FR2482301A1 - Appareil de mesure de la densite d'un fluide - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN APPAREIL DE MESURE DE LA DENSITE D'UN FLUIDE. CET APPAREIL COMPORTE UNE PREMIERE CHAMBRE 1 CIRCULAIRE DANS LAQUELLE DES MOYENS EXISTENT POUR METTRE EN ROTATION LE FLUIDE DONT ON VEUT MESURER LA DENSITE ET UNE SECONDE CHAMBRE 11 FIXE SITUEE EN REGARD DE LA PREMIERE; CHAQUE CHAMBRE COMPORTANT UNE PAROI MOBILE, DES MOYENS POUR INTRODUIRE ET POUR EVACUER LE FLUIDE DANS LESDITES PREMIERE ET SECONDE CHAMBRES 1 ET 11, DES MOYENS 65, 67, 69 POUR MESURER LA RESULTANTE DES FORCES EXERCEES SUR LESDITES PREMIERE ET SECONDE PAROIS 9 ET 13, CETTE RESULTANTE ETANT PROPORTIONNELLE A LA DENSITE DU FLUIDE. APPLICATION A LA MESURE DE LA DENSITE D'UN FLUIDE PARTICULIEREMENT D'UNE DENSITE INSTANTANEE D'UN FLUIDE DONT LA DENSITE PEUT VARIER EN FONCTION DU TEMPS.

Description

Appareil de mesure de la densité d'un fluide.

La présente invention a pour objet un appareil de mesure de la densité (ou masse volumique) d'un fluide.

On connaît de nombreux appareils permettant de mesurer la densité d'un fluide. A titre d'exemples, on peut citer les aréomètres ou les balances hydrostatiques pour les liquides ou les balances a pression pour les gaz.

Cependant, si de tels appareils permettent de mesurer la densité d'un échantillon isole de fluide, ils ne permettent pas de mesurer celle d'un fluide, circulant dans une tuyauterie, dont' la densité peut varier dans le temps
La présente invention a notamment pour objet un appareil de mesure de la densité d'un fluide circulant dans une tuyauterie et dont la composition et la densité peuvent évoluer dans le temps.

Il permet aussi bien de mesurer une densité absolue que la variation d'une densité par rapport à une valeur fixe donnée à l'avance.

Le principe de cet appareil est basé sur l'augmentation de la pression régnant au sein d'un fluide soumis à une force centrifuge lorsqu'on s'écarte de l'axe de rotation. On sait en effet que lorsqu'un cylindre rempli d'un fluide tourne rapidement autour de son axe il se crée, par rapport à la pression statique règnant au sein de ce sur l'axe de rotation, un supplément de pression dont la répartition radiale est parabolique, mais qui, de toute façon, est proportionnelle à la densité du fluide et au carré de la vitesse de rotation.

Ainsi, étant donné un fluide dont on veut mesurer la densité, on peut, en le faisant pénétrer dans une chambre cylindrique, tournant à une vitesse connue autour de son axe, et en opposant la valeur de la pression exercée par le fluide sur une paroi de cette chambre, à la pression exercée par le même fluide à ltétat statique sur une paroi identique d'une chambre de référence, obtenir une grandeur proportionnelle à la densité du fluide et au carré de la vitesse de rotation. Dans le mode particulier d'une vitesse de rotation constante, cette grandeur ne varie qu'avec la densité du fluide et lui est directement pro partionnelle.

Plus précisément, l'appareil de mesure selon l'invention comporte
- une première chambre comportant une paroi mobile
circulaire d'axe AA', dite première paroi
- une seconde chambre, fixe, comportant une paroi
mobile circulaire d'axe AA', dite seconde paroi,
de même diamètre que la première paroi, cette
seconde paroi étant située en regard de la première
paroi ;
- des moyens pour introduire et pour evacuer le
fluide dans lesdites première et seconde chambres
- des moyens pour mettre en rotation au moins une
partie du fluide présent dans la première chambre,
créant ainsi sur Il première paroi une force aug
mentant proportionnellement à la densité du fluide;;
- des moyens pour mesurer la résultante des forces
exercées sur lesdites première et seconde parois,
cette résultante étant proportionnelle à la den
sité du fluide.

Dans les utilisations de l'appareil où la vitesse de rotation est constante, ladite résultante est directement proportionnelle à la densité du fluide et ne dépend que d'elle.

