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"Débitmètre".
La présente invention est relative à un débitmètre constitue d'un corps dans lequel un canal est ménagé, d'un élément mobile pouvant se déplacer dans ce canal et d'un mê- canisma de lecture dont une partie mobile est reliéa cinêma- tiquement audit élément mobile.
Dans les débitmètres connus de ce genre l'élément mobile, par exemple un ludion, n'est soumis qu'à l'action du fluide, par exemple de l'eau.
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Des débitmètres connus consistent en un tube vertical, légèrement conique s'élargissant vers,le haut.
Dans ces débitmètres le ludion a un diamètre légèrement inférieur au diamtre de la base inférbure du cône tronqué renversé. Le passage libre pour le fluide est minimal quand le ludion occupe sa position inférieure.La position que le ludion occupe dans le tube est fonction du débit du fluide traversant le tube. Si le tube est transparent la position du ludion peut être vue à travers le tube. Une graduation sur ce tube permet alors de lire le débit indiqué par la position du ludion. Dans d'autres débitmètres du même genre le mouvement du ludion est transmis à une partie mobile, par exemple à une aiguille, d'un mécanisme de lecture.
Ces débitmètres fonctionnent à une pression constante mais à une section variable. Ils permettent la lecture de débits variant dans un rapport de 1 à 10.
D'autres débitmètres connus présentent un canal à section constante dans lequel se trouve un obstacle, par exemple un diaphragme, provoquant une perte de pression.
La différence entre la pression avant l'obstacle et la pression après l'obstacle est fonction du débit, cette différence de pressions est mesurée, Ces débitmètres permettent une lecture, avec une précision acceptable, de dêbits variant dans des rap- ports de 1 à 6, a moins que le diaphragme soit réglable ou remplaçable.
Un diaphragme réglable est cher et le remplacement d'un diaphragme demande beaucoup de temps, Le réglage ou le remplacement du diaphragme donne lieu à une autre constante de travail et donc à une autre échelle de lecture,
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Le débitmêtre selon l'invention donne des mesures satisfaisantes ou même excellentes pour des débits variant dans des rapports de 1 à 100 ou même dans des rapports de l à 1.000 sans qu'il ne soit nécessaire -de relier ou de remplacer un des éléments de l'instrument.
A cet effet, le débitmètre selon l'invention comporte un organe élastique exerçant une action sur l'élément mobile au moins pour certains débits.
Dans une forme de réalisation particulière de l'invention le canal susdit est à section variable.
Dans tous les débitmètres connus, surtout dans les débitmètres à section variable et à pression constante, le rapport entre la lecture et le débit réel dépend de la position du débitmètre.
Le débitmètre selon l'invention au contraire peut être réalisé dans lune forme d'exécution dans laquelle il donne une lecture qui est indépendante de sa position.
Dans une forme de réalisation de ce genre l'axe du canal présente la forme d'un arc de cercle.
Dans une forme de réalisation do l'invention appliquée de préférence l'élément mobile est un mandrin pivotant autour d' un axe.
Dans une forme de réalisation toute particulière l'organe élastique susdit est un ressort en spirale,
Dans une tome de réalisation très avantageuse de l'inventior une partie de l'organe élastique est en con- tact avec une paroi fixe du corps pour certains débits*
Dans une autre forme de réalisation de l'invention qui ne donne cependant pas une lecture indépendants de la
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position du débitmètre le canal est vertical, l'organe élastique soutenant l'élément mobile susdit,
Dans une forme de réalisation particulière de cette variante d'exécution le poids apparent de l'élément mobile, en position de repos sans débit,
est compense par la force exercée sui cet élément par l'organe élastique,
Dans une forme d'exécution toute particulière de cette variante l'organe élastique est un ressort prenant appui d'une part sur des saillies du canal en dehors du passage entre l'entrée et la sortie du canal et d'autre part sur une saillie d'une tige formant corps avec l'élément mobile,
D'autres détails et particularités de l'invention ressortiront de la description de deux fornes de réalisation d'un débitmètre selon l'invention, donnée ci-après à titre d'exemple non limitatif et avec référence aux dessins ci-an- nexés,
La figure 1 est une vue en plan d'un débitmètre selon l'invention.
La figure 2 est une vue en coupe selon la ligne 11-11 de la figure 1.
La figure 3 est une vue en coupe selon la ligne 111-111 de la figure 2.
La figure 4 est une vue en coupe selon la ligne
IV-IV de la figure 2.
La figure 5 est une vue en coupe verticale d'un autre débitmètre selon l'invention,
Dans les différentes figures les mêmes notations de référence désignent des éléments identiques.
