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La présente invention système AndréSQUARCIONI et Martial MUGER est relative à des moyens en vue de l'amélioration de la précision des me- sures,de la sensibilité et de la diminution des efforts sur les pivotages dans les compteurs à turbine en général et en particulier de ceux compor- tant deux hélices concentriques et coaxiales.
La figure 1 représente un compteur d'eau à deux hélices con- centriques et coaxiales. L'eau entré par la tubulure 1 et est dirigée par le convergent 2 sur les pales de l'hélice intérieure 3. Le courant d'eau est divisé par les aubes fixes 4 en filets parallèles à l'axe de ro- tation de l'hélioeo A la sortie de l'hélice intérieure un déflecteur 5 muni ou non d'aubes fixes 6 inverse le courant d'eau et le dirige en fi- lets parallèles sur les pales de l'hélice extérieure 7. Les pales 7 et les pales 3 sont l'une au pas à droite et l'autre au pas à gauche.
A la sortie de l'hélice extérieure le courant d'eau est divisé en filets parallèles à l'axe de rotation par les aubes fixes 8 pour être ensuite évacué par la tubulure de sortie 10.
Les aubes fixes 4 solidaires du convergent 2 supportent une pièce centrale 11 dans laquelle se fixe le pivot inférieur de la turbine.
Les aubes fixes 8 solidaires du convergent 2 supportant le tu- be fixe 9 dont le rôle est de définir une section de passage sur l'hélice extérieure égale à la section de passage sur l'hélice intérieure.
La perte de charge créée par les obstacles constitués par la section droite des pales d'hélice 3 et 7 et des aubes fixes 6, ainsi que les frottements sur les surfaces fixés ou mobiles 3 , 5 , 7, 12 , 13, 14, 15 font qu'il existe une différence de pression de chaque côté de l'espace annulaire 16 situé entre l'entrée de l'hélice intérieure et la sortie de l'hélice extérieure.
Cette différence de pression produit a) une fuite importante fonction de la hauteur de l'espace 16 d'où des erreurs de comptages inadmissibles et une perte de sensibilité du compteur. b) une poussée axiale sur la turbine provoquant une usure très rapide des pivotages d'où un manque de fidélité du compteur au fur et à me- sure de l'usure des pivotages par suite de la variation de hauteur de l'es- pace 16.
La présente invention concerne différentes solutions pour ob- vier à ces inconvénients. Les moyens employés consistent en la combinai- son de la chambre de sortie de la 2 ème hélice avec un système divergent des- tiné à faire la récupération de pression en vue de l'annulation ou de la diminution très importante de la différence de pression de chaque côté de l'espace mettant en communication la!section d'entrée et la section de sortie de la turbine.
Les figures 2 à 11 représentent à titre d'exemples non limita- tifs de l'invention diverses variantes de l'utilisation du moyen de l'in- vention.
Sur la fig. 2 on a représenté une turbine comportant une héli- ce intérieure 3 ayant un nombre "n" de pales au pas "P" et une hauteur "H" et une hélice extérieure 7' ayant un:nombre "n" de pales au pas "p" et une hauteur "h" de telle manière que les'surfaces exposées au frottement de l'eau ainsi que celles constituant un obstacle au passage de l'eau soient égales tant pour celles relatives à l'hélice intérieure que pour celles con- qernant l'hélice extérieure.
Il résulte de cette conception que la vitesse de l'eau dans la section "s" de l'hélice intérieure est différente de celle dans la section "S" de l'hélice extérieure.
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Si l'on choisit convenablement la valeur de n, n' , P, p, H, h, s, S , on peut obtenir une différence de vitesse de chaque cote de l'espace 16 qui, si elle est dans. le sens convenable compense la presque totalité de la perte de charge due aux obstacles et aux frottements que 1' eau. rencontre pendant son parcours à travers la turbine( théorème de Bernouilli , cône divergent récupérateur d'énergie des Venturi)
On voit due si la section "S" est plus grande que la section "s" il y a évidemment diminution de vitesse côté sortie, donc effet Bernouilli, le divergent dans ce cas étant réalisé par un profil convenable du réflecteur 5'.
La figure 3 est une variante pouvant se combiner ou non avec celle décrite ci-dessus dans laquelle .sa. crée la perte de vitesse de l' eau à la hauteur de l'espace 16 cote sortie de l' hélice extérieure à 1' aide d'une partie conique divergente 18 sur le tube 17 séparant les deux hélices de la turbine
La figure 4. est une autre variante pouvent entrer en comoinai- son avec celle représentée sur les figs. 2 et 3.