Dans les utilisations de l'-appareil. où la vitesse de rotation n'est pas constante, l'appareil de mesure selon ltin- vention comporte en outre des moyens connus pour mesurer
la vitesse de rotation, et pour déduire la densité du fluide des mesures de ladite résultante et de ladite vitesse de rotation, au moyen d'un calculateur approprié.

Cet appareil permet bien entendu de mesurer la densité d'un échantillon isolé de fluide. Cependant, il est utilisé de préférence pour mesurer la densité instantanée d'un fluide circulant dans une canalisation et dont la densité peut varier dans le temps. I1 est alors néces- saire d'établir une circulation forcée du fluide dans l-'appareil, de manière à obtenir une mesure représentative avec un faible temps de réponse.

Selon l'invention, l'appareil de mesure de la densité d'un fluide peut comporter plusieurs modes de réalisation, quton peut ranger en deux catégories.

Selon les différents modes de réalisation de l'appareil
de la première catégorie, les moyens pour mettre en rota
tion au moins une partie du fluide présent dans la pre
mière chambre sont constitués par la première chambre elle
même et par la première paroi qui sont elles-m8mes animées
d'une vitesse de rotation Q autour de l'axe AA'.

Préférablement, pour assurer la rotation du fluide, une
série d'ailettes est en outre disposée radialement à
l'intérieur de la première chambre afin que le fluide soit
convenablement mis en rotation.

De préférence, pour ces modes de réalisation de la première catégorie, les première et seconde parois sont des membranes souples.

Selon les différents modes de réalisation de l'appareil de la deuxième catégorie, les moyens pour mettre en rotation au moins une partie du fluide présent dans la première chambre sont constitués par un plateau circulaire situé dans ladite première chambre, portant des ailettes radiales et animé d'une vitesse de rotation' autour de l'axe AA'.

De préférence, pour ces modes de réalisation de la deuxième catégorie, les première et seconde parois constituent les deux faces d'un piston susceptible de se déplacer sous effet de la résultante des pressions exercées sur chacune de ses faces par le fluide contenu respectivement dans les première et seconde chambres.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront mieux après la description qui suit d'exemples de réalisation (un pour chacune des deux catégories) donnés à titre explicatif et nullement limitatif en référence aux dessins annexés sur lesquels
- la figure~1 représente un mode de réalisation
de l'appareil de la première catégorie selon
l'invention ;
- la figure 2 représente un mode de réalisation
de l'appareil de la deuxième catégorie.

L'appareil de mesure de la densité représenté sur la figure 1 comporte une première chambre 1, de forme cylindrique, d'axe AA'. La chambre 1 est solidaire d'un pignon conique 3 qui est lui-même mis en rotation par un autre pignon conique 5 entraîné par un arbre 4. Ainsi, la chambre 1 tourne autour de son axe de révolution AA' sur les paliers 7 et 7'. La chambre 1 est fermée par une paroi mobile 92 constituée dans l'exemple de réalisation décrit par une membrane souple.

En regard de la chambre 1, du coté de la paroi souple 92 se trouve une seconde chambre 11, en forme de cylindre ouvert d'axe AA'. Comme la première chambre 1, la seconde chambre 11 est fermée par une paroi mobile 13S circulaire daxe AA' constituée elle aussi dans l'exemple décrit, par une membrane souple. Les membranes souples 9 et 13 sont identiques. De préférence2 on choisira des membranes telles que la partie linéaire de la caractéristique de l'ensemble des deux membranes, dans leur domaine effectif de travail, couvre la plage complète des variations de densité de fluide.

La chambre tournante 1 et la chambre fixe il sont logees à l'intérieur d'une enceinte 27, dite chambre centrale2 comportant des ailettes de tranquillisation 25.

La force exercée sur les membranes élastiques 9 et 13 est transmise à une aiguille 15 comportant un plateau d'appui 17. Une première extrémité 19 de l'aiguille 15 est logée dans un premier support 21, fixé sur la membrane souple 9 par soudure oupartout autre moyen approprié. La deuxième extrémité 23 de l'aiguille 15 est logée dans un support 25, fixé de manière identique sur la membrane élastique 13. Des billes SI sont intercalées à chaque extrémité entre l'aiguille 15 et les supports 21-25. il est nécessaire que les supports 21 et 25 soient bien alignés, de manière à éviter une usure prématurée de l'aiguille 15, et le risque de battements dans la mesure.

