Appareil destiné à être intercalé dans une conduite pour donner, au passage d'un fluide dans cette conduite, une indication qui dépende de la valeur du débit et qui soit fonction d'une autre propriété de ce fluide. L'invention -a pour objet un appareil des tiné à être intercalé dans une conduite pour donner, au passage d'un fluide dans cette,con- duite, une indication qui dépende de la valeur du débit et qui soit fonction d'une autre pro priété ,de ce fluide,
cette autre propriété étant intégrée en fonction du temps par un organe commandé par le débit, qui agit par l'inter- rnédiaire d'un obturateur indépendant du ro binet de réglage @de l'écoulement du fluide, mais dont l'ouverture dépend du débit.
Il .existe déjà de nombreux appareils per- mettant de mesureer le .débit -d'un fluide,. Si celui-ci comporte une qualité variable, teille que sa, température, sa concentration en un certain corps dissous,, sa pression, etc.,
on peut avoir à tenir compte simultanément de cette .seconde variable. Par exemple, pour éva luer le prix d'un service d'eau chaude, il faut qu'on détermine à quelle quantité d'eau à température contractuelle, par exemple 70 , correspond la quantité d'eau fournie effecti vement à une température réelle qui est va riable entre,certaines limites,.
Dans un tel cars, on peut mêmeavoir à faire vaaier pour tenir compte du fait que pour.beaulcoup d'usages, un litre d'eau très chaude est plus utile que deux litres d'eau tiède, même si la quantité de calories fournie est la même.
Die même, on peut fournir de l'air sous. pression et avoir à tenir -compte de la pression quand celle-ci n'est pas constante; on peut aussi fournir une solution d'un certain sel et avoir à tenir compte de sa densité ou de sa, concen- tration, -etc.
Particulièrement, on a réalisé déjà de nombreux appareils dans lesquels une sorte de compteur de débit comporte un mécanisme additionnel tenant compte de la seconde quan- tité à apprécier, par exemple la température. Pratiquement ces appareils,
qui possèdent une roue à ailettes ou un jeu de pistons déplacés Par .le passage du fluide, comportent des. cau ses d'erreur, par suite de leur faible sensibi lité, de leur inertie; enfin, ils sont sujets, sur tout ceux à pistons, à la formation de poches de vapeur qui faussent les mesures.
D'autres appareils ont été dérivés des compteurs de chaileur utilisés pour la mesure de la chaleur fournie dans un chauffage cen tral. Ce sont à proprement parler des appa,- reils qui déterminent l'excès de la températune moyenne des radiateurs .sur la température des locaux chauffés, et en effectuent l'i.nté- gration dans le temps. Ces appareils sont de deux -types:
ou bien ils sont électriques et comportent un coulomb-mètre actionné par le courant électrique fourni par des couples thermoélectriques ou débité par une pile dans des résistances va=riables avec la température, ou bien ils comportent un récipient tubulaire contenant un liquide volatil qui s'évapore sous l'action de la chal=eur.
Pour ces appareils, on admet à priori que la mesure qu'ils indiquent est proportionnelle au produit du volume d'eau qui a traversé l'appareil par la température moyenne de cette eau, c'est-à-dire la mesure recherchée.
Mais ces appareils comportent deux causes d'erreur très importantes.
La première est qu'ils exigent un débit constant, puisqu'ils intègrent exclusivement la température; le débit doit donc rentrer dans la constante de l'appareil. On est alors obligé d'employer ces appareils pour mesurer le débit d'un seul .robinet toujours grand ou- vert. On ne peut donc en faire usage sur une conduite desservant plusieurs robinets, comme c'est le cas. des salles de bains..
La seconde cause d'erreur est plus com plexe: elle est due au fait que l'appareil est actionné par la température de l'appareil lui même; donc, quand le débit cesse, comme l'ap pareil reste chaud, il continue à compter.
La fig. 1 précise cette cause d'erreur: on y a. tracé, en prenant en abscisses les temps en minutes et en ordonnées les températures en degrés C, la courbe des températures succes- sives de l'appareil, supposé installé sur une conduite alimentée en eau à température oons- tinte (70 " par exemple).
Admettant que la température de l'appareil, débit fermé, re- de@scende à 20 , celle-ci s'élève presque instan- tanément quand on ouvre le robinet de a à b si on ferme le robinet au bout de deux ou trois minutes, le débit s'arrête et la tempé- nature redescend lentement suivant la courbe bc asymptotique à,
l'horizontale d'ordonnée 20.
Si on laisse l'eau eou'ler pendant par exemple une vingtaine de minutes, la tempé rature se maintient à, 7 0 de b à d, et le re froidissement se fait ensuite suivant la, courbe df pratiquement identique à la, courbe bc, transportée Parallèlement à l'axe des x.
Les débits réels sont donc représentés par les surfaces OabBO = 111 et OabdDO <I>= N,</I> tandis que la mesure sera, proportionnelle<B>à</B> ces mêmes surfaces augmentées -de=s surfaces F@ eCB ou<I>d f</I> FD <I>- H.</I>
On mesure donc, soit M + H, soit N -j- H, au lieu de M ou N, -et il est impossible de, compenser cette erreur par un coefficient de correction, car
EMI0002.0128
est différent de
EMI0002.0129
et la différence est variable.
Le seul moyen de supprimer l'erreur est donc de faire disparaître sa cause, c'est-à-dire de supprimer le fonctionnement'du compteur en même temps que l'écoulement de l'eau pour ne pac enregistrer la partie qui corres- pond à la surface H.
Des inventeurs ont déjà indiqué divers moyens d'y parvenir.
Dans un compteur constitué par un tube contenant un liquide volatil dont l'évapora tion mesure la température d'un débit cons tant d'eau chaude par un robinet, on a. pro posé de combiner un dispositif de fermeture du tube avec le dispositif de manceuvre <B>du</B> robinet.
On fermait ainsi les de=ux à la fois et on les rouvrait de même. A la condition de toujours ouvrir le robinet en grand pour avoir un débit constant, cet appareil peut mesurer exactement, mais il est évident que ce dispo sitif n'est nullement pratique.
