CH332862A - Appareil pour mesurer le débit d'un fluide - Google Patents

Description

  



  Appareil pour mesurer le débit d'un fluide
 La présente invention a pour objet un appareil pour mesurer le débit d'un fluide en fonction de la masse de ce fluide, comprenant un conduit recourbé, en forme de serpentin, dans lequel on fait passer le fluide à mesurer, et des moyens pour faire pivoter ledit conduit autour d'un axe.



   On connaît déjà des appareils de ce genre comprenant un conduit recourbé, dans lequel le fluide est amené et qui est entraîné en rotation autour d'un axe perpendiculaire à un tron çon de conduit dans lequel le fluide fait apparaître un couple. Cet appareil comprend, en outre, un dispositif sensible aux couples produits par l'action du fluide s'écoulant dans le conduit et par la rotation du conduit pour indiquer le débit en masse à travers le conduit.



   L'appareil selon l'invention est caractérisé en ce que l'axe de pivotement du conduit est perpendiculaire à l'axe du serpentin, en ce que ledit conduit est monté sur des moyens de support flexibles, permettant une torsion autour d'un troisième axe perpendiculaire à chacun des axes ci-dessus, et en ce qu'il comporte, en outre, des moyens réagissant continuellement à la torsion du serpentin autour du troisième axe, pour donner une indication qui est fonction du débit du fluide à travers ledit conduit.



   Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'appareil faisant l'objet de la présente invention ainsi qu'une variante.



   La fig. 1 est une vue schématique en élévation par l'avant de cette forme d'exécution.



   La fig. 2 est une vue fragmentaire, en élévation latérale d'une variante.



   L'appareil pour mesurer le débit d'un fluide représenté sur la fig. 1 comprend un conduit présentant une partie recourbée ou serpentin 10. Au lieu d'un seul tour, ce serpentin pourrait présenter un nombre quelconque de tours, chaque tour supplémentaire ayant pour effet d'augmenter le moment cinétique de la masse liquide par rapport à l'axe du serpentin lors du fonctionnement de l'appareil.



  Le serpentin 10 communique avec des passages d'entrée et de sortie 12 et 14, reliés respectivement aux tronçons d'entrée et de sortie 16 et 18 du conduit. Les passages 12 et 14 sont disposés suivant un axe perpendiculaire à l'axe du serpentin 10, tandis que les tronçons 16 et 18 sont disposés suivant un axe perpendiculaire à l'axe du serpentin et à l'axe des passages.



   Deux paliers 20 et 22 supportent les trongons 16 et 18 de façon que le serpentin 10 puisse tourner autour de l'axe de ces tron çons. Des accouplements à glissement 24 et 26, étanches au fluide, raccordent les   extrémi-    tés du conduit rotatif à des conduits fixes d'alimentation et d'évacuation de fluide.



   Pour faire tourner le serpentin 10 autour de l'axe des tronçons 16 et 18, une poulie 30 d'un moteur entraîne une poulie 28, fixée sur le tronçon 16, par l'intermédiaire d'une courroie 32.



   Le tronçon 16, le passage 12, le serpentin 10, le passage 14 et le tronçon 18 sont formés d'une seule pièce. Toutefois, cela n'est pas nécessaire. Il suffit que le dispositif de support du serpentin 10 soit relativement flexible, pour permettre une certaine torsion du serpentin autour de l'axe passant par les passages 12 et 14. Dans la forme d'exécution représentée, les passages d'entrée et de sortie 12 et 14 sont faits d'une matière qui est relativement flexible pour permettre cette torsion autour de leur axe, pour les raisons exposées ci-après.



   Pendant le fonctionnement de l'appareil décrit, le fluide entrant dans le tronçon 16 passe par le passage 12, le serpentin 10, le passage 14 et sort par le tronçon 18 dans le sens indiqué par les flèches. Le moment cinétique H de la masse liquide passant dans le serpentin 10 par rapport à l'axe de celui-ci a un effet analogue à celui d'un volant en rotation dans le gyroscope ordinaire. Quand le moteur est mis en marche, le serpentin tourne à une vitesse constante autour de l'axe des conduits 16 et 18, perpendiculaire à l'axe du serpentin 10. La rotation du serpentin et le moment cinétique H du fluide coopèrent pour produire un couple, suivant des principes bien connus du gyroscope, autour d'un troisième axe perpendiculaire à l'axe de rotation du serpentin.



  Ce troisième axe est coaxial à l'axe des passages d'entrée et de sortie 12 et 14. Le couple ainsi produit se manifeste par une torsion des passages relativement flexibles 12 et 14 autour de leurs axes.



   Pour mesurer la torsion exercée sur les passages 12 et 14, on fixe, sur ces passages, des instruments de mesure de torsion, sur courant continu, 40, 42, par exemple une paire d'extensomètres de type connu. Un dispositif collecteur à bagues de frottement et à balais, comme celui représente en 44, est relié, au moyen de conducteurs 46, aux instruments de mesure 40, 42 de déformation. Le dispositif 44 est monté sur le conduit de sortie 18, et est relié, par l'intermédiaire d'un amplificateur, à un instrument de mesure (non représenté) servant à enregistrer le couple.

   Comme on le démontre dans l'analyse mathématique ci-après, ce couple est fonction du débit de masse du fluide circulant dans le serpentin :
 V = volume du serpentin   =      2nrA   
 si l'on appelle   r    le rayon moyen du
 serpentin, et A la section du tube de
 serpentin.