Afin d'éviter que l'aiguille 15 ne s'écarte dela direction axiale AA' les membranes 9 et 13 sont réalisées dans un matériau assez rigide, mais cependant assez souple pour donner un déplacement suffisant de l'aiguille 15 qui, au besoin, pourrait être guidée par des paliers non représentés.

Afin d'obtenir un renouvellement rapide du fluide dans l'appareil, il est nécessaire d'établir une circulation forcée dans celui-ci. C'est pourquoi l'appareil représenté sur la figure 1 comporte encore des moyens pour introduire et pour évacuer le fluide dont on désiré mesurer la densité dans la chambre tournante 1 et dans la chambre fixe 11. Ces moyens sont constitués par un premier conduit d'alimentation 29 mettant en communication l'amont de la tuyauterie 37 avec la chambre tournante 1. Ce conduit 29 est disposé, dans la partie où il se raccorde à la chambre 1, selon son axe de rotation AA'.

Un deuxième conduit d'alimentation 31 met en communication l'amont de la tuyauterie 37 avec la chambre 11.

La chambre 1 comporte encore à sa périphérie une série de trous calibrés 33, et un trou calibré 35 situé au centre de la paroi souple 9. Le trou 35 percé axialement dans le support 21 à partir de la face solidaire de la paroi élastique 9, débouche par exemple dans un trou 36 percé radialement dans le support 21.

La chambre centrale 27 comporte dans sa partie haute un orifice 41 par lequel elle est mise en communication au moyen d'un conduit 43 avec la canalisation 37. D'autre part, la chambre 27 comporte un orifice 45 mettant en communication, au moyen du conduit d'évacuation 47, sa partie basse avec la canalisation 37.

La chambre fixe 11 comporte elle aussi des orifices permettant d'assurer l'alimentation et l'évacuation du fluide Elle comporte un trou calibré 49 à sa partie supérieure, et un autre trou calibré 51 à sa partie inférieure.

Un diaphragme 39 est disposé à l'intérieur de la canalisation 37, à l'intérieur de laquelle circule le fluide selon le sens de la flèche 38, de manière à créer une perte de charge dans cette canalisation, cette perte de charge pouvant d'ailleurs etre très faible. Les conduits d'alimentation 29 et 31 sont raccordés sur la canalisation 37 en un point 40, qui est situé en amont du diaphragme 39. A l'opposé, les canalisations d'évacuation du fluide 43 et 47 sont raccordées à la canalisation 37 en un point 42 situé en aval du diaphragme 39.

L'ensemble constitué par le diaphragme 39, les conduits d'alimentation 29 et 31, les conduits d'évacuation 43 et 47 ainsi que les différents trous calibrés pratiqués dans les chambres 1, 11 et 27 permet d'assurer la circulation du fluide dans l'appareili.quelle que soit la nature du fluide qui circule dans la canalisation 37. En particulier, si un fluide plus léger ou plus lourd remplace un premier fluide dans la canalisation 37, comme cela peut être le cas par exemple dans un oléoduc qui véhicule successivement des fluides de nature différente, l'évacuation du premier fluide pourra etre assurée rapidement.En effet, l'évacuation du fluide plus lourd se fera par le trou calibré 51 de la chambre 11, le trou calibré 33 de la chambre 1 et par le trou calibré 45 de la chambre 27, puis par le conduit 47. Au mntraire, un fluide plus léger sera évacué par le trou calibré 49 de la chambre 11, le trou calibré 35 de la chambre 1 et par le trou calibré 41 de la chambre 27, puis par le conduit 43.

On assure ainsi une circulation forcée du fluide à l'intérieur de l'appareil selon l'invention, ce qui fait que le fluide contenu dans les chambres 1 et Il ainsi que dans la chambre centrale 27 suit l'évolution du fluide délivré par la canalisation 37 avec un retard minimum qui peut être adapté si nécessaire par des moyens connus (par exemple en jauant sur la dimension des diaphragmes ou la longueur relative des canalisations). Bien entendu, le diaphragme 39 peut être remplacé par tout autre dispositif produisant une perte de charge entre les points 40 et 42.

La mesure de la densité est obtenue de la manière suivante.