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Le dêbitmètre représente aux figures 1 à 4 est essentiellement constitue d'un corps creux présentant un canal 1 à section variable, d'un mandrin 18 pouvant se déplacer dans ce canal et d'un ressort 3 exerçant une action sur ce mandrin 18. Un ensemble constitue du mandrin 18 et d'autres éléments qui seront encore décrits ci-après est équilibré statiquement sur un axe de rotation 17 qui sera également décrit ci-après,
Le cox-ps présente la forme d'une botte cylindrique est désigne dans son ensemble par la référence 4.
Ce corps 4 se compose essentiellement de deux pièces 5 et 6 en forme de cuvette, La pièce 5 est munie d'un couvercle 7 et la pièce 6 est munie d'un couvercle transparent 8, Un anneau 9 est maintenu entre les pièces 5 et 6,
Dans la surface supérieure de la cuvette renversée 5 est ménagée une cavité cylindrique 10 qui est entourée par un rebord relativement large 11, L'anneau 9 à section rectangulaire se trouve entre ce bord Il et le rebord qui est formé par le fond de la cuvette 6 dans lequel une cavité cylindrique 23 est ménagée.
Le diamètre extérieur de l'anneau 9 correspond au diamètre extérieur de la boite 4. L'anneau est par exemple en métal et peut être collé, soudé ou vissé avec joints au rebord 11 de la partie 5 et au fond de la partie 6.
Deux ouvertures 12 et 13 sont ménagées dans l'anneau 9, par exemple sur toute la hauteur de ce dernier, de sorte que l'anneau peut être constitué de deux parties. L'ouverture 12 forme l'entrée du fluide, tandis que l'ouverture 13 sert de sortie au fluide.
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A l'intérieur de l'enceinte délimitée par l'anneau 9 est placée une paroi 14 dont l'épaisseur est identique à l'épaisseur de l'anneau et dont la largeur est de l'ordre de la largeur de l'anneau.
La paroi 14 présente une partie 15 en forme d'un demi-cercle et une extrémité 16 pliée vers l'extérieur. L'ex- trémité 16 de la paroi 14 rejoint l'anneau 9 à côté de l'ouver- ture d'entrée 12 mais au delà de cette ouverture par rapport à la partie 15 en forme de demi-cercle. La disposition de la paroi 14 par rapport & l'anneau9 est telle que le canal 1 qui se présente entre l'anneau9 et la partie 15 de la paroi 14 s'élargisse lêgêrement à partir de l'ouverture d'entrée 12 pour avoir sa section la plus grande à hauteur de l'ouverture de sortie 13,
La longueur de la partie 15 de la paroi 14 est donc telle que l'extrémité de cette partie opposée à la partie 16 se trouve presqu'en face de l'ouverture de sortie 13.
Un mandrin 18 à section rectangulaire et solidaire d'un anneau mobile 19 est logé dans le canal 1. Ce mandrin 18 pivote sur un axe 17 qui traverse dans son milieu le fond de la cuvette renversée 5 entouré par le rebord 11 et le fond 22 de la cuvette' 6.
Le mandrin 18présente la forme d'une tête arrondie à l'avant et forme corps avec l'anneau mobile 19,L'épaisseur du mandrin 18 est identique à celle de l'anneau 19,cette épaisseur est légèrement inférieure à celle de l'anneau 9.
Le mandrin 18 est assymétrique par rapport a l'anneau mobile 19. La largeur du mandrin 18 là où ce dernier est attaché à l'anneau mobile 2 est à peu près égale à la largeur du canal 1 à hauteur de l'ouverture 12, donc la où le canal 1 est le moins large,
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L'anneau mobile 19 a une section constante et présente la forme d'un demi-cercle. L'anneau mobile 19 est parallèle à l'anneau 9. La longueur du mandrin 18 le long de l'anneau 9 peut être plus grande que la longueur de ce Mandrin le long de la partie 15 de la paroi 14, L'espace qui demeure libre entre l'anneau mobile 19 et la partie 15 de la paroi 14 est à hauteur constante mais va en s'élargissant vers l'ouverture de sortie 13.
L'cx- trêmit6 de l'anneau mobile 19 opposée au mandrin 18 est pro- longée en forme de coude.
Cette partie prolongée est fixée sur l'axe 17 et s'étend au delà de cet axe, La partie 20 repose, quand le mandrin est en position de repos, donc pour un débit O, contre une extrémité de la partie 15 de la paroi 14. Sur la partie 20 est fixée une partie 21 en forme de demi-cercle formant le contrepoids du mandrin pour l'équilibrage statique de l'ensemble mobile. La hauteur de cette partie 21 est su- périeure à celle de l'anneau mobile 19 et du mandrin 18.
