Compteur de fluide à rotor
La présente invention se rapporte à un compteur de fluide à rotor présentant des aubes disposées en deux hélices coaxiales de pas contraires et montées de part et d'autre d'un tube solidaire du rotor, une pièce d'inversion du sens du courant du fluide étant disposée d'un côté du rotor, les sections d'entrée et de sortie du fluide dans et hors du rotor se trouvant de ce fait de l'autre côté de celui-ci.
Ce compteur de fluide est caractérisé en ce que ladite section d'entrée est plus petite que ladite section de sortie.
Dans le dessin, la fig. 1 représente un compteur d'eau d'un type connu ne faisant pas l'objet de la présente invention. L'eau entre par la tubulure 1 et est dirigée sur les aubes de l'hélice intérieure 3 par le convergent 2 présentant des aubes fixes 4. A la sortie de l'hélice intérieure, une pièce d'inversion ou déflecteur 5, muni ou non d'aubes fixes 6, inverse le courant d'eau et le dirige en filets sur les aubes de l'hélice extérieure 7.
Les aubes 7 et les aubes 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, également solidaires du convergent 2 ; l'eau est évacuée par la tubulure de sortie 10.
Les aubes fixes 4 supportent une pièce centrale 11 tenant lieu de palier du pivot inférieur du rotor.
Les aubes fixes 8 supportent un tube fixe 9 ; la section de passage sur l'hélice extérieure est égale à la section de passage sur l'hélice intérieure. Par suite de la perte de charge, il existe donc une différence de pression de part et d'autre de l'espace annulaire 16, c'est-à-dire entre l'enrée dans l'hélice intérieure et la sortie de l'hélice extérieure.
Cette différence de pression produit:
a) Une fuite d'eau fonction de la hauteur de l'espace 16, d'où résulte des erreurs de comptage et une perte de sensibilité du compteur.
b) Une poussée axiale sur le rotor provoquant une usure rapide des pivots, d'où résulte un manque de fidélité du compteur, l'usure des pivots entraînant une variation de la hauteur de l'espace 16.
Les fig. 2 à 9 du dessin, représentent diverses formes d'exécution et variantes du compteur objet de l'invention, données à titre d'exemple.
La fig. 2 représente un compteur de fluide.
Les fig. 3 à 5 représentent des variantes de construction.
La fig. 6 est une vue d'une partie du compteur fig. 2.
Les fig. 7 et 8 sont des vues analogues, mais avec d'autres dispositions des aubes.
La fig. 9 représente une autre variante de construction.
La fig. 2 représente un compteur d'eau dont le rotor comporte une hélice 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 et une hauteur h . Les valeurs N, n, P, p,
H, h sont choisies de telle manière que la somme des surfaces exposées au frottement de l'eau et relative à l'hélice intérieure, soit égale à la somme de ces surfaces relative à l'hélice extérieure, cela afin d'équilibrer les poussées axiales.
D'autre part, on choisit la section d'entrée
Se plus petite que la section de sortie Ss. Ces sections se trouvent dans le plan A1 B1 qu'on a appelées plan de fuite .
On voit ainsi qu'en 16, le flux d'entrée Se dans le rotor communique avec le flux de sortie Ss du rotor.
On voit que si la section Ss est plus grande que la section Se, il y a évidemment diminution de vitesse côté sortie, donc effet Bernoulli, ce qui tend à égaliser les pressions dans les deux sections et à supprimer ou à réduire la fuite.
La quantité de fluide fuyant entre l'amont et l'aval du rotor n'est donc pas comptée; cette erreur de comptage est fonction de la différence de pression entre l'amont et l'aval, différence de pression due uniquement à la perte de charge de l'appareil dans le cas où les sections de Se et Ss sont égales.
L'invention a pour but de réduire le plus possible cette différence de pression, donc à augmenter la pression statique à l'aval. Or, la formule Bernoulli s'écrit:
VE2 PE ¯ VS2 + PS Pf 2g ô b 2g ô + ö
VE et Vs étant les vitesses à l'entrée et à la sortie, PE et Ps étant les pressions statiques à l'entrée et à la sortie, P1 étant la perte de charge due aux frottements, ô étant le poids spécifique du liquide.