Le fluide est introduit dans les chambres 1 et 11 respectivement au moyen des conduits d'alimentation 29 et 31. A l'intérieur de la chambre 1, le fluide est entraîné en rotation, la chambre 1 comportant si nécessaire une série d'ailettes radiales 63 afin d'entraîner convenablement le fluide. il se crée alors au sein du fluide une pression dont la répartition radiale est parabolique. En un point situé à la distance h de l'axe AA' pour une vitesse de rotation de la chambre 1 , égale à Cv , et si l'on désigne par PO la pression statique du fluide (au niveau de l'axe.AA', à l'entrée de la chambre 1) la pression est Ph = Po + p f .# . h2 ,
3 pétant la densité du fluide.La force exercée sur la paroi mobile 9 par le fluide est obtenue par intégration de l'effort du à la pression Ph sur cette paroi entre h = O et h = H, H désignant le rayon de la chambre 1.

On obtient ainsi
F1 = lt H2 (po + Pf . > 2 . H2 ) .

6
La paroi mobile 13 fermant la chambre 11 subit quant à elle une force égale au produit de la pression statique
PO du fluide, cette pression étant la même que la pression du fluide dans la chambre 1 au niveau de baexe AA', par la surface de la paroi 13. Soit
F2 = # H2 . P0 .

L'aiguille 15 est par conséquent soumise à la résultante des forces exerces sur les parois 9 et 13. Cette résul- tante est gale à F1 - F2 = # . H4 .#2 . #f .

6
On constate que cette résultante est indépendante de Po, et proportionnelle à'/'f W
Pour le premier cas d'utilisation de l'appareil selon l'invention comme indiqué ci-dessus, la vitesse de rota tion6J de la chambre 1 est constante. Ce serait le cas notamment si l'arbre 4 était entraîné par un moteur électrique à vitesse constante On voit que,' dans ce cas, la résultante des forces, pour un appareil déterminé, ne dépend que de la densité du fluide, et lui est directement proportionnelle.

Pour le-second cas d'utilisation, la vitesse de rotation de la chambre 1 n'est pas constante. Dans ce cas, l'appa- reil de mesure de la densité selon l'invention est associé par des moyens connus et non représentés à un détecteur de vitesse au , non représenté, et à un calculateur approprié, non représenté, qui permet de calculer la densité #f du fluide en effectuant le rapport ##### lequel, comme on vient de le montrer, est proportionnel à #f.

L'appareil selon l'invention correspondant au premier cas d'utilisation, avec une vitesse de rotation cs constante, comporte des moyens pour mesurer la résultante des forces exercées sur les parois 9 et 13. Dans l'exemple de réalisation représenté sur la figure 1 ces moyens sont constitués par un palpeur 65 associé à une aiguille indicatrice 67 qui se déplace devant un cadran grsdué 69, dont la position angulaire est réglable. Le palpeur 65 est porté par un axe 71 qui traverse la paroi de la chambre centrale 27. Cet axe 71 porte à l'une de ses extrémités le palpeur 65, et à l'autre extrémité l'aiguille 67 se déplaçant devant le cadran gradué 69. Le ressort 73 permet de plaquer le palpeur 65 contre le plateau d'appui 17. A une première extrémité 73a, le ressort s'appuie sur la paroi supérieure de la chambre centrale 27.A l'autre extrémité 73b, le ressort stappuie sur le palpeur 65 et le tient au contact du plateau d'appui 17. Ainsi, en fonctionnement, les parois mobiles 9 et 13, les, supports 21 et 25, l'aiguille 15 et le plateau d'appui 17, le palpeur 65, et l'aiguille indicatrice 67 se déplacent simultanément quand la rfisultante des forces appliquées par le fluide aux parois mobiles 9 et 13 évolue. Au cas où cette résultante serait trop importante pour la résistance des parois mobiles 9 et 13 ou simplement pour permettre de ramener l'ensemble mobile en une position de travail plus centrale, pour un fluide de densité élevée, il serait possible d'ajouter un ressort~de rappel supplémentaire 74 à l'intérieur de la chambre 11, la charge de ce ressort pouvant du reste être réglée par un moyen connu.

Plusieurs solutions sont alors possibles pour mesurer la résultante des forces exercées sur l'aiguille 15. On peut, comme représenté sur la figure 1, mesurer le déplacement de l'aiguille indicatrice 67, solidaire du palpeur 65, sur un cadran 69.

