 qui peut couper la communication entre l'espace du capuchon 133 et l'espace 139. Le capuchon 133 est guidé en direction axiale dans un gui- de cylindrique 147.
Celui-ci peut se prolonger suffisamment loin vers le bas pour que, de la mnière représentée sur le dessin;, il puisse empêcher une di- latation exagérée indésirable du cylindre à soufflet 136. Le guide 147 em- pêche une flexion latérale du cylindre à soufflet 136. Les conduites de bi- furcation 4 et 5 débouchent dans les espaces 148 ou 149 d'un logement 150 subdivisé par une membrane 151. La membrane 151 est reliée de façon articu- lée par la tige 152 à l'extrémité libre d'un levier 153 disposé de façon rigide sur un arbre 154 monté sur le logement 150 et qui dépasse à l'exté- rieur de façon connue au moyen d'un joint de caoutchouc presqu'exempt de frottement. A cet endroit s'appuie de façon rigide sur l'arbre 154 un levier 155 dont l'extrémité libre se bifurque en une fourche 156.
Chaque bras 156 est muni à son extrémité libre d'une fente longitudinale dans laquelle pé- nètre un tourillon;, qui repose à la hauteur de la cloison 138 sur le cylin- dre à soufflet 136. Pour empêcher des dégâts au siège de la soupape 144,on peut prévoir en dessous du tourillon 157 une butée qui empêche une rotation trop prononcée du levier 155 dans le sens des aiguilles d'une montre. En même temps, la tige 145 peut présenter un peu de jeu en direction axiale par rapport à la cloison 138.
S'il règne tout d'abord dans la conduite 1 une pression sans qu'il ne passe de courante le tube de Bourdon 131 a tendance à se dilater et comprime sur elle-même la partie supérieure du cylindre à soufflet 136 par 132, 133, 135; la partie inférieure du cylindre à soufflet ne se modi- fie pas parce que le corps de soupape 144 repose sur 142. En revanche, le corps de soupape 146 se soulève de son siège et un courant auxiliaire passe de 134 par 133 vers 139,et par 141 également vers 140. Sous la pression régnant en 139, la partie supérieure du cylindre à soufflet 136 se dilate, et cela jusqu'à ce que le corps de soupape 146 vienne reposer sur son siè- ge et que le courant partant de 134 soit ainsi interrompu.
Si d'autre part la pression dans la conduite 1 diminue, et que le tube Bourdon 131 se con- tracte plus ou moins;, la partie inférieure du cylindre à souffler 136 se di- late de sorte que tout ce qui se trouve au dessus de lui se soulève et le corps de soupape 144 se soulève de son siège de manière que le courant au- xiliaire puisse circuler de 140, et par 141 et également de 139 vers 142, et cela jusqu'à ce que la pression en 139, 140 se maintienne encore juste en équilibre avec la pression exercée par le tube de Bourdon 131. Les phé- nomènes décrits jusqu'à présent ne sont pas influencés par les dispositifs 148 à 157 parce qu'il règne en 148 et 149 la même pression aussi longtemps qu'il ne passe aucun courant en 1. Si alors un courant apparaît en 1, la pression en 148 dépasse celle qui règne en 149 et la membrane 151 est pous- sée vers le bas.
De ce fait;, la cloison 138 est soulevée par les disposi- tifs 152 à 157, et les corps de soupape 144 et 146 se soulèvent de leur siège. Un courant auxiliaire passe alors par la trajectoire 1349 133, 1399 141, 140, 142 vers le compteur à gaz 143.
Aucune explication plus détaillée n'est nécessaire pour com- prendre que la force avec laquelle la cloison 138 est soulevée par les tou- rillons 157 est proportionnelle à la différence de pression entre 4 et 50 Mais cette force doit également être proportionnelle à la différence de pression entre les espaces 139 et 140 qui se produit ainsi sur le diaphrag- me 141 et qui agit en même temps sur la cloison 138 parce que cette charge
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est en équilibre avec la force appliquée au tourillon 157 aussitôt qu'un é- tat d'équilibre s'établit., De cette façon, la différence de pression sur le diaphragme 3 est proportionnelle à celle sur le diaphragme 141.