Cette partie 21 se trouve partiellement dans la cavité cylindrique 10 ménagée dans le fond de la cuvette 5 et dans la cavité 23 ménagée dans le fond de la cuvette 6. L'ensemble formé par le mandrin 18 et par les parties 20 et 21 a son centre de gravité sur l'axe 17 et est donc en équilibresta- tique. La position du débitmètre n'influence donc pas le mesurage,
Comme les cuvettes 5 et 6 sont fixées, par exemple par joints et vis ou par collage ou par soudure, 5 l'anneau
9 et à la paroi 14, le canal 1 est fermé vers le haut at vers le bas et ne communique avec l'extérieur que par l'ouverture
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d'entrée 12 et par une ouverture a proximité de la sortie 13.
L'axe 17 est porté par le couvercle 7 et traverse le fond des cuvettes 5 et 6. Dans ces fonds l'axe tourne dans des paliers 24. Ces paliers ne doivent pas être étanches, vu que la boite 4 est complètement remplie de fluide,
Dans l'espace cylindrique 25 ménagé dans la cuvette renversée 5 est logé un ressort 3. Ce ressort en spirale est fixe d'une part à l'axe 17 et d'autre part à une saillie 26 de la cuvette 5. Pour un débit zéro le ressort est com- plètement détendu,
Sur la partie supérieure de l'axe 17,donc dans le creux 27 de la cuvette 6, est fixée une aiguille 28. Le @ creux 27 est ferme par un couvercle 8 en verre qui peut être rapidement remplacé.
Le diamètre inférieur de la paroi cylindrique de la cuvette' 6 devient à partir d'une certaine hauteur brusquement plus grand, le diamètre extérjeur de cette paroi restant inchangé. La partie supérieure de la partie plus étroite de la paroi cylindrique de la cuvette 6 est taraudée en 29. La paroi cylindrique présente ainsi un rebord sur lequel sont superposés une rondelle élastique 30, le couvercle en verre 8 et une rondelle élastique 31, ces éléments étant pres- s6s l'un sur l'autre par l'anneau 32 qui est vissé dans la partie taraudée 29 de la paroi de la cuvette 6. Il va de soi que l'anneau 32 peut facilement être dévissé et que les ron- delles 30 et 31 et le couvercle 8 en verre peuvent facilement être remplacés. Sur le couvercle 8 ou a fond de la cuvette
27 est gravée* une échelle de lecture.
Les espaces 25, 27, 10 et 23 sont remplis de liquide.
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Lorsque le mandrin 18 se trouve dans la position de repos, représentée en traits continus à la figure 3, il n'y a pratique.ment pas de passage libre pour le liquide, le mandrin 18 obturant presque complètement le canal 1 à proximité de l'ouverture d'entrée 12, Lorsque le liquide entre à un certain débit dans le canal l à travers l'ouverture 12, le liquide exerce une pression sur le mandrin 18 et ce dernier se déplace en sollicitant le ressort 3.
A cause du déplacement du mandrin, la section de passage libre pour le liquide augmente, la section étant variable dans le canal 1. La position du mandrin représenta en traits pointillés à la figure 3 est la position limite du mandrin correspondant au maximum de débit mesurable.
Une saillie 33 constitue un arrêt pour la partie 20 formant corps avec le mandrin 18.
Le ressort 3 exerce sur l'axe 17 un effort pro- portionnel au déplacement angulaire de l'axe, donc au dé- placement du mandrin, aussi longtemps que le ressort 3 n'est en contact avec une paroi de l'anneau9 ou un autre obstacle.
Le débitmètre est donc 5 section variable et à pression variable. Vu que le mandrin est équilibré statiquement et à condition que le ressort ne vient pas en contact avec un obstacle, le déplacement du mandrin 18 et par conséquent de l'aiguille 28 est pratiquement proportionnel au débit à, partir d'un débit nul jusqu'au débit maximal.
Lorsque le mandrin a parcouru une partie de sa course à partir du débit minimal jusqu'au débit maximal,
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le ressort 3 dont une extrémité est fixée à l'axe 17 tournant avec le mandrin 18 vient en contact avec la paroi verticale dirigée vers le bas de la cuvette renversée 5.
A partir de cette position intermédiaire du mandrin 18 jusqu'p la position du mandrin correspondant au débit maximal du fluide, la surface du ressort 3 qui vient en contact avec la paroi verticale susdite devient de plus en plus grande, de sorte que la longueur de la partie active du ressort diminue. En effet, la partie du ressort en contact avec la paroi susdite ne joue plus de rôle actif.