Pour une salle de bains, il faut autant de robinets,-compteurs qu'il y a d'appareils, et l'établissement de 'ces robinets est.con(ditionné par dies, multiples exigences de construction: alimmentation :de côté, par en-dessous, de dToite, de gauche; position horizontale ou verticale du robinet; modèles décoratifs différents, etc.
La multiplication des modèles ainsi rendue nécessaire serait très onéreuse. Enfin, ce type de robinet-compteur ne peut se construire si le robinet doit être noyé dans l'appareil sani- taire ,lui-même, comme c'est le cas. de la plu part des baignoires et :des. lavabos.
Il est évident :également que cet appareil ne peut être appliqué à une canalisation ali mentant plusieurs robinets différents, puisque ce débit serait variable et non:consitant. Enfin, pour d'appliquer à de gros débits, il faudrait construire un robinet très coûteux ou bien employer la disposition :suivante:
placer -en parallèle avec le gros robinet contrôlant le gTos débit, un plus petit robinet, de réalisa- tion facile, contrôlant par exemple le '/,, du débit principal, et conjuguer les deux robi nets, le petit contrôlant en .sais, comme Pré cédemment,
le fonctionnement du dispositif de comptage (tube à !liquide volitif ou autre). Cette disposition, réahsable en théorie, serait trési délicate en pratique.
Un autre inventeur a proposé de contrôler le fonctionnement du compteur de ohaleur (en l'otcurence c'était un compteur à couples thermo-électriqum) par le,débit :du .liquide. A cet effet, le robinet de réglage était suivi d'un court tube calibré réalisant une retenue légère de l'eau s'écoulant par le .robinet.
Cette retenue produisait une pression -proportion- nielle au .débit, laquelle agissait sur une mem- brane élastique qui, dans, son déplacement,
manceuvrait un ro@mnnutateur pour introduire dans le circuit de mesure d'autant plus de couples chauds que lie débit était plus grand. Dans une variante comportant des résistances électriques,
la pression d'écoulement dans le tube commandait un manomètre à mercure, lequel court-circuitait progressivement les ré- slistances quand le ,débit croissait.
Cette revue des appareils @àéjà proposés pour évaluer urne grandeur dépendanit simul tanément du débit et de da température d'un fluide montre donc qu'ils ont le défaut d'une grande complication par suite de d'emploi de nombreux organes tournants ou de pistons ou bien n'ont
satisfait qu'incomplètement au pro bdéme posé parce qu'ils ont,ou bien admis à priori un débit constant, @ou bien, pour tenir compte de la variation du -débit, on fait agir sur l'organe intégrateur l'organe chargé de régler<B>le</B> débit, ce qui oblige à n'en. placer au icun autre;
cette obligation interdit d'em ployer des appareils sur une conduite desser vant plusieurs robinets de puisage.
Certaines. formes d'exécution ide l'appareil faisant l'objet de l'invention égiminent tics: in- convénients mentionnés, comme on lie verra plus loin.
L'appareil faisant l'objet .de l'invention compomte, en plus -de l'organe servant à inté grer ladite propriété en fonction du temps, un second organe placé à l'intérieur d'une en- velopp!e et susceptible ,
d'être influencé par le débit pourr commander le premier organe qui intègre en fonction @du temps ladite autre pro priété, ce premier organe étant placé à l'exté rieur de laite enveloppe et un moyen étant prévu pour établir à travers la paroi :
de cette enveloppe une liaison entre les ideug dits or ganes.
Ladite autre propriété du fluide peut être, par exemple, sa température, sa pression ou sa salinité.
Le moyen de liaison entre lies deux dits organes peut -être un aimant permanent plaacé à l'intérieur @de, l'enveloppe et dont l'attraac- tâ on magnétique s'exerce à travers la paroi,de cette enveloppe.
La température du fluide peut être inté- grée par l'évapooation d'un liquide volatil, l'organe influencé par le débit étant suiscepati- ble de modifier en fonction @de,cedébit Voau- verture de sortie de la vapeur dégagée du liquide volatil;
elle peut aussi :être intégrée par un compteur électrique soumis à une ten sion produite par :des couples, thermo:-:
éaleotrn- ques et dépendante de la température, ou à un courant engendre par une source à tensmon constante à travers uneRTI ID="0003.0242" WI="16" HE="4" LX="1406" LY="2185"> résisatance dépendante de la température, l'organe influencé par lié débit étant prévu pour modifier en fonction du débit le nombre de couples en circuit ou la résistance.
Dans une forme d'exécution préférée de l'appareil, on a supprimé tout organe capable de régler le débit. du fluide, et on l'a remplacé par un organe qui se comporte comme un servomoteur asservi au débit et qui modifie en proportion -de ce débit le fonctionnement de l'organe qui intègre en fonction du temps la température du fluide - ou toute autre propriété variable du fluide - pour que cette intégration soit celle d'une fonction simulta née du débit :et d'une autre propriété indé pendante du débit telle que la température du fluide.
Cet appareil peut consister par exemple en une vanne qu'un ressort ou son poids main tient fermée et que le passage du fluide sou lève de la quantité juste nécessaire pour que l'étranglement produit donne naissance à. une perte de charge équilibrée par le ressort ou le poids; le déplacement de la. vanne sera donc proportionnel au débit.
On pourrait aussi placer dans la conduite une roue à, ailettes ae- tionnée par le fluide avec une vitesse propor tionnelle au débit; une magnéto entrainée par la roue pourrait alors fournir dans un circuit urne force électromotrice proportionnelle au débit, et si le circuit comportait une résistance variable, avec la température, on aurait encore un enregistreur exact au moyen d'un comp teur ampè:remétrique.
La, réalisation d'une vanne déplacée par le fluide proportionnellement à son débit peut se faire de diverses manières., la vanne pou vant être un papillon pivotant, un clapet se soulevant suivant son axe, un piston décou vrant un orifice de forme convenable, etc. On en verra. divers types dans les formes d'exé cution représentées. au dessin.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemples, plusieurs formes -d'exécution de l'appa.reil faisant l'objet de l'invention.