   M = masse de fluide dans le serpentin
 =   2 ; rrA p   
 si l'on appelle   p    la densité du fluide.
   o    = vitesse angulaire moyenne des parti
 cules de fluide dans le serpentin :   
 ? = W/M X 2? = W/Aro en radians/seconde
 M art   
 si l'on appelle W le débit en unités de
 masse.



     1      =    moment d'inertie de la masse de fluide
 contenue dans le serpentin, autour de
 l'axe du serpentin perpendiculaire au
 plan du serpentin =   Moi-2      2 = 2nAr3Q.   



   H = moment cinétique de l'anneau de fluide    l 2 A 3 X (W) 2 2W   
 T = couple gyroscopique
 =   HQ = 2zr2QW   
 si l'on appelle   Q    la vitesse de précession
 en radians/s.



   Par l'analyse qui précède, on voit que le couple mesuré par les instruments de mesure de déformation est fonction du débit de masse ou W. Les autres facteurs de l'équation étant constants, il suffit de choisir un instrument de mesure de sensibilité appropriée pour permettre la lecture directe du débit de masse.



   La variante représentée sur la fig. 2 utilise, pour le serpentin 10, un mouvement oscillant au lieu d'un mouvement rotatif autour de l'axe des conduits 16 et 18. Au lieu de la poulie 28, un levier oscillant 50 est fixé au conduit 16.



  Une bielle 52, fixée à une extrémité du levier oscillant, est fixée, au moyen d'une cheville, à une manivelle 56 commandée par moteur.



  Le reste de la construction demeure inchangé.



  Mais il est évident que l'on peut supprimer les accouplements à glissement 24 et 26, en utilisant à leur place une tubulure flexible pour brancher l'appareil dans la canalisation du fluide à mesurer.



   Dans cette variante, la mesure de la torsion exercée sur les passages 12 et 14 par l'effet gyroscopique, comme expliqué plus haut, se ferait nécessairement avec des appareils à courant alternatif. Toutefois, on peut également appliquer ici la même analyse mathématique que l'on a indiquée plus haut pour la forme d'exécution décrite précédemment.



   On pourrait remplacer l'instrument de mesure de déformation représenté par un autre dispositif comprenant un châssis circulaire fixé, par son diamètre, aux conduits 16 et 18, afin de tourner avec eux. Une barre de torsion ou un ressort de torsion possédant une constante d'élasticité connue, relié, par une extrémité, au châssis circulaire tournant, peut être relié, par son autre extrémité, soit à l'un des passages 12 ou 14, soit au serpentin lui-même.



  Par une simple mesure de la déviation angulaire du ressort de torsion ou de la barre de torsion, on a alors la torsion exercée par le couple gyroscopique, c'est-à-dire produit par la circulation du fluide dans le serpentin et par la rotation de ce dernier.

Claims (1)

1. REVENDICATION : Appareil pour mesurer le débit d'un fluide en fonction de la masse de ce fluide, comprenant un conduit recourbé en forme de serpentin dans lequel on fait passer le fluide à mesurer, et des moyens pour faire pivoter ledit conduit autour d'un axe, caractérisé en ce que ledit axe de pivotement est perpendiculaire à l'axe du serpentin, en ce que ce conduit est monté sur des moyens de support flexibles, permettant une torsion autour d'un troisième axe perpendiculaire à chacun des axes cidessus, et en ce qu'il comporte, en outre, des moyens réagissant continuellement à la torsion du serpentin autour du troisième axe pour donner une indication qui est fonction du débit du fluide à travers ledit conduit.

   SOUS-REVENDICATIONS : 1. Appareil selon la revendication, carac térisé en ce que lesdits moyens réagissant à la torsion sont agencés de manière à produire un signal qui est fonction du débit du fluide traversant le conduit.

   2. Appareil selon la revendication, carac térisé en ce que lesdits moyens réagissant à la torsion sont agencés de manière à mesurer continuellement le couple de torsion exercé sur le conduit par rapport audit troisième axe.

   3. Appareil selon la revendication et la sous-revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens reliés mécaniquement aux tronçons de conduit soumis à la torsion pour mesurer ledit couple de torsion.

   4. Appareil selon la revendication, carac térisé en ce qu'il comprend des moyens reliés mécaniquement au conduit, pour produire continuellement un signal proportionnel à la torsion du conduit autour dudit troisième axe, torsion résultant de la circulation du fluide dans le conduit et du mouvement de pivotement imposé à ce conduit.

   5. Appareil selon la revendication et la sous-revendication 4, caractérisé en ce que le conduit comprend un passage d'entrée et un passage de sortie flexibles permettant ladite torsion.

   6. Appareil selon la revendication et les sous-revendications 4 et 5, caractérisé en ce que les passages d'entrée et de sortie sont dis poses coaxialement par rapport au troisième axe, et en ce que les moyens de mesure comprennent un instrument de mesure de couple de torsion.

   7. Appareil selon la revendication et les sous-revendications 4 à 6, caractérisé en ce que le conduit comporte des tronçons d'entrée et de sortie supportés dans des paliers fixes et alignés suivant un axe perpendiculaire à l'axe du serpentin, en ce que des moyens servent à faire pivoter ledit conduit autour de cet axe des paliers.