Entre le débit minimal et le débic correspondant à la position du mandrin quand le ressort commence à toucher la paroi verticale de la cuvette renversée 5, la position du mandrin et par conséquent la position de l'axe 17 et celle de l'aiguille 28 sont déterminées d'une part par le débit et d'autre part par la force exercée par le ressort complet. Ceci détermine une première échelle de lecture.
Entre le débit correspondant à la position du mandrin quand le ressort commence à toucher la paroi verticale de la cuvette renversée 5 et le débit maximal, la position du mandrin et par conséquent la position de l'axe 27 et celle de l'aiguille 28 sont déterminées d'une part par le débit et d'autre part par la force exercée par la partie active du ressort, c.-A-d, par la partie du ressort qui n'est pas en contact avec la paroi verticale susdits. Ceci détermine une seconde echelle de lecture, L'échelle de lecture n'est donc pas la même pour les débits faibles que pour les débits forts, ce qui per-
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met une lecture très précise des faibles débits par rapport au débit maximum.
Le débitmètre représenté A la figure 5 est essentiellement constitué d'un corps creux 34. Ce corps a .la forme d'un cône tronqué renversé et présente par conséquent un canal 39 à section variable augmentant à partir du bas vers le haut. Sur la partie inférieure 35 du corps 34 est fixée une pièce de raccordement 40 formant entres pour le liquide. Sur la partie supérieure du corps 34 est également fixée une pièce de raccordement 41 formant sortie pour le liquide, Le liquide entre donc dans le corps 34 suivant la flèche 37 et sort de ce corps suivant la flache 38.
La pièce de raccordement 41 détermine avec sa partie supé- rieure 42 une enceinte 43 qui est en dehors du circuit du fluide mais qui est tout de même en communication avec l'in- térieur du corps 34 par l'ouverture 44 ménagée dans la plaque
45 délimitant en bas l'enceinte 43. Cette plaque 45 fait partie de la pièce de raccordement 41.
Un organe mobile 36 solidaire de la tige 46 forme ludion. La tige 46 présente a sa partie supérieure des saillies 47, par exemple en forme d'un disque solidaire de la tige.
Un ressort 48 qui prend appui sur la plaque 45, qui fait par- tie de la pièce de raccordement 41 et est par conséquent solidaire du corps 34, soutient la tige 46 qui cet solidaire du ludion 36. La force exercée par le ressort 48 sur la tige 46 et par conséquent indirectement sur le ludion 36 compense exactement le poids apparent du ludion et des pièces solidaires de ce dernier, donc de la tige 46 et de la saillie 47. CO poids apparent est évidemment égal au poids réel diminué
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du poids du liquide déplace, Un débit très faible de fluide dans le sens des bêches 37 et 38 sera suffisant pour donner des lectures convenables.
Lors du mouvement ascendant du ludion 36 et par conséquent de la tige 46 et des saillies 47 le ressort 48 se détend. La position des saillies correspondant à un ressort 48 complètement détendu a été dessinée en pointillé et d signée par la référence 49. Le ludion 36, la tige 46 et les saillies 47 peuvent cependant continuer leur mouvement ascendant au delà de la position 49 des saillies 47 et bien jusqu'à ce que les saillies 47 atteignent l'autre position indiquée en pointillé et désignée par la référence 50.
Le débitmètre fonctionnant de cette façon est à section variable et également à pression variable, tout au moins entre la position inférieure des saillies 47 et la po- sition 49 de ces saillies.
Toutefois, si le ressort 48 est rendu solidaire de la plaque 45 et des saillies 47 de la tige il est détendu entre la position inférieure des saillies 47 et la position indiquée en 49 et il est soumis à une traction entre les positions 49 et 50 des saillies, de sorte que le ressort
48 travaille à la compression entre la position inférieure des saillies 47 et la position 49 de ces dernières, donc pour les débits faibles,et à la traction entre les positions
49 et 50 des saillies, donc pour les grands débita. Le débitmètre est alors à section variable et à pression variable pour tous les débits qu'il mesure,
L'invention n'est évidemment nullement limitée aux formes d'exécution décrites ci-avent et bien de modifica-
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tions peuvent y être apportées,
notamment quant à la forme, au nombre, à la composition et à la disposition des éléments intervenant dans sa réalisation sans sortir du cadre de la présente demande de brevet.
C'est ainsi, par exemple, que le ressort unique peut être remplacé par deux ou plusieurs ressorts intervenant lors de parties différentes de la course du mandrin ou du ludien Le mandrin peut Être remplace par un autre élément mobile,
Dans le debitmètre vertical le ressort et la tige peuvent êgalement être situes en bas.
REVENDICATIONS.