La fig. 1 a déjà été décrite dans le préam- bule; La. fig. 2 représente le schéma du principe employé dans certaines formes d'exécution; Les fig. 3 et 4 illustrent une a,pplicati:on de ce principe à une forme d'exécution consti tuée par un compteur intégrant la tempéra- turc du fluide en fonction du temps par l'éva poration d'un liquide volatil;
La fig. 5 est une variante de la forme d'exécution représntée en fig. 3 et 4; Lai fi* 6 est une autre forme d'exécution employant un aimant comme organe de liai son entre l'organe commandé par le débit et celui qui intègre la température en fonction du temps; Les fig. 7, 8, 9, 10, 11 se rapportent à d'autres formes d'exécution avec un dispo sitif de liaison magnétique et plusieurs formes d'organe intégrateur;
Les fi-. 12 et 13 montrent comment on peut effectuer les mesures sur une grosse con duite à l'aide d'un appareil établi sur une plus petite conduite branebée-en parallèle sur la première.
Dans la fig. 2, qui représente schémati quement le principe employé dans certaines formes d'exécution, un corps creux 1, muni d'orifices d'entrée 2 et de sortie 3, peut être introduit en un point convenable d'une con duite. Un clapet 4 ferme le corps 1 et le liquide qui s'écoule le soulève malgré le res sort 5. En conformant convenablement le cla pet 4 et son siège, on peut faire que la levée soit proportionnelle au débit.
Les tiges 6 et 7 peuvent agir sur un dispositif de comptage commandé par la température du fluide. On intégrera donc bien, comme on le désire, le produit du débit par la température.
Les figures 3 et 4 représentent une forme d'exécution dans laquelle le servomoteur de la fig. 2 est appliqué à un compteur du type à liquide volatil.
Le corps 1 de l'appareil comporte une entrée 2 et un double canal 8 et 9 enveloppant un tube 10 qui, contient du liquide volatil. Au,dessus, le double canal débouche en 11 sous une valve 4, puis le corps s'évase de ma nière à faciliter le passage de l'eau vers une sortie 3. La. forme de l'évasement est teille que la levée de la valve soit proportionnelle au débit.
Un ressort 5 combat la poussée de l'eau sur la valve. La tige de valve 12 sort par un presse-étoupe 13 et se termine par un plarteau 1.4 au-dessus d'un orifice 15 d'évapo ration :du liquide volatil.
Un tube en<B>U</B> 16, l'orifice 15 et le tube 10 scellé sur le tube en<B>U,</B> constituent un vase à niveau constant, du type abreuvoir à oiseaux bien connu.
L'évaporation du liquide volatil se fait par la surface libre -de l'orifice 15, la vapeur sortant à travers la, surface cylindri- que do dégagement qui existe entre le bord @de l'orifice 15 et le bord du plateau 14.
Si le plateau 14 vient toucher l'orifice 15 quand il n'y a pas de débit, il supprime tourte évapo ration.
Si la levée de la valve 4, et par suite du plateau 14, est proportionnelle au débit de l'eau chaude, la surface cylindrique de dégagement de la vapeur du liquide volatil sera également proportionnelle à ce -débit eit, par suite,
le idébit die vapeur pour une tem- pérature donnée sera aussi proportionnes au débit de l'eau chaude. On pourra donc gra.. dues directement l'échelle 17, .devant laquelle s'abaisse le niveau du liquide dans le tube 10, de telle façon que lia graduation représiente le produit du débit d'eau chaude par sa tempé rature, ce qui est le but visé.
D'autres moyens peuvent être employés pour transmettre le déplacement du clapet. On peut éviter le frottement -du presse-étoupe en employ out un soufflet élastique étanche en métal souple par exemple, comme dans 1a va riante de .la fig. 5 qui représente aussi l'ap- plication @du siervo,
-moteur de la fig. 2 à un compteur à liquide volatil. Le,corps I de Z'ap,- pareil, avec une entrée 2 et une sortie 3, en toure un tube 10' qui contient du liquide vo,- laatsl. Un clapet 4, maintenu par un ressort 5, s'ouvre proportionnellement au débit, -en.con- tra.atant un soufflet 18.
Un clapet 14', qui ferme 1e tube 10', s'ouvre proportionnellement à la course du clapet 4 et, par suite, .comme on a vu plus, haut, proportionne ,les possibi lités d':évaporation du liquide volatil au débit du fluide qui traverse l'appareil.
On peut aussi employer, pour transmettre le déplacement du servomoteur, l'action ma gnétique d'un aimant ou d'un éleetro-aàmant. La fig. 6 :se rappoirte à une forme d'exéeu- tion à transmission magnétique. Le corps 1 de l'appareil caMporrte une axrivée 2 et un départ 3;
du côté de l'arrivée, le corps: forme un cylindre creux ,dans -lequel se déplace, con tre un ressort 5,
un clapet -ou pisiion 4' qui peut découvrir plus ou moins un oirifice 19 qui a la forme triangulaire indiquée fig. 6a afin d'obtenir la proportionnalité désirée entre le débit,du liquide et la @coursie du pis ton.
Le piston soutient un aimant 20, @repré- senté ici du type en fer à cheval. massif, comme on peut le réaliser avec les -alliages magnétiques actuels (acier ou cobalt, au nickel, etc.).
Cet aimant peut agir sur une airmature placée à l'extérieur, du corps 1, sans que celui-ci présente aucune ouverture, -si ce corps est en laiton, bronze ou autre métal non magnétique.
A titre d'indication, on a supposé moi que le compteur employé est du type à #updes thermoélectriques. Quelques soudures, chau des sont fixées dans un bloc isolant 21, appli qué sur la paroi du corps 1, des soudures froidee,
en nombre égal, étant plaécées dans un bloc 22 qui peut âtre monté sur une conduite d'eau: froide -ou tout autre @corps à tempéra ture constante et voisine de la température ambiante.