Si donc, à la sortie, on diminue Vs, la pression statique P5 augmentera et pourra se rapprocher de PE. et réduire ainsi la fuite.
La fig. 3 est une variante pouvant se combiner ou non avec la forme d'exécution décrite ci-dessus dans laquelle on réalise la réduction de vitesse de l'eau à la hauteur de l'espace 16, côté sortie de l'hélice extérieure à l'aide d'une partie conique divergente 18, le tube 17 séparant les deux hélices du rotor étant aminci à cet effet.
La fig 4 est une autre variante pouvant entrer en combinaison avec les dispositions représentées sur les fig. 2 et 3. La partie divergente 20 étant réalisée par évasement du tube 9'. Dans cette variante, pour faciliter la réalisation des pièces, qui doivent offrir à l'eau en mouvement des surfaces polies, afin de diminuer les frottements, on ne rend pas solidaire l'un de l'autre les aubes fixes 8' et le tube 9', ce qui permet l'usinage du cône 20.
La fig. 5 représente une autre façon d'agir sur la différence de section de passage à l'entrée de l'hélice intérieure et à la sortie de l'hélice extérieure: on choisit le diamètre d, plus petit que le diamètre D et le diamètre dl, plus grand que le diamètre D1, cela indépendamment ou conjointement.
La fig. 6 est une vue partielle sans le corps de la boîte de mesure du compteur fig. 2.
Cette fig. 6 montre une réalisation dans laquelle est créée une différence de vitesse entre l'entrée et la sortie du rotor, à l'aide des aubes fixes 4' et 8', la somme des sections droites étant plus grande pour les aubes fixes 4' que pour les aubes fixes 8', du fait que leur nombre est plus grand et leur épaisseur plus forte. Cette disposition réalise bien la différence de section de Bernoulli dans le sens convenable, c'est-à-dire section à la sortie plus grande qu'à l'entrée.
La fig. 7 montre également une vue partielle sans le corps de la boîte de mesure du compteur fig. 2 (vue par-dessus) ; cette disposition particulière des aubes fixes a pour but d'éliminer les vibrations (source d'usure des pivots qui pourraient se produire si le nombre de ces aubes était égal à celui des pales de l'hélice correspondante.
La fig. 8 est une vue partielle analogue, mais par-dessous, du déflecteur. Elle montre une disposition particulière des aubes fixes 6' du déflecteur 5', ayant également pour but d'éliminer les vibrations qui pourraient se produire si le nombre de ces aubes était égal au nombre des pales de l'hélice intérieure ou de l'hélice extérieure ou des deux hélices.
La fig. 9 représente une disposition particulière de l'espace annulaire 16 dans laquelle l'usure du pivot n'a que peu d'influence sur la grandeur de la fuite. En effet, dans cette solution, le convergent 2' recouvre sans frottement la base du tube 17' avec un jeu faible, mais toutefois suffisant pour assurer un bon fonctionnement du compteur (0,5 mm 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 l'espace 16, ceci dans le but de réaliser une augmentation de section à la sortie.
Dans la formule de Bernoulli indiquée cidessus, P, est la perte de charge due au frottement des filets de fluide l'un sur l'autre, au frottement de la veine sur les diverses parois tant mobiles (comme sur 14 fig. 2), que fixes (comme sur 23 fig. 2); enfin, à la perte dans la pièce de renversement de sens du flux 5' et sur les barrettes se trouvant dans cette pièce.
II y a intérêt à égaliser le plus possible les frottements de part et d'autre du tube solidaire du rotor, de façon que les poussées sur les pivots du rotor se compensent; c'est dans ce but qu'on a disposé un tube 23 autour de l'hélice de sortie.
I1 est possible d'associer deux ou plusieurs des solutions décrites ci-dessus ou d'employer des moyens équivalents pour obtenir le même effet Bernoulli par la combinaison de la chambre de sortie de l'hélice extérieure avec un système divergent.
En particulier, l'entrée de l'eau peut se faire par l'hélice extérieure. Dans ce cas tous les dispositifs divergents doivent être appliqués à l'hélice intérieure qui se trouve côté sortie.
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 lieu de les avoir à la même hauteur.