La partie conique divergen- te 20 étant réalisée sur la face intérieure du tube 9. Dans cette variante, pour faciliter la réalisation des pièces qui doivent offrir à l' eau en mouvement des surfaces polies de diminuer les frottements, on ne rend pas solidaires l'un del'autre les aubesfixes 8' et le tube 9' ce qui permet l'usinage du cône 20.
La figure 5 représenté une autre fagon d' agir sur la différence de section de passage à l'entrée de l' hélice intérieure et à la sortie de l' hélice extérieures on choisit le diamètre d' plus petit que le diamètre D et le diamètre dl plus grand que le diamètre Dl ceci indépendamment. ou simultanément.
La figure 6 est une coupe xv figure 2) du corps de la boite de mesure du compteur. Cette figure 6 montra une réalisation dans laquelle est créée une différence de vitesse entre1' entrée et la sortie de la turbine à l'aide des aubes fixes4' et 8 ' lesquellesont une section droi- te plus grande pour le s aubes fixes 4' que celle des aube fixes s 8' , du fait que leur nombre est plus grand et leur épaisseur plus forte. Cette disposition réalise bien la différence de section de Bernouilli dans le sens convenable, c' est-à-dire section à la sortie plus grande qu'à 1' entrée.
La figure 7 montre également la coupe xy ( figo2 ) du corps de la boite de mesure du compteur ( vue par-dessus) mais elle montre une disposition particulière des aubes fixes, qui a pour but d'éliminer les vibrations( source d' usure des-pivotages) qu'elles pourraient causer si leur nombre est égal à celui des pales de l' hélice correspondante.
La figure 8 est la coupe xy de la fig. 2 vue par-dessous et montre une disposition particulière des aubes fixes 6' du réflecteur 5' ayant également pour but d'éliminer les vibrations qu'elles peuvent causer si ellessont en nombre égal au nombre des palesde l' hélice intérieure ou de l' hélice extérieure ou des deux hélices.
La figure 9 représente une disposition particulière de l' espace annulaire 16 dans laquelle l'usure du pivot n' a que peu de influence sur la variation de la fuiteo En effet, dans cette solution le convergent 2' recouvre sans frottement la base du tube 17' avec un jeu faible mais toutefois suffisant pour avoir un bon fonctionnement du compteur( 0,5mm environ), La perte de charge créée par cette chicane reste sensiblement constante pour de faibles variations de hauteur de l'espace 16. Cette action de la chicane peut être complétée en disposant la base du. tube 9" au-dessus du plan contenant 1' espace 16 ceci dans le but de réaliser une augmentation de section à la sortie d' après le principe de 1' invention.
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La figure 10 qui se combine au choix avec une ou plusieurs des solutions précédentes, est une disposition particulière permettant le cas échéant de rendre égale la surface de frottement de l'eau côté héli- ce extérieure à la surface de frottement côté intérieure dans le cas où les proportions des dimensions du compteur ne permettraient pas d' obtenir cette égalité avec la disposition de la fig. 2. Pour cela on ajoute à la turbine le tube 21 autour de l' hélice extérieure, ce tube pouvant avoir ou non la même hauteur que les pales de l' hélice qu'il recouvre et on échancre le tube 9''' pour y laisser tourner librement ce tube 21.
La fig. il est une variante de construction semblable à celle de la fig. 10, et que l'on peut utiliser dans le cas où les dimensions du compteur nécessiteraient une réduction des surfaces frottantes de l' hélios intérieure par rapport aux surfaces frottantes de l' hélice extérieure.
Dans cette construction la hauteur du tube 17 est intermédiaire entre la hauteur de l' hélice intérieure et la hauteur de l' hélice extérieure. Dans ce cas l'espace annulaire 16 se trouve au-dessus de la section de entrée 22 de la turbine intérieure. Cette figure montre d'une façon claire la combinaison avec la variante des figures 2 et 3 et sur -laquelle on voit très nettement les cônes divergents 19' et'20' réalisant l'effet Bernouilli.
On ne sort pas du domaine de l'invention si on associe 2 ou plusieurs sortions décrites ci-dessus et si l'on emploie des moyens équivalents pour obtenir le même effet Bernouilli par la combinaison de la chambre de sortie de l' hélice extérieure avec un système divergent destiné à faire la récupération de pression en vue de l'annulation ou de la diminution très importante de la différence de pression de chaque côté de l' espac mettant en communication la section d' entrée et la section de sortie de la turbine. En particulier l'invention s'applique de la même manière si l' entrée de l'eau se fait par l' hélice extérieure.