Comme on sait, tours ces couples sont montés en série dans un circuit unique, les soudures frondes et chaudes étant alternées et un compteur 23 fermant le circuit. On a introduit dans,
ce circuit un interrupteur à mercure 24 qui peut basculer sous l'action d'une armature en fer doux 25 attirée par l'aimant. Quand l'appareil débite,
l'armature est attirée et le circuit du compteur fermé.
On remarquera que si la saille de bain, mu nie de cet appareil deRTI ID="0005.0248" WI="15" HE="4" LX="1425" LY="1878"> comptage fait partie d'un apparbement dont le chauffage est me suré par un camprteur du même type, on:
peut mettre les -couples thermohélectriques qui,cor- respondent au débit d'eau chaude en série avec ceux qui mesurent le chauffage de l'apparte- ment:
il suffira de les placer en nombre can- venable pour que les calories fournies sous forme d'eau chaude à la salle de bain soient comptées à un prix prévu, différent en général du prix admis pour le chauffage des locaux. C'est à ce :
dernier cas que se réfère la fig. 6, où le circuit vient du groupe des appareils de chauffage et. comporte une résistance que le commutateur substitue aux couples quand l'appareil ne débite pas, afin de maintenir constante la résistance totale.
Il est évident que dans un appareil de ce genre on pourrait aussi bien placer l'armature dans l'intérieur et l'aimant à l'extérieur. De même, on pourrait remplacer l'aimant par un électro-aimant;
celui-ci pourrait comporter un circuit magnétique déformable dont une par tie serait solidaire du servomoteur et l'autre solidaire du compteur. Dans tous les cas, il y aurait transmission extérieure sans risque de fuite. On peut aussi employer l'un quelconque de ces types de transmissions magnétiques ou électra-:
magnétiques pour eontr & ler un comp teur à liquide volatil, de manière à propor tionner l'évaporation au débit d'eau chaude.
La fig. 7 représente une telle forme d'exé- cution, mais du type le phis simple, où le débit est toujours nul ou maximum, sans au cune valeur intermédiaire.
-Un dispositif quel conque permet de placer sous un aimant 20 un tube 26 contenant du liquide volatil de telle façon qu'il soit au voisinage du passage de l'eau pour en prendre la, température. Une bille 27 en acier, ou toute autre forme appro priée d'obturateur magnétique, ferme le tube. Quand le débit, en traversant l'appareil, pro voque l'abaissement de l'aimant, celui-ci attire la bille qui s'élève en 27', en découvrant l'ori fice, du tube 26.
Des tiges 28, solidaires de l'appareil, guident la bille.
Dans la forme d'exécution reliré sentée en fig. 7, l'aimant peut coulisser sur la tige d'un piston disposé eo@mme celui de la fig. 6.
Par conséquent, quand le débit s'établit, il com mence par abaisser ledit piston et l'aimant pour soulever la bille, mais c'est seulement quand la bille s'est soulevée que la course du piston, en continuant, découvre un orifice et laisse -effectivement passer l'eau chaude. Il n'y a donc aucun temps perdu ni prise d'eau sans enregistrement.
Si lie débit test variable, on peut obtenir par ce moyen simple un effet gradué; il suffit de grouper plusieurs tubes cou imuniquant entre eux à la base, tonus de: diamètres diffé rents, afin qu'ils puissent être fermés par des billes de diamètre et de poids différents. Quand l'aimant descend vers les billes, il attire la plus légire, puis une autre, jusqu'à la plus lourde;
chaque fois qu'une bille se lève, une surface d'évaporation se découvre; on réalise, ainsi une courbe à gradins qui suit la. courbe des débits liquides et peut .lui être substituée.
La fi-. 8 représente une telle forme d'exé cution ne comportant que deux tubes seule ment; quand l'aimant est en 1 (débit nul, ap pareil fermé), les deux billes ferment leurs tubes respectifs <B>2</B>61-26; quand l'aimant vient en 2, la petite bille se lève; quand il arrive en 3, la grosse bille .se lève à son tour.
On pourrait aussi n'employer qu'un seul tube, ruais en le fermant par une chambre comportant une couronne de trous de diamè tres croissants, fermés par des billes de dia mètres correspondants. La, fig. 9 représente une talle forme d'exécution comportant une chambre 29, surmontant un tube unique 26 (mais en figurant les billes en ligne droite pour plus de facilité dans la représentation).
On a également indiqué que des tiges de fer doux de longueurs appropriées 1, 2, 3... sont fixées chars le fond en bronze de la. chambre qui contient l'aimant 20; ces tiges facilitent la levée des plus petites bielles. On pourrait aussi remplacer le jeu de billes et d'orifices indépendants par un orifice allongé de forme convenable,
comportant un obturateur mobile avec l'aimant et découvrant progressivement l'orifice, l'obturateur pouvant "être soit rigide et comporter un mouvement de tiroir, soit dé- formab@le et animé d'un mouvement de soulè vement ou d'enroulement. D'autres formes d'exécution analogues peuvent être aussi réalisées,
telle que celle re- présentée en fig. 10. Cette forme d'exécution comporte un ai mant 20 qui, dans lia course à I'intérieur du corps 1, s'lengage entre des, plots de fer doux 301, 302, 30g...
disposés autour de l'aimant, avec leurs arêtes supérieures échelonnées, ide façon qu'ils soient l'un après) d'autre aimantés par l'aimant 20 qui descend. Ces plots atti rent donc d'un après l'autre des armatures 25', 25--, 25'3... portées par des leviers 311, 312, 313...
qui peuvent établir des contacts 321, 322, 323... Le 'compteur de' calories employé ici esit du type thermo-élieotrique; des couples chauds a et des couples froides b sont -en série avec un coulomb-mètre 23.
Le nombre de couples en série varie suivant la position :de d'aimant, chaque contact tell que 321, 322... ajoutant des couples, @dans le circuit.
Bien entendu, l'aimant actionné par la poussée de l'eau peut être placé en position quelconque, verticale, horizontale, ou autre convenable pour lui permettre d'acti@o@nner lies billes -ou obturateurs en cas d'empd:oi d'un liquide volatil, ou des :
rupteurs électriques en cas d'emploi d'un .comptage électrique. La fig. 11 se rarpporte à une telle forme,d'exécu- tion.