Quand on fait travailler les membranes 9 et 13 dans la partie linéaire de leur caractéristique, les déplacements de l'aiguille 15 puis de l'aiguille indicatrice 67 sont proportionnels à la résultante des forces et, à vitesse de rotation 9 constante, ces déplacements sont donc direc- tement proportionnels à la densité du fluide. Le cadran 9 peut ainsi, en tenant compte des caractéristiques de l'ensemble de l'appareil, être gradue en densité de fluide pour donner une lecture directe.

D'autres moyens de mesure sont encore envisageables, particulièrement pour le cas où la vitesse de rotation s de la chambre 1 est variable. On peut, par exemple, utiliser un asservissement dont la fonction serait d'empêcher le déplacement de l'aiguille 67, la mesure étant faite sur un paramètre de cet asservissement (tension, intensité, pression...) représentatif de l'intensité de la force appliquée ou du déplacement de l'embase (non représentée) du ressort 74 si l'on applique cette force à cette embase.

Sur la figure 2, un second mode de réalisation de liap- pareil selon l'invention est décrit.

D'une manière identique à ce qui a été représenté sur la figure 1, le fluide circule dans une canalisation 37 selon le sens de la flèche 38. Les conduits d'alimentation en fluide 29 et 31 sont branchés en 40 sur la canalisation 37, le point 40 étant situé en amont du diaphragme 39.

Les conduits d'évacuation du fluide 43 et 47 débouchent en 42 sur la canalisation 37, le point 42 étant situé en aval du diaphragme.39. On assure ainsi une circulation forcée du fluide à l'intérieur de l'appareil selon L'invention représenté sur la figure 2.

La chambre 1 est en deux parties la et lb. La première partie est délimitée par le couvercle 101 fermant le corps de l'appareil 103, de forme générale cylindrique, par l'alésage 105 du corps 103, et par un voile intérieur 113.

Celui-ci est percé de trous périphériques 119 faisant communiquer la première partie la de cette chambre avec la deuxième lb. Celle-ci est délimitée par le voile intérieur 113, par l'alésage 107 du corps cylindrique 103 et par la face 9 d'un piston 11l. Le piston 111 est mobile en translation àl'intérieur de l'alésage 107. La face 9 de ce piston constitue la paroi mobile circu laize d'axe AA' dite première paroi de la chambre 1. Le voile intérieur 113 comporte, en plus des orifices 119 répartis à la périphérie, un orifice 121 débouchant à la partie centrale de la chambre la.

A l'intérieur de la chambre 1 > plus précisement à l'in- térieur de l'enceinte la; on trouve des moyens tournants pour mettre en rotation ie fluide contenu dans l'enceinte la. Ces moyens sont constitués pér un plateau circulaire 123 portant une série d'ailettes radiales 125 et entraîné en rotation à une vitesse co autour de l'axe hA' par un pignon denté 3 engrenant avec un autre pignon 5 mu par l'arbre 4.

La face 13 du piston 111, opposée à la face 9, constitue une paroi mobile circulaire d'axe AA' d'une seconde chambre fixe Il-. -Cette seconde chambre 11 est délimitée par la paroi circulaire 13 du piston 111, par l'alésage 107, à l'intérieur duquel le piston 111 coulisse, et par le couvercle 131 fermant la deuxième extrémité du corps 103 de l'appareil.

D'une manière identique à ce qui a été représenté sur la figure 1, la seconde chambre 1 1 comporte un trou calibré 49 à sa partie supérieure et un trou calibré 51 à sa partie inférieure pour l'évacuation du fluide.

Dans la première enceinte la de la chambre 1 le renouvellement du fluide se fait, pour l'alimentation de la chambre par la canalisation 29 et pour le retour par le conduit 121 à l'extrémité duquel se trouve le trou calibré 135 pour les fluides plus légers et par les orifices 119 pour les fluides plus lourds.

A partir de la deuxième enceinte 1b5 le retour du fluide se fait par les trous calibrés 119a pour les fluides plus lourds, et 135a pour les fluides plus légers. Les trous calibrés 119a et 135a sont de dimension nettement plus faible que celle des trous 119.

il faut noter qu'entre le piston 111 et l'alésage 107 l'étanchéité absolue n'est pas nécessaire, ce qui permet d'avoir un déplacement du piston 111 sans frottement gênant.