Dans ce cas tous les dispositifs divergents doivent être appliqués à l' hélice intérieure qui se trouve côté sortie. Egalement la combinaison des divergents avec l' hélice de sortie peut être appliquée à un compteur qui aurait ses deux hélices coaxiales mais dans le prolongement l'une de l'autre au lieur d'être concentriques. L' invention-peut être également appliquée à une turbine n'ayant qu'une seule hélice en combinant la sortie avec un système divergent toujours dans le but d' obtenir le même effet.
REVENDICATIONS.
I . - Compteur de liquide à turbine à deux hélicesconcentriques et coaxiales, ayant un plan de communication entre le flux de sortie dans l' une des hélices de la turbine et le flux d' entrée dans l'autre hélice, créant ainsi une fuite, caractérisé en ce qu'il comporte en amont du plan de fuite, côté sortie du flux de la turbine, une section plus grande que la section en amont du plan de fuite côté entrée du flux dans la turbine ou une section allant en s'élargissant.
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The present invention of the AndréSQUARCIONI and Martial MUGER system relates to means with a view to improving the precision of the measurements, the sensitivity and the reduction of the forces on the swivels in turbine meters in general and in particular of those comprising two concentric and coaxial helices.
Figure 1 shows a water meter with two concentric and coaxial propellers. The water entered by the pipe 1 and is directed by the convergent 2 on the blades of the internal propeller 3. The water flow is divided by the fixed vanes 4 in streams parallel to the axis of rotation of the 'helioeo At the outlet of the inner propeller, a deflector 5 with or without fixed vanes 6 reverses the flow of water and directs it in parallel threads on the blades of the outer propeller 7. The blades 7 and blades 3 are one at the right pitch and the other at the left pitch.
At the outlet of the external propeller, the stream of water is divided into streams parallel to the axis of rotation by the fixed vanes 8 to be then discharged through the outlet pipe 10.
The fixed vanes 4 integral with the convergent 2 support a central part 11 in which the lower pivot of the turbine is fixed.
The fixed blades 8 integral with the convergent 2 supporting the fixed tube 9, the role of which is to define a passage section on the outer propeller equal to the passage section on the internal propeller.
The pressure drop created by the obstacles formed by the cross section of the propeller blades 3 and 7 and the fixed blades 6, as well as the friction on the fixed or moving surfaces 3, 5, 7, 12, 13, 14, 15 cause there to be a pressure difference on each side of the annular space 16 located between the inlet of the inner propeller and the outlet of the outer propeller.
This pressure difference produces a) a large leak depending on the height of the space 16, hence inadmissible counting errors and a loss of sensitivity of the meter. b) axial thrust on the turbine causing very rapid wear of the swivels resulting in a lack of fidelity of the meter as the swiveling wear is measured as a result of the variation in height of the space 16.
The present invention relates to various solutions for overcoming these drawbacks. The means employed consist in combining the outlet chamber of the 2 nd propeller with a divergent system intended to recover the pressure with a view to canceling or greatly reducing the pressure difference of each side of the space communicating the inlet section and the outlet section of the turbine.
FIGS. 2 to 11 represent, by way of non-limiting examples of the invention, various variants of the use of the means of the invention.
In fig. 2 there is shown a turbine comprising an inner propeller 3 having a number "n" of blades at the pitch "P" and a height "H" and an outer propeller 7 'having a: number "n" of blades at the pitch " p "and a height" h "in such a way that the surfaces exposed to the friction of the water as well as those constituting an obstacle to the passage of water are equal both for those relating to the internal propeller and for those con- qernant the outer propeller.
It follows from this design that the water speed in section "s" of the inner propeller is different from that in section "S" of the outer propeller.
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If we choose the value of n, n ', P, p, H, h, s, S suitably, we can obtain a speed difference of each dimension of space 16 which, if it is in. the proper direction compensates for almost all of the pressure drop due to obstacles and friction with water. encounter during its journey through the turbine (Bernouilli's theorem, divergent cone recovering energy from the Venturi)
It can be seen that if the section "S" is greater than the section "s" there is obviously a reduction in speed on the output side, therefore the Bernouilli effect, the divergence in this case being produced by a suitable profile of the reflector 5 '.