Danse l'appareil représenté, le corps 1 com- porte encore une entrée 2 reliée à une sortie 3 par une ouverture triangulaire que peut ob- turer un tiroir constitué par un aimant 20 disposé avec son axe magnétique
perpendicu- laire à la direction de ison mouvement de tiroir. Il est représenté partiellement ouvert.
Un ressort 5 équilibre la poussée de l'eau sur le tiroir, -sous la différence ide pression due :
au passage du fluide dans d'ouverture. Des armatures en fer doux 33, 34, 35, placées au-dessus du piarcours. de l'aimant, peuvent être attirées succesisivement par lui dans sa course d'ouverture du tiroir.
On a supposé ici que la première était déjà attirée.
Les armatures 33, 34, 35 peuvent manoeu- vrer, .dans leur mouvement, des rupteurs 6lec- triques (on a meprés@enté ici des interrupteurs à mercure basculants,
matis on n'a pas repré senté les connexions électriques qui peuvent différer suivant le type de comptage éleetri- que :employé).
Il est évident qu'on pourrait employer toute autre disposition des rupteurs, @éleobri- ques et des armatures, l'essentiel étant qu'elles soient placées de manière à être actionnées l'une après l'autre pendant l'ouvertwme pro- gressiv e ,de l'orifice du serva-moieuir.
On remarquera que tous les types d'appa- reils décrits plus haut peuvent être appliqués, quand le débit est important,
sur une conduite de petit diamètre placée en dérivation et di mensionnée de façon à être traversée par une partie aliquote du débit total, le 1/l0, le 1/5o, ete.
La fig. 12 indique une telle disposition. La conduite principale 36 comporte une dérivation 37.
Un diaphragme 38 réalise une faible perte de charge dans la conduite prin- cipale, :
de manière à provoquer la circulation dans la conduite du by-pasis 37. Celle--ci com porte en 39 un des appareils -décrias. plus haut, et en 40 unie vanne de réglage, qui. isera amenée, à l'étalonnage, dans une position belle que ;
le débit de la conduite 37 soit exactement le '/la ou le 1/20 ou le 1/,o du débit total. Ce réglage fait une fois:
pour toutes, on connaî tra le volume d'eau à la température contwac- tuelle équivalent au volume d'eau chaude réel, ou le nombre de calories débitées, en multi- pliant par 10, 20, 50, la mesure donnée par )',appareil 39.
Dans une autre forme d'exécution de l'ap pareil (fig. 13), on pourrait aussi avoir en série dans la conduite plusieurs papillons, 41, 42, 43 excentrés., basieulés l'un après d'autre par des débits de plus en plus grands,
le basculement .de chacun d'eux commandant le fonctionnement > d'interrupteurs, à mercure, par exemple, dont le jeu réglera convenable ment le circuit électrique d'enregistrement.
Il serait également possible, dans une autre forme d'exécution, de prévoir plusieurs orifices de débit différent, placés en parallèle et s'ouvrant l'un après l'autre en commençant par le plus petit,
d'ouverture de chacun d'eux agissant par un quelconque des moyens pré- sientés par les formas d@exécutiondécrites, pour produire, soit l'établissement d'un cir- cuit électrique, soit l'ouverture d'un orifice d'évaporation de liquide volatil,
suivant que le compteur serait du type électrique ou à éva poration.
Apparatus intended to be inserted in a pipe to give, to the passage of a fluid in this pipe, an indication which depends on the value of the flow rate and which is a function of another property of this fluid. The invention relates to an apparatus designed to be inserted in a pipe in order to give, to the passage of a fluid in this pipe, an indication which depends on the value of the flow rate and which is a function of another. property of this fluid,
this other property being integrated as a function of time by a device controlled by the flow rate, which acts by means of a shutter independent of the valve for regulating the flow of the fluid, but the opening of which depends on the flow rate. debit.
There are already many devices making it possible to measure the flow rate of a fluid. If this has a variable quality, such that its, temperature, its concentration in a certain dissolved substance, its pressure, etc.,
we may have to take this variable .second into account simultaneously. For example, to evaluate the price of a hot water service, it is necessary to determine to what quantity of water at a contractual temperature, for example 70, corresponds to the quantity of water actually supplied at a real temperature. which is between, certain limits ,.
In such a bus, it may even be necessary to move to take into account the fact that for many uses, a liter of very hot water is more useful than two liters of lukewarm water, even if the quantity of calories supplied is the same.
Even die air can be supplied under. pressure and having to take the pressure into account when it is not constant; one can also provide a solution of a certain salt and have to take into account its density or its, concentration, -etc.
In particular, many devices have already been produced in which a kind of flow meter comprises an additional mechanism taking account of the second quantity to be assessed, for example the temperature. Practically these devices,
which have a paddle wheel or a set of pistons moved by the passage of the fluid, include. causes of error, owing to their low sensitivity, their inertia; finally, they are subject, on all those with pistons, to the formation of vapor pockets which falsify the measurements.
Other devices have been derived from heat meters used for measuring the heat supplied in a central heating. Strictly speaking, these are devices which determine the excess of the average temperature of the radiators over the temperature of the heated premises, and effect their integration over time. These devices are of two types:
either they are electric and include a coulomb-meter actuated by the electric current supplied by thermoelectric couples or delivered by a battery in resistors varying with the temperature, or they include a tubular receptacle containing a volatile liquid which s' evaporates under the action of heat.
For these devices, it is assumed a priori that the measurement they indicate is proportional to the product of the volume of water which has passed through the device by the average temperature of this water, that is to say the desired measurement.
But these devices have two very important causes of error.
The first is that they require a constant flow, since they exclusively integrate temperature; the flow must therefore come within the constant of the device. We are then obliged to use these devices to measure the flow rate of a single valve which is always wide open. It cannot therefore be used on a pipe serving several taps, as is the case. bathrooms.