On remarquera encore, de façon générale, que des dispositifs peu- vent être prévus qui empêchent des dégâts aux appareils quand le courant au- xiliaire ne se produit pas, qui empêchent donc en particulier une flexion exa- gérée des membranes par des butées et des pressions exagérées entre les corps et sièges de soupapes du fait qu'une de ces deux pièces cède quand on dépasse une pression déterminée. Des soupapes de ce dernier genre sont connus d'après le brevet allemand n 819.321.
REVENDICATIONS.
1.- Débitmètre dans lequel on effectue la mesure à l'aide du dé- bit d'un courant auxiliaire proportionnel au premier, caractérisé en ce qu'on prévoit pour le courant auxiliaire deux régulateurs de débits disposés en sé- rie (par exemple 18, 20 et 19, 21) et dans la conduite (16) entre ces deux régulateurs de débita un diaphragme (17) de manière que l'un des régulateurs de débit (18, 20) soit commandé par la différence de pression entre la pres- sion qui règne dans la conduite principale (1) en avant d'un diaphragme (3) qui y est disposé et la pression d'entrée effective du courant auxiliaire, et que l'autre régulateur de débit (19,21) soit commandé par la différence de pression qui existe entre la pression dans la conduite principale en ar- rière du diaphragme (3)
qui y est disposé et la pression effective de sortie du courant auxiliaire.
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FLOW METER.
The invention relates to flowmeters in which the measurement is carried out by means of the flow of an auxiliary current proportional to the first and its aim is to create a flowmeter which is distinguished by a high accuracy of the measurements: , in particular because it does not have any stuffing box or the like.
The drawing shows in each of Figures 1 to 5 an example of construction of the object of the invention schematically Figure 6 is a section along the line VI-VI of Figure 5 seen from above.
In the first construction example (Fig. 1), 1 represents the pipe also designated in the following as the main pipe, the flow rate of which is to be measured, and through which an agent moving in the direction of arrow 2. The pipe 1 carries a diaphragm 3 in front and behind which open on each side of the bifurcation pipes 4 or 5 which lead to a compartment 6 or 7 of a housing 8 subdivided in its middle by a wall 9. On the faces opposite to the wall 9, the compartments 6 or 7 are each closed by a membrane 10 or 11. The front walls 12 or 13 of the compartments each form, on the outside of the membranes 10 or 11, an additional compartment 14 or 15. The spaces 14 and 15 are interconnected by a pipe 16 provided with a diaphragm 17.
On the front wall 12 there is a valve seat 18 for a valve body 20 connected to the diaphragm 10 by the rod 22 which opens the valve 18, 20 when the diaphragm 10 bends outwards o On the other side is There is a valve seat 19 for a valve body 21 which rests on the diaphragm 11 and opens the valve 19, 21 as the diaphragm 11 bends inward. If the valve 18, 20 opens, the space 14 is connected to the line 24 from a fan 26; if, on the other side, the valve 19, 21
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opens, the space 15 is connected to a pipe 25 which terminates in the inlet pipe of a gas meter 27.
A pipe 28 runs from the outlet of the gas meter 27 and ends at the fan 26. In the pipe 28 there is a diaphragm 29 on both sides of which is connected a pressure difference gauge 30 of the U-shaped type. A corresponding meter 31 is connected on both sides of the diaphragm 3 to the main pipe 1.
In the operating mode described below, which will be returned in more detail below, it is assumed that the pressure in line 24 exceeds in all cases the pressure prevailing in the main line in front of diaphragm 3. , that is to say both in the case where a current passes through the pipe or not., and that, correspondingly, the pressure in the pipe 25 will be less than the pressure prevailing in the pipe. main pipe beyond diaphragm 3. If therefore no current passes in the main pipe, the pressures at 6 and 7 are the same as the pressures at 14 and 15 because these two spaces are joined by pipe 16 .
But the pressure in 6 or 7 must also be equal to the pressure in 14 or 15, because, in the event of removal in 14 or 15, the membrane 11 would be overloaded on the left side, the valve 19, 21 would open and remain open until the same pressure prevails between 7 and 15 and therefore also between 6 and 14. On the other hand, if a depression exists in 14 or 15, an overload of the membrane 10 would be exerted on the left side. che, valve 18, 20 would open and remain open until the same pressure prevails between 6 and 14 and therefore between 7 and 15. Therefore, as long as no current is flowing in the main line 1 , there is equal pressure at 15, 7, 6, and 14. If a current appears in the main line 1, the pressure rises at 6 and decreases at 7.