FIG. 3 is a variant which may or may not be combined with that described above in which .sa. creates the loss of speed of the water at the height of the space 16 side exit of the outer propeller by means of a divergent conical part 18 on the tube 17 separating the two propellers of the turbine
FIG. 4 is another variant that can come into conjunction with that shown in FIGS. 2 and 3.
The divergent conical part 20 being produced on the inner face of the tube 9. In this variant, to facilitate the production of parts which must offer the moving water polished surfaces to reduce friction, the 'one of the other the fixed vanes 8' and the tube 9 'which allows the machining of the cone 20.
FIG. 5 shows another way of acting on the difference in passage section at the inlet of the inner propeller and at the outlet of the outer propeller, the diameter of smaller than the diameter D and the diameter is chosen. dl larger than the diameter Dl this independently. or simultaneously.
Figure 6 is a section xv figure 2) of the body of the meter measurement box. This figure 6 shows an embodiment in which a speed difference is created between the inlet and the outlet of the turbine by means of the fixed vanes 4 'and 8' which have a larger right section for the fixed vanes 4 'than that of the fixed blades s 8 ', due to the fact that their number is greater and their thickness greater. This arrangement does realize the difference in Bernouilli section in the proper sense, that is to say section at the outlet larger than at the inlet.
Figure 7 also shows the xy section (figo2) of the body of the meter measurement box (view from above) but it shows a particular arrangement of the fixed vanes, which aims to eliminate vibrations (source of wear des-swivels) that they could cause if their number is equal to that of the blades of the corresponding propeller.
FIG. 8 is the xy section of FIG. 2 seen from below and shows a particular arrangement of the fixed vanes 6 'of the reflector 5' also having the aim of eliminating the vibrations which they can cause if they are in number equal to the number of the blades of the internal propeller or of the outer propeller or both propellers.
FIG. 9 represents a particular arrangement of the annular space 16 in which the wear of the pivot has little influence on the variation of the leakage. Indeed, in this solution the convergent 2 'covers the base of the tube without friction. 17 'with a small clearance but however sufficient to have a good functioning of the meter (approximately 0.5mm), The pressure drop created by this baffle remains appreciably constant for small variations in height of the space 16. This action of the baffle can be completed by arranging the base of the. tube 9 "above the plane containing the space 16 in order to achieve an increase in section at the outlet according to the principle of the invention.
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FIG. 10, which can be combined as desired with one or more of the preceding solutions, is a particular arrangement making it possible, if necessary, to make the friction surface of the water on the external propeller side equal to the friction surface on the internal side in the case of FIG. where the proportions of the dimensions of the meter would not make it possible to obtain this equality with the arrangement of FIG. 2. To do this, tube 21 is added to the turbine around the outer propeller, this tube may or may not have the same height as the blades of the propeller that it covers, and the 9 '' tube is notched for y. let this tube rotate freely 21.
Fig. it is a variant of construction similar to that of FIG. 10, and which can be used in the event that the dimensions of the meter would require a reduction in the friction surfaces of the inner propeller relative to the friction surfaces of the outer propeller.
In this construction, the height of the tube 17 is intermediate between the height of the inner helix and the height of the outer helix. In this case the annular space 16 is located above the inlet section 22 of the internal turbine. This figure clearly shows the combination with the variant of Figures 2 and 3 and on -laquelle the divergent cones 19 'and' 20 'can be seen very clearly, producing the Bernouilli effect.
We do not depart from the scope of the invention if we associate 2 or more outputs described above and if we use equivalent means to obtain the same Bernouilli effect by the combination of the outlet chamber of the external propeller with a divergent system intended to recover the pressure with a view to canceling or greatly reducing the pressure difference on each side of the space, placing the inlet section and the outlet section of the turbine in communication. . In particular, the invention applies in the same way if the entry of water is via the external propeller.
In this case all divergent devices must be applied to the inner propeller which is on the output side. Also the combination of the diverging with the output helix can be applied to a counter which would have its two helices coaxial but in the extension of each other to the linker to be concentric. The invention can also be applied to a turbine having only one propeller by combining the output with a divergent system always in order to obtain the same effect.
CLAIMS.
I. - Turbine liquid meter with two concentric and coaxial propellers, having a plane of communication between the outlet flow in one of the propellers of the turbine and the inlet flow in the other propeller, thus creating a leak, characterized by which it comprises upstream of the leakage plane, on the outlet side of the flow of the turbine, a section larger than the section upstream of the leakage plane on the inlet side of the flow in the turbine or a section which widens.