The second cause of error is more complex: it is due to the fact that the device is operated by the temperature of the device itself; therefore, when the flow stops, as the device remains hot, it continues to count.
Fig. 1 specifies this cause of error: there is. plot, taking the times in minutes on the abscissa and the temperatures in degrees C on the ordinate, the successive temperature curve of the device, assumed to be installed on a pipe supplied with water at constant temperature (70 "for example) .
Assuming that the temperature of the apparatus, with closed flow rate, drops to 20, this rises almost instantaneously when the valve is opened from a to b if the valve is closed after two or three minutes, the flow stops and the temperature slowly descends following the curve bc asymptotic at,
the horizontal ordinate 20.
If the water is left to flow for about twenty minutes, for example, the temperature remains at, 7 0 from b to d, and the cooling then takes place according to the curve df practically identical to the curve bc , transported parallel to the x-axis.
The real flows are therefore represented by the surfaces OabBO = 111 and OabdDO <I> = N, </I> while the measurement will be proportional <B> to </B> these same surfaces increased -de = s surfaces F @ eCB or <I> df </I> FD <I> - H. </I>
We therefore measure, either M + H or N -j- H, instead of M or N, -and it is impossible to, compensate for this error by a correction coefficient, because
EMI0002.0128
is different from
EMI0002.0129
and the difference is variable.
The only way to remove the error is therefore to remove its cause, that is to say to remove the operation of the meter at the same time as the flow of water so as not to record the part which corresponds. lays on the surface H.
Inventors have already indicated various means of achieving this.
In a meter consisting of a tube containing a volatile liquid whose evaporation measures the temperature of a constant flow of hot water through a tap, we have. proposed to combine a device for closing the tube with the <B> </B> valve operating device.
One thus closed the de = ows at the same time and one reopened them in the same way. On the condition of always opening the tap fully to have a constant flow, this device can measure exactly, but it is obvious that this device is by no means practical.
For a bathroom, you need as many taps, meters as there are devices, and the establishment of 'these taps is.con (ditioned by dies, multiple construction requirements: power supply: side, by below, on the right, on the left; horizontal or vertical position of the tap; different decorative models, etc.
The multiplication of models thus made necessary would be very expensive. Finally, this type of metering valve cannot be constructed if the valve must be embedded in the sanitary apparatus itself, as is the case. most of the bathtubs and:. sinks.
It is also obvious: also that this apparatus cannot be applied to a pipe supplying several different taps, since this flow rate would be variable and not: consitant. Finally, to apply at high flow rates, it would be necessary to build a very expensive valve or else to use the following arrangement:
place -in parallel with the large tap controlling the gTos flow, a smaller tap, easy to implement, controlling for example the '/ ,, of the main flow, and combine the two taps, the small one controlling in .sais, like before,
the operation of the counting device (volitive liquid tube or other). This provision, achievable in theory, would be very delicate in practice.
Another inventor has proposed to control the operation of the ohaleur meter (in the event it was a thermoelectric couple meter) by the flow rate: of the .liquid. For this purpose, the regulating valve was followed by a short calibrated tube providing a slight retention of the water flowing through the valve.
This restraint produced a pressure -proportionate- to the flow rate, which acted on an elastic membrane which, in its displacement,
a ro @ mnnutateur would be required to introduce into the measurement circuit all the more hot torques the greater the flow rate. In a variant comprising electrical resistors,
the flow pressure in the tube controlled a mercury manometer, which progressively bypassed the resistors as the flow rate increased.
This review of the apparatuses already proposed to evaluate a size dependent simultaneously on the flow rate and on the temperature of a fluid therefore shows that they have the defect of a great complication as a result of the use of numerous rotating members or pistons. or else have
satisfied that incompletely with the pro bdéme posed because they have, or else admitted a priori a constant flow, @or, to take account of the variation of the -flow, one makes act on the integrating organ the organ in charge of set <B> the </B> flow, which does not require any. place on top of another;
this obligation prohibits the use of devices on a pipe serving several draw-off taps.
Some. embodiments of the apparatus which is the object of the invention also eliminate the tics: drawbacks mentioned, as will be seen below.
The apparatus which is the object of the invention comprises, in addition to the member serving to integrate said property as a function of time, a second member placed inside an envelope and capable of ,
to be influenced by the flow in order to control the first member which integrates said other property as a function of time, this first member being placed outside the casing and means being provided to establish through the wall:
of this envelope a link between the so-called or ganes ideug.
Said other property of the fluid may be, for example, its temperature, pressure or salinity.
The means of connection between the two said bodies may be a permanent magnet placed inside the envelope and the magnetic engagement of which is exerted through the wall of this envelope.
The temperature of the fluid can be integrated by the evapooation of a volatile liquid, the organ influenced by the flow rate being able to modify as a function of this flow rate Opening of the vapor released from the volatile liquid ;
it can also: be integrated by an electric meter subjected to a voltage produced by: couples, thermo: -:
electrical and temperature dependent, or to a current generated by a constant voltage source through an RTI ID = "0003.0242" WI = "16" HE = "4" LX = "1406" LY = "2185"> resistance dependent on the temperature, the device influenced by the flow rate being designed to modify the number of couples in circuit or the resistance as a function of the flow rate.
In a preferred embodiment of the apparatus, any member capable of regulating the flow has been omitted. fluid, and it has been replaced by a member which behaves like a servomotor slaved to the flow and which modifies in proportion - of this flow rate the operation of the device which integrates the temperature of the fluid as a function of time - or any other variable property of the fluid - so that this integration is that of a simultaneous function of the flow rate: and of another independent property of the flow rate such as the temperature of the fluid.
This device can consist for example of a valve that a spring or its weight keeps closed and that the passage of the fluid raises the quantity just necessary for the constriction produced to give rise to. a loss of load balanced by the spring or the weight; moving the. valve will therefore be proportional to the flow.
It would also be possible to place in the pipe a vane wheel ventilated by the fluid with a speed proportional to the flow rate; a magneto driven by the wheel could then provide an electromotive force in an urn circuit proportional to the flow, and if the circuit included a variable resistance, with the temperature, we would still have an exact recorder by means of an amperometric meter.