The valve 18, 20 as well as the valve 19, 21 open at the same time and this occurs as a result of the penetration of an auxiliary current through 24 and the flow of an auxiliary current. at 25, a state of equilibrium for which the pressure at 14 is equal to that at 6 and the pressure at 15 is equal to that which reigns at 7. At this moment, therefore, the pressure difference on both sides of diaphragm 3 ( spaces 6 and 7) is equal to the pressure difference on both sides of diaphragm 17 (spaces 14 and 15) and consequently the flow of the auxiliary current in 16 is always proportional to the flow in 1. The auxiliary current passes through the counter 27 and from there continue to fan 26.
We thus obtain for the auxiliary current a path closed on itself according to 26,24, 14, 16, 15,25, 27, 28, 26. Additional explanations are unnecessary because everything that is known to the Those skilled in the art of measuring partial currents apply to the auxiliary current.
By means of the communicating tube 31, the pressure difference of the moving medium in the main pipe 1 in the region of the diaphragm 3 is measured, and by means of the communicating tube 30, the pressure difference of the auxiliary stream in the conduct of the auxiliary current 28 in the area of the diaphragm 29. The two measuring devices 30 and 31 can therefore be calibrated to each other and also serve for the calibration of the gas metera The measuring device 30 could also be provided in the area of the diaphragm 17.
The flow of the auxiliary current is regulated here by two flow regulators arranged in series, 18, 20 and 19, 21, a diaphragm 17 being provided between them in the pipe 16 and the flow regulator 18, 20 is controlled by the difference of pressure existing between the pressure prevailing in the main pipe in front of the diaphragm 3, i.e. the pressure in space 6, and the effective inlet pressure of the auxiliary current, i.e. the pressure in the space 14 in which the pressure of the auxiliary stream introduced is lowered by the flow regulator 18, 20 to the pressure at which it acts on the membrane 10.
Likewise; the other flow regulator 19, 21 is controlled by the pressure difference which exists between the pressure which prevails in the main pipe behind the diaphragm 3, that is to say the pressure in the chamber 7 and the pressure effective output of the auxiliary current, i.e. the pressure prevailing in the chamber 15
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wherein the pressure of the auxiliary stream to be shunted is maintained by the flow regulator 19,21 at the value at which it acts on the membrane 11. The membranes 10 and 11, which form the control elements of the flow regulators 18, 20 or 19, 21, can be replaced by pistons which move in cylinders or also by annular scales.
Likewise, instead of the lift valves 18, 20 and 19, 21, which here form the flow rate regulators, one can use spools, which can be flat or piston. It is not necessary for the auxiliary current to pass through a closed circuit on itself; the auxiliary current can also lead to the open air after the gas meter 27 and the fan can suck from the outside. These remarks apply to the most frequent case in which there is a pressure greater than atmospheric pressure in line 1. In the case of pressures lower than atmospheric pressure, the flow meter 18,20 must suck in free air and the fan 26 must deliver in the open air.
In the construction example described, the surfaces of members 10 and 11 subjected to pressure are equal. It is therefore suitable under conditions for which an auxiliary stream is available having a pressure which in each case exceeds the pressure prevailing in the main pipe, without however the difference being too great.
The following construction example (Fig. 2) is recommended in the event that the pressure in the main pipe is significantly lower than that of the auxiliary current.
The bifurcation pipes 4 and 5 (Fig. 2) are in this case connected to compartments 40 and 41 which are closed by a membrane 42 or 43. The membranes 42 and 43 are coupled by a rod 44 or 45 to a membrane. brane 46- or 47 having a smaller diameter. The space 48 existing between the membranes 42 and 46 and the space 49 existing between the membranes 43 and 47 communicate with the outside air. The membrane 46 forms the wall of a space 50 limited vis-à-vis it by a front wall 52, and the membrane 47 forms the wall of a space 51 limited vis-à-vis it by a front wall 53.