Le fluide introduit dans l'enceinte le au moyen du conduit d'alimentation 29 est mis en rotation à l'aide des ailettes radiales 125. Comme il a été dit dans la description faite en référence à la figure 1, il se crée au sein du fluide une pression dont la répartition radiale est parabolique. Si l'on désigne par H le rayon de l'alésage 105, la valeur de cette pression à la périphérie de la-chambre la est égale à
P H Po + ,of.'o 2 H 2
3
Po étant la pression statique du fluide régnant au sein du fluide au niveau de l'axe AA'.Les orifices 119 pratiqués à la périphérie du voile intérieur 113 conduisent le fluide dans la chambre lb, pratiquement sans rotation résiduelle, communiquant ainsi à toute la surface de la paroi 9 du piston 111 la pression qui règne à la périphérie de enceinte 115. La paroi 9 est ainsi soumise à une force
F1 =# H (P0 +a f . # . H ).

3
La paroi 13 quant à elle, est soumise à une force
F2 = # H2 . PO
La résultante des forces exercées sur les faces 9 et 13 du piston est par conséquent égale à :
F1 - F2 = < H4 P 2
3
On constate à nouveau que cette résultante est indépendante de la pression statique du fluide Po et qu'elle est proportionnelle àflf2 .pf étant la densité du fluide circulant dans la canalisation 37. Cette résultante qui s'exerce sur le piston 111 est équilibrée par un ressort antagoniste 133 placé dans la chambre 11.

Ce ressort 133 est monté sur uneembase 134 déplaçable par une vis 136.

Comme ci-dessus, pour le premier cas d'utilisation de l'appareil selon l-'-invention, la vitesse de rotation du plateau 123 est constante et la résultante des forces pour un appareil déterminé ne varie qu'avec la densité du fluides #f et lui est directement proportionnelle.

Pour le second cas d'utilisation la vitessé de rotation a) du plateau 123 estvariable. Dans ce cas,l'appareil de mesure de la densité selon l'invention est associé par des moyens connus et non représentés à un détecteur de vitesse de rotation Q non représenté et à un calculateur approprié non représenté > qui permet de calculer la densité p f du fluide en effectuant le rapport F1 - F2 ' lequel, comme on vient de le montrer2 est proportionnel à oof
Des moyens pour mesurer la résultante des forces exercées sur les faces 9 et 13 du piston 111 sont prévus.Dans l'exemple de réalisation décrit et représenté à la figure 2, correspondant au premier cas d'utilisation avec une vitesse de rotation constante 4 > , ces moyens sont constitués par une tige 137 solidaire à l'une de ses extrémités 139 du piston 111 et portant à son autre extrémité 141 un index 143 se déplaçant devant une réglette graduée .145.

Si la caractéristique du ressort 133 est linéaire, les déplacements de la tige 137, puis de l'index 143 sont proportionnels à la résultante des forces et à vitesse de rotation Q constante, ces déplacements sont donc directement proportionnels à la densité du fluide. La réglette graduée 145 peut ainsi, en tenant compte des caractéristiques de l'ensemble de l'appareil, être graduée en densité de fluide pour donner une lecture directe.

D'autres moyens de. mesure sont encore envisageables, particulièrement pour le cas où la vitesse de rotation
Q du plateau 123 est variable. On peut, par exemple, utiliser un asservissement dont la fonction serait d'em- pêcher le déplacement du piston 111, la mesure étant faite sur un paramètre de cet asservissement (tension, intensité, pression...) représentatif de l'intensité de la force appliquée, ou du déplacement de l'embase 134 du ressort 133 si l'on applique cette force à cette embase.

L'appareil de mesure de la densité d'un fluide selon l'invention trouve des applications dans des domaines variés.

Par exemple, cet appareil peut être utilisé pour la séparation de fluides différents à la sortie d'un oléoduc.

On sait en effet qu'une même tuyauterie peut véhiculer successivement des fluides dont la nature ou la qualité diffèrent suffisamment pour qu'il soit nécessaire de les séparer à la sortie de celle-ci, avant de les stocker ou de les traiter. L'appareil selon l'invention permet de résoudre ce problème. il est installé sur l'oléoduc de manière à mesurer, comme décrit précédemment, la densité du fluide qui y circule-. L'indication fournie par l'appareil est utilisée pour commander une série d'électrovannes qui permettent de séparer les différents fluides et de les acheminer vers leur destination de stockage ou de traitement.

Selon une autre applicati4n, l'appareil. de mesure de la densité selon l'invention peut être utilisé pour la régulation du fonctionnement des turbomachines.