The realization of a valve moved by the fluid in proportion to its flow rate can be done in various ways., The valve can be a pivoting butterfly, a valve rising along its axis, a piston uncovering an orifice of suitable shape, etc. We will see some. various types in the embodiments shown. to the drawing.
The appended drawing represents, by way of examples, several forms of execution of the appa.reil which is the subject of the invention.
Fig. 1 has already been described in the preamble; Fig. 2 represents the diagram of the principle employed in certain embodiments; Figs. 3 and 4 illustrate an application of this principle to an embodiment constituted by a meter integrating the temperature of the fluid as a function of time by the evaporation of a volatile liquid;
Fig. 5 is a variant of the embodiment shown in FIG. 3 and 4; Lai fi * 6 is another embodiment employing a magnet as a connecting member between the member controlled by the flow rate and the one which integrates the temperature as a function of time; Figs. 7, 8, 9, 10, 11 relate to other embodiments with a magnetic connection device and several forms of integrator member;
The fi-. 12 and 13 show how the measurements can be carried out on a large pipe using an apparatus established on a smaller pipe branebée-in parallel on the first.
In fig. 2, which schematically represents the principle employed in certain embodiments, a hollow body 1, provided with inlet 2 and outlet 3 orifices, can be introduced at a suitable point in a duct. A valve 4 closes the body 1 and the liquid which flows lifts it despite the res out 5. By suitably shaping the pet valve 4 and its seat, the lift can be made proportional to the flow rate.
The rods 6 and 7 can act on a counting device controlled by the temperature of the fluid. We will therefore integrate, as desired, the product of the flow rate and the temperature.
FIGS. 3 and 4 show an embodiment in which the booster of FIG. 2 is applied to a volatile liquid type meter.
The body 1 of the device comprises an inlet 2 and a double channel 8 and 9 enveloping a tube 10 which contains volatile liquid. Above, the double channel opens out at 11 under a valve 4, then the body flares out so as to facilitate the passage of water to an outlet 3. The shape of the flare is similar to the lifting of the valve. the valve is proportional to the flow.
A spring 5 combats the pressure of the water on the valve. The valve stem 12 comes out through a stuffing box 13 and ends with a plate 1.4 above an orifice 15 for evaporating: volatile liquid.
A <B> U </B> tube 16, port 15 and tube 10 sealed to the <B> U </B> tube constitute a constant level vessel, of the well known bird watering type.
Evaporation of the volatile liquid takes place through the free surface of port 15, the vapor exiting through the cylindrical clearance surface which exists between the edge of port 15 and the edge of plate 14.
If the plate 14 comes into contact with the orifice 15 when there is no flow, it eliminates the evaporation pie.
If the lifting of the valve 4, and consequently of the plate 14, is proportional to the flow of hot water, the cylindrical surface area of the vapor release of the volatile liquid will also be proportional to this flow rate eit, therefore,
the steam rate for a given temperature will also be proportional to the hot water flow rate. We can therefore gra .. directly due the scale 17,. In front of which the level of the liquid in the tube 10 drops, so that the graduation represents the product of the flow of hot water by its temperature, which is the intended goal.
Other means can be used to transmit the displacement of the valve. The friction of the gland can be avoided by employing a sealed elastic bellows made of flexible metal, for example, as in the variant of FIG. 5 which also represents the @du siervo application,
-motor of FIG. 2 to a volatile liquid meter. The body I of Z'ap, - the same, with an inlet 2 and an outlet 3, in toure a tube 10 'which contains liquid vo, - laatsl. A valve 4, held by a spring 5, opens in proportion to the flow, -in.con.atant a bellows 18.
A valve 14 ', which closes the tube 10', opens proportionally to the stroke of the valve 4 and, as a result, as we have seen above, above, proportionates the possibilities of: evaporation of the volatile liquid at the flow rate. fluid passing through the device.
One can also use, to transmit the displacement of the servomotor, the magnetic action of a magnet or of an electro-magnet. Fig. 6: refers to a form of exercise with magnetic transmission. The body 1 of the apparatus caMporrte an axrivée 2 and a departure 3;
on the arrival side, the body: forms a hollow cylinder, in which it moves, against a spring 5,
a valve -or pisiion 4 'which can discover more or less an orifice 19 which has the triangular shape shown in fig. 6a in order to obtain the desired proportionality between the flow rate, of the liquid and the @coursie of the pis ton.
The piston supports a magnet 20, @ shown here of the horseshoe type. solid, as can be achieved with current magnetic -alloys (steel or cobalt, nickel, etc.).
This magnet can act on an airmature placed outside the body 1, without the latter having any opening, -if this body is made of brass, bronze or other non-magnetic metal.
As an indication, I was assumed that the meter used is of the thermoelectric #updes type. Some welds, hot are fixed in an insulating block 21, applied to the wall of the body 1, cold welds,
in equal number, being placed in a block 22 which can be mounted on a water pipe: cold - or any other @corps at constant temperature and close to ambient temperature.
As we know, these couples turns are mounted in series in a single circuit, the sling and hot welds being alternated and a counter 23 closing the circuit. We introduced in,
this circuit a mercury switch 24 which can switch under the action of a soft iron frame 25 attracted by the magnet. When the device is discharging,
the armature is attracted and the meter circuit closed.
Note that if the bath screen, fitted with this deRTI device ID = "0005.0248" WI = "15" HE = "4" LX = "1425" LY = "1878"> counting is part of a unit whose heating is made by a contractor of the same type, we:
can put the thermohelectric -couples which correspond to the hot water flow in series with those which measure the heating of the apartment:
it will suffice to place them in a suitable number so that the calories supplied in the form of hot water to the bathroom are counted at an expected price, which is generally different from the price admitted for space heating. It is at this:
last case referred to in fig. 6, where the circuit comes from the group of heaters and. includes a resistance that the switch substitutes for the torques when the device is not delivering, in order to keep the total resistance constant.