As shown in Figo the diaphragm 46 carries a valve body 54 which serves to close an opening provided in the front wall 52, through which the space 50 is connected to a space 56 and the diaphragm 47 carries a valve body. 55 serving to close an opening provided in the front wall 53 through which the space 51 is placed in communication with a space 57. In the space 56 opens the supply line 58 of the auxiliary current; the conduct of the auxiliary current 59 emerges from the space 57 and terminates at the inlet pipe of a gas meter 60, the exhaust pipe of which opens out to the outside. The spaces 50 and 51 communicate by a pipe 61 which corresponds to the pipe 16 of the first example of construction, in which there is a diaphragm 62 corresponding to the diaphragm 17.
In front of the diaphragm 62 the pipe 61 passes like a heating coil 63 either directly around or through the main pipe 1, and beyond the diaphragm 62 it passes in the form of a cooling coil 64 to through a container 65 filled with a refrigerant.
For the mode of operation of the apparatus described in the following, it is assumed that the surface of the membrane 42 or 43 is n times greater than that of the membrane 46 or 47 and that the pressure in the supply line. mentation 58 exceeds in each case the pressure which prevails in the main pipe 1 in front of the diaphragm 3, therefore also in the event of current flow, by more than n times. It then follows, based on the considerations developed with regard to the first construction example, that, when no current passes in the main pipe, the pressure at 56 or 57 is n times greater than that at 40 or 41, that the valve bodies 54 and 55 close and therefore no current flows through the auxiliary current line.
It also follows correspondingly that when a current passes through the main pipe, an auxiliary current passes from 58 through 56, 50,61, 63, 61, 64, 61, 51, 57, 59 to the gas meter and that the auxiliary current flow is pro-. proportional to the flow rate in the main column 1. In the case where it is
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for measuring steam flows or the like, the heating coil 63 serves to bring the auxiliary current in front of the diaphragm 62 to the temperature of the moving medium, so that there also exists in the auxiliary current a corresponding viscosity to the viscosity of the vapor.
The cooling coil 64 then cools the auxiliary stream again so that it can be measured at the unit temperature in the gas meter.
Described herein is an exemplary construction in which the auxiliary stream has a significantly greater pressure than the circulating medium, where therefore the membranes 42 and 43 are larger than the membranes 46 and 47. But it is easy to determine. Conceive that if, conversely, one chooses the membranes 46 and 47 larger than the membranes 42 and 43, the apparatus is suitable for cases where the pressure of the auxiliary stream is lower than that of the circulating medium. The following can also be observed: the spaces 48 and 49 communicate here with the outside air.
However, the varying pressure of the atmosphere acts on membrane surfaces of different sizes and influences the accuracy of the measurements. This influence can be suppressed if the spaces 48 and 49 are closed to the outside and if they are made to communicate with a sufficiently large space in which the same pressure always prevails, for example 760 mm of mercury. If the membranes are replaced by pistons, these would be stepped pistons.
In the third example of construction (Fig. 3), the members 42 and 43 of the second example of construction are each replaced by a Bourdon tube 70 or 71 to the free end of which is attached a rod 72 or 73 which ends. at its other end to an arm 74 or 75 of a lever 74, 76 or 75, 77 whose other arm 76 or 77 is connected by a rod 78 or 79 to a membrane 80 or 81 which closes a space 82 or 83 84 and 85 show the valve bodies connected to the diaphragm 80 or 81. 86 shows the conduit which communicates the spaces 82 and 83 and 87 is a diaphragm therein. 88 shows the line for the auxiliary current which opens into 82, and 89 shows the line which communicates the space 83 with the inlet pipe of the gas meter 90.
In this case too, the influence of the variation in atmospheric pressure can be removed, for example by introducing the Bourdon tubes and the housings of the membranes, including the levers and the rods which belong to them, into a space at constant pressure.
Based on what has been said above, the operation of the apparatus does not need to be described. This construction example is advantageously suitable for very high pressures in the main line. But we recognize that this does not necessarily have to be the case because, by moving the pivot of the lever upwards, ¯ therefore by increasing the lever arms 74 or 75 to the detriment of the lever arms 76 or 77, we can easily reverse the effects of Bourdon tube forces vis-à-vis those of membranes.