On sait que le paramètre qui détermine le fonctionnement d'une turbomachine est le débit calorifique, exprimé par exemple en kilocalories/heure, du carburant fourni à cette turbomachine.

Dans une régulation bouclée, on fait correspondre à un débit calorifique donné un paramètre tel qu'un régime ou une température. La mesure de ce paramètre et sa comparaison à une valeur.de référence permettent d'agir en retour sur le débit calorifique du carburant fourni à la turbomachine.

En revanche, dans une régulation programmée, le débit calorifique du carburant doit être défini avant que les valeurs limites du paramètre correspondant soient atteintes.

L'appareil selon l'invention permet de déterminer le débit calorifique C du carburant fourni à la turbomachine par une meilleure connaissance de son débit massique JI et de son pouvoir calorifique massique P. On a en effet
C (kcal/h) = P (kg/h) . P (kcal/kg)'
Comme on le sait, on peut, connaissant la température d'un carburant et se densité, en déduire son pouvoir calorifique massique P.On peut par conséquent, en utilisant, par exemple un bilame å dilatation linéaire et un appareil de mesure de la densité selon l'invention, déterminer au moyen d'un calculateur approprié dans lequel les constantes nécessaires ont été introduites 9 la section à donner au doseur de carburant en butée pour obtenir une valeur donnee à l'avance du débit calorifique du carburant alimentant la turbomachine.

Selon une autre application utilisable pour les turbomaw chines notamment, l'appareil de mesure de la densité selon l'invention peut être utilisé pour la mesure du débit massique ou de la consommation massique d'un fluide. Pour l'obtenir, on associe à la mesure de densité la mesure du débit volumique et pour un gaz par exemple, on pourra avantageusement placer le débit-mètre volumique sur un point de prélèvement voisin de celui de l'appareil de mesure de densité.

Préférentiellement, pour les applications auxturbomachines, un détecteur de vitesse de rotation et un transmetteur de position sont associés à l'appareil de mesure de la densité selon l'invention. Les valeurs mesurées sont trans- mises à un calculateur qui donne'la valeur de la densité.

Cette valeur pour cette dernière variante d'application est fournie à un multiplicateur qui reçoit également la valeur du débit volumique fournie par le débit-mètre. Ce multiplicateur fournit ainsi une valeur de débit massique à un intégrateur qui donne la consommation massique.

Plus simplement, un appareil selon l'invention pourrait être utilisé comme "correcteur de densité" à l'intérieur d'un asservissement de turbomachine (non représenté) par exemple.

L'appareil que nous venons de décrire est préférentiellement destiné à la mesure de la densité d'un fluide circulant dans une tuyauterie. Mais il permet également de mesurer la densité d'un fluide au repos, par exemple dans un réservoir, sous réserve d'assurer la circulation du fluide dans l'appareil selon l'invention.

On notera que la validité des calculs effectués s'applique à la mesure de la densité d'un fluide supposé incompres siblai. Cependant, l'appareil selon l'invention peut encore être utilisé pour mesurer la densité d'un gaz. La densité mesurée est alors celle du gaz ramené à la pression qui règne à l'entrée de l'appareil, c'est-à-dire dans l'axe de la chambre 1. Pour cette utilisation, le choix des divers diaphragmes régissant l'écoulement du gaz à travers l'appareil est effectué de façon à retrouver la même pression dans la chambre fixe et à retrouver ces deux pressions identiques à celle qui règne au point de prélèvement 40 sur la tuyauterie 37.

Bien entendu, selon l'application à laquelle on destine l'appareil selon l'invention, il pourra être nécessaire de lui adjoindre une correction de température. Celle-ci relève de l'art de l'ingénieur, et nous ne l'avons pas représentée ici.

Les modes de réalisation décrits à titre explicatif ne sont pas limitatifs.

D'autres modes de réalisation de l'appareil selon l'invention peuvent ainsi être envisagés,comme par exemple
- le remplacement de deux membranes souples par une seule 7
- le remplacement d'une membrane souple par une capsule
ou un soufflet ou un piston dans un cylindre,
- l'utilisation ou non d'un ressort s'opposant à la
résultante des forces.