It is obvious that in an apparatus of this kind one could just as well place the armature inside and the magnet outside. Likewise, the magnet could be replaced by an electromagnet;
this could include a deformable magnetic circuit, one part of which would be integral with the booster and the other integral with the counter. In all cases, there would be external transmission without risk of leakage. Any of these types of magnetic or electronic transmissions can also be used:
magnetic to control a volatile liquid meter, so as to propor tate evaporation to the flow of hot water.
Fig. 7 represents such a form of execution, but of the simple phis type, where the flow rate is always zero or maximum, without any intermediate value.
- Any device which makes it possible to place under a magnet 20 a tube 26 containing volatile liquid in such a way that it is in the vicinity of the passage of water in order to take its temperature. A steel ball 27, or any other suitable form of magnetic shutter, closes the tube. When the flow, passing through the device, causes the magnet to lower, the latter attracts the ball which rises at 27 ', uncovering the orifice of the tube 26.
Rods 28, integral with the device, guide the ball.
In the reread embodiment seen in fig. 7, the magnet can slide on the rod of a piston arranged like that of FIG. 6.
Therefore, when the flow is established, it begins by lowering said piston and the magnet to lift the ball, but it is only when the ball has lifted that the piston stroke, continuing, discovers an orifice. and effectively let the hot water pass. There is therefore no time wasted or water intake without recording.
If the test rate is variable, a graduated effect can be obtained by this simple means; it suffices to group several neck tubes together at the base, tone of: different diameters, so that they can be closed by balls of different diameter and weight. When the magnet descends towards the balls, it attracts the lightest one, then another, up to the heaviest;
each time a ball rises, an evaporation surface is uncovered; a stepped curve is thus produced which follows the. curve of liquid flows and can be substituted.
The fi-. 8 shows such an embodiment comprising only two tubes only; when the magnet is at 1 (zero flow, device closed), the two balls close their respective tubes <B> 2 </B> 61-26; when the magnet comes in 2, the little ball rises; when it arrives at 3, the large ball rises in turn.
One could also use only one tube, ruais by closing it by a chamber comprising a ring of holes of increasing diameters, closed by balls of corresponding diameters. The, fig. 9 shows a talle embodiment comprising a chamber 29, surmounting a single tube 26 (but showing the balls in a straight line for ease in the representation).
It has also been indicated that soft iron rods of suitable lengths 1, 2, 3 ... are attached to the bronze bottom of the tanks. chamber which contains magnet 20; these rods make it easier to lift the smaller connecting rods. We could also replace the set of balls and independent orifices by an elongated orifice of suitable shape,
comprising a shutter movable with the magnet and progressively uncovering the orifice, the shutter being able to be either rigid and comprise a slide movement, or deformable and animated with a lifting or winding movement. Other similar embodiments can also be produced,
such as that shown in fig. 10. This embodiment comprises a mantle 20 which, in the stroke inside the body 1, engages between the soft iron pads 301, 302, 30g ...
arranged around the magnet, with their upper edges staggered, ide so that they are one after) of other magnetized by the magnet 20 which descends. These studs therefore attract reinforcements 25 ', 25--, 25'3, one after the other, carried by levers 311, 312, 313 ...
which can establish contacts 321, 322, 323 ... The 'counter of' calories employed here is of the thermoelieotric type; hot couples a and cold couples b are in series with a coulomb-meter 23.
The number of couples in series varies according to the position: of magnet, each contact such as 321, 322 ... adding couples, @in the circuit.
Of course, the magnet actuated by the thrust of the water can be placed in any position, vertical, horizontal, or other suitable to allow it to activate the balls -or shutters in the event of empd: oi a volatile liquid, or:
electrical breakers when using an electrical meter. Fig. It is rare in such a form of execution.
In the apparatus shown, the body 1 also comprises an inlet 2 connected to an outlet 3 by a triangular opening which can be closed by a drawer formed by a magnet 20 arranged with its magnetic axis.
perpendicular to the direction of its drawer movement. It is shown partially open.
A spring 5 balances the thrust of the water on the drawer, under the pressure difference due:
when the fluid passes through the opening. Soft iron frames 33, 34, 35, placed above the path. of the magnet, can be attracted successively by it in its drawer opening stroke.
It was assumed here that the first was already attracted.
The armatures 33, 34, 35 can operate, in their movement, electric switches (we have understood here tilting mercury switches,
however we have not shown the electrical connections which may differ depending on the type of electrical metering: used).
It is obvious that any other arrangement of the breakers, switches and armatures could be used, the main thing being that they are placed so as to be actuated one after the other during the progressive opening. e, from the opening of the serva-moieuir.
It will be noted that all the types of devices described above can be applied, when the flow is high,
on a pipe of small diameter placed in bypass and dimensioned so as to be crossed by an aliquot part of the total flow, the 1/10, the 1 / 5o, ete.
Fig. 12 indicates such a provision. The main pipe 36 has a bypass 37.
A diaphragm 38 achieves a low pressure drop in the main pipe,:
so as to cause the circulation in the pipe of the by-pasis 37. This one com door in 39 one of the devices -décrias. higher, and in 40 united control valve, which. will be brought, during calibration, into a good position that;
the flow rate of the pipe 37 is exactly '/ la or 1/20 or 1 /, 0 of the total flow. This setting does once:
for all of them, we will know the volume of water at the current temperature equivalent to the actual volume of hot water, or the number of calories delivered, by multiplying by 10, 20, 50, the measurement given by) ' , device 39.
In another embodiment of the device (fig. 13), one could also have in series in the pipe several butterflies, 41, 42, 43 eccentric., Basieulés one after the other by flow rates of bigger and bigger,
the tilting .de each of them controlling the operation> of switches, mercury, for example, the play of which will suitably regulate the electrical recording circuit.
It would also be possible, in another embodiment, to provide several orifices of different flow, placed in parallel and opening one after the other, starting with the smallest,
opening of each of them acting by any of the means pre- sented by the described execution forms, to produce either the establishment of an electrical circuit or the opening of an evaporation orifice volatile liquid,
depending on whether the meter is electric or evaporative type.