In the fourth construction example (Fig. 4), the bifurcation conduits 4 and 5 open into the spaces 100 or 101 closed by membranes 102 or 103. The two membranes are each connected by a rod to a lever 105 which pivots around a fixed point 104. The pipe 4 also ends in a Bourdon tube, 106. The auxiliary current supply line 107 opens into a compartment 108 closed by a membrane 110 and communicating by a line 112 provided with a diaphragm 113 with a space 109 closed by a membrane 111. From the space 109, the auxiliary current discharge line 114 leads to gas meter 115. 116 shows a valve body connected to diaphragm 110 and 117, a valve body connected to diaphragm 111.
The two membranes 110 and 111 are connected by a double-arm lever 118, 119 to which a rod 120 is attached in the middle, the other end of which is connected to the free end of the Bourdon tube 106. The end - lower tee 119 of lever 118, 119 is connected by a rod 121 to the ex-
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free end of lever 1050
If first of all, there is pressure in the main line 1, but no current passes, the Bourdon tube 106 tends to expand and acts by the lever 118, 119 on the valve bodies 116 and 117 .
The valve body 117 cannot react to this pressure but, on the contrary, applies more strongly to its seat; on the other hand, the valve body 116 lowers from its seat and an auxiliary current passes from 107 into the space 108 and continues at 109. In this way, the membranes 110 and 111 are loaded so that they push back. the lever 118, 119 back against the pressure of the Bourdon tube until the valve body 116 blocks the line of the auxiliary current 107. A state of equilibrium reigns at this moment in which the pressure of the auxiliary stream on the membranes 110 and 111 is equal to the pressure obtained in the Bourdon tube, coming from the main pipe 1.
The pressure in spaces 108 and 109 has so far always been proportional to the pressure in the main pipe; owing to the fact that the pressures acting from 4 and 5 to 100 and 101 on the membranes 102 and 103 are in this case equal, the lever 101 and the rod 121 remain in this case in their starting position, and do not influence therefore not the phenomena described. If now a current appears in the main line 1, the pressure at 100 exceeds that at 101, the lever 105 therefore rotates counterclockwise under the action of the membrane 102 and the rod 121 rotates lever 118, 119 also counterclockwise.
In this way, the valve bodies 116 and 117 lift from their seats and the auxiliary current flows to the gas meter 115 through the path 107, 108, 112, 109 and 114. Because the lever 118, 119 has thus acquired a torque, which is proportional to the pressure difference in the main line forward and backward of diaphragm 3, and that the valves 116 and 117 have opened correspondingly at this time, the flow rate of the auxiliary current is proportional to the flow rate of the moving medium in the main pipe.
At the pivot point of lever 118, 119, no change occurred because the state of equilibrium of these levers ;, previously described, remained the same except for the pressures exerted in spaces 108 and 109 on membranes 110 and 111 have different sizes, but the sum has remained the same. The method of construction described offers the advantage that the pressures in the main pipe in front of and behind the diaphragm 3 no longer act individually. The pressure of the auxiliary current on its membranes 110 and 1119 but only acts as a pressure difference. This method of construction therefore has the advantage, for high pressures, of greater accuracy.
The pressure of the auxiliary current must in this case be sufficiently great so that its pressure on the membranes 110 and 111 can compress in their starting position the Bourdon tube in which the pressure of the main pipe prevails. It is still at note that for higher pressures, the membranes 102 and 103 and their housings can advantageously be replaced by an annular balance. In this case, the method of construction described is chosen because it represents the operation in a simpler way. Rod 121 is movable with its pivot point on lever 105, and rod 121 can be constructed so that its length can be easily changed.
In the construction example according to FIG. 5, it is used as in the example of FIG. 4 a Bourdon tube as pressure transformer. It is designated by 131 and it is connected to the main pipe 1 by a pipe 130. At the free end of the Bourdon tube is articulated a pressure rod 132, the free end of which is supported by the ma - niere shown in the drawing by means of a knife against the front wall of a cylindrical cap 133 into which the auxiliary current supply line 134 opens. This is mounted in such a way that it allows some play of the cap 133 in the axial direction. The cap 133 rests on the front wall 135 of a bellows cylinder 136
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instead of which it is also possible to use a tubular spring of great elasticity.
The bellows cylinder rests on a base 137 and is subdivided over half its height by a partition 138 into two spaces 1399 140.
The spaces 139, 140 are connected by a pipe in which there is a diaphragm 141. The auxiliary current exhaust line 142 leads from the lower space 140 to the gas meter 143. The upper end of the pipe 142 penetrates sufficiently into the space 140 and is constructed such that it forms the valve seat of a valve body 144 which rests below on the bulkhead 138. On the top face of the bulkhead 138 is hinged a rod 145 which carries above a valve body 146 which can cut off the communication between the space of the cap 133 and the space 139. The cap 133 is guided in the axial direction in a cylindrical guide 147.
This may extend far enough downward that, as shown in the drawing, it may prevent unwanted exaggerated expansion of the bellows cylinder 136. Guide 147 prevents lateral flexion of the cylinder at the side. bellows 136. The bifurcation pipes 4 and 5 open into the spaces 148 or 149 of a housing 150 subdivided by a membrane 151. The membrane 151 is hingedly connected by the rod 152 to the free end of a lever 153 rigidly disposed on a shaft 154 mounted on the housing 150 and which protrudes outward in known manner by means of an almost friction-free rubber seal. A lever 155, the free end of which branches off into a fork 156, rests rigidly on the shaft 154 at this point.
Each arm 156 is provided at its free end with a longitudinal slot into which a journal penetrates, which rests at the height of the bulkhead 138 on the bellows cylinder 136. To prevent damage to the valve seat 144, there can be provided below the journal 157 a stop which prevents too pronounced rotation of the lever 155 in the direction of clockwise. At the same time, the rod 145 may exhibit a little play in the axial direction with respect to the partition 138.
If there is first of all a pressure in line 1 without passing a current, the Bourdon tube 131 tends to expand and compresses the upper part of the bellows cylinder 136 by 132, 133 on itself. , 135; the lower part of the bellows cylinder does not change because the valve body 144 rests on 142. In contrast, the valve body 146 lifts from its seat and an auxiliary current flows from 134 through 133 to 139, and by 141 also towards 140. Under the pressure prevailing in 139, the upper part of the bellows cylinder 136 expands, and this until the valve body 146 comes to rest on its seat and the current leaving 134 is thus interrupted.
If, on the other hand, the pressure in line 1 decreases, and the Bourdon tube 131 contracts more or less ;, the lower part of the blow cylinder 136 expands so that everything above it from it rises and the valve body 144 rises from its seat so that the auxiliary current can flow from 140, and through 141 and also from 139 to 142, and this until the pressure in 139, 140 is still kept just in equilibrium with the pressure exerted by the Bourdon tube 131. The phenomena described so far are not influenced by the devices 148 to 157 because there is also the same pressure in 148 and 149. as long as no current passes at 1. If then a current appears at 1, the pressure at 148 exceeds that prevailing at 149 and the membrane 151 is pushed down.
As a result, the partition 138 is lifted by the devices 152 to 157, and the valve bodies 144 and 146 are lifted from their seats. An auxiliary current then passes through the path 1349 133, 1399 141, 140, 142 to the gas meter 143.
No more detailed explanation is needed to understand that the force with which the partition 138 is lifted by the journals 157 is proportional to the pressure difference between 4 and 50 But this force must also be proportional to the difference in pressure between the spaces 139 and 140 which thus occurs on the diaphragm 141 and which acts at the same time on the partition 138 because this load
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is in equilibrium with the force applied to journal 157 as soon as a state of equilibrium is established., In this way, the pressure difference on diaphragm 3 is proportional to that on diaphragm 141.
It will also be noted, in general, that devices can be provided which prevent damage to the apparatus when the auxiliary current does not occur, which therefore prevent in particular an exaggerated bending of the membranes by stops and stops. exaggerated pressures between the valve bodies and seats because one of these two parts gives way when a determined pressure is exceeded. Valves of the latter kind are known from German Patent No. 819,321.
CLAIMS.
1.- Flowmeter in which the measurement is carried out using the flow rate of an auxiliary current proportional to the first, characterized in that two flow regulators arranged in series are provided for the auxiliary current (for example 18, 20 and 19, 21) and in the pipe (16) between these two flow regulators has a diaphragm (17) so that one of the flow regulators (18, 20) is controlled by the pressure difference between the the pressure in the main line (1) in front of a diaphragm (3) therein and the effective inlet pressure of the auxiliary current, and the other flow regulator (19,21) is controlled by the pressure difference that exists between the pressure in the main pipe behind the diaphragm (3)
which is placed therein and the effective output pressure of the auxiliary current.