Claims (21)

REVENDICATIONS

1. Appareil de mesure de la densité d'un fluide caractérisé en ce qu'il comporte

- une première chambre (1), comportant une paroi

mobile (9) circulaire d'axe AA' dite première

paroi

- une seconde chambre (Il), fixe, comportant une

paroi mobile (13) circulaire d'axe AA'- dite se

seconde paroi, de même diamètre que la première

paroi (9), cette seconde paroi étant située en

regard de la premiere paroi (9)

- des moyens pour introduire et pour évacuer le

fluide dans lesdites première et seconde chambres

(1 , 11)

- des moyens pour mettre en rotation au moins une

partie du fluide présent dans la première chambre

(1) créant ainsi sur la première paroi (9) une

force augmentant proportionnellement à la densité

du fluide

- des moyens pour mesurer la résultante des forces

exercées sur lesdites première et seconde parois

(9 , 13),'cette résultante étant proportionnelle

à la densité du fluide.

2. Appareil de mesure selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens élastiques exergant une force sur ladite deuxième paroi (13) à l'encontre de la pression du fluide contenu dans la première chambre (1).

3. Appareil de mesure- selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les moyens pour introduire et-pour évacuer le fluide dans lesdites première et seconde chambres (1 , 11) se composent

- d'un premier conduit d'alimentation (29) mettant

en communication la première chambre (1) avec

la canalisation (37) dans laquelle circule le fluide

- d'un deuxième conduit d'alimentation (31) mettant

en communication la seconde chambre (11) avec la

canalisation de fluide (37)

- des moyens pour évacuer le fluide de la première

chambre (1)

- des moyens pour évacuer le fluide de la seconde

chambre (11).

4. Appareil de mesure selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens pour évacuer le fluide de la seconde chambre sont constitués par des trous calibrés (49 s 51) situés respectivement àla partie supérieure et à la partie inférieure de ladite seconde chambres la mettant en communication par des conduits d'évacuation (43, 47) avec le canalisation de fluide (37).

5. Appareil de mesure selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens pour mettre en rotation au moins une partie du fluide présent dans la chambre (1) sont constitués par la première chambre (1) et par la première paroi (9), ces dernières étant animées elles-mêmes d'une vitesse de rotation constante autour de l'axe AA'.

6. Appareil de mesure selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les moyens pour mettre en rotation au moins une partie du fluide présent dans la chambre (1 ) sont constitués par la première chambre (1) et par la première paroi (9), ces dernières étant animées elles-mêmes d'une vitesse de rotation variable autour de l'axe AA'.

7. Appareil de mesure selon l'une quelconque des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que des ailettes radiales (63) sont en outre disposées à l'intérieur de la première chambre (1).

8. Appareil de mesure selon l'une quelconque des revendications 5, 6 et 7, caractérisé en ce que les moyens pour évacuer le fluide de la première chambre sont constitués par

- une enceinte (27), dite chambre centrale, entourant

lesdites première et seconde chambres (1 , 11)

- des trous calibrés (33) pratiqués à la périphérie

de la première chambre (1) ;

- un trou calibré (35) pratiqué au centre de la pre

mière paroi mobile (9)

- des trous calibrés (41 , 45) mettant en communica

tion par les conduits d'évacuation (43,47) la

partie supérieure de la chambre centrale (27) d'une

part, et sa partie inférieure d'autre part, avec

la canalisation de fluide (37).

9. Appareil de mesure selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les moyens pour mettre en rotation au moins une partie du fluide présent dans la première chambre (1) sont constitués par un plateau circulaire (123) situé dans la première chambre (1), portant des ailettes radiales (125) et animé d'une vitesse de rotation constante 40 autour de l'axe AA'.

10. Appareil de mesure selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les moyens pour mettre en rotation au moins une partie du fluide présent dans la première chambre (1) sont constitués par un plateau circulaire (123) situé dans la première chambre (1), portant des ailettes radiales (125) et animé d'une vitesse de rotation variable autour de l'axe AA'.

11. Appareil de mesure selon l'une quelconque des revendications 9 et 10, caractérisé en ce que les moyens pour évacuer le fluide de la première chambre sont constitués par

- une série d'orifices (119) situés à-la périphérie

d'un voile intérieur (113) séparant dans le sens

de l'axe AA' ladite première chambre (1) en une

première et une seconde enceinte (la , 1b) ;;

- un conduit (121) percé radialement dans le voile

intérieur (113 , ce conduit partant du centre

dudit voile intérieur (113), pour acheminer le

fluide present dans ladite première enceinte (la)

à travers un trou calibré (135) vers un conduit

(47) d'évacuation du fluide

des trous calibrés (135a 119a) mettant en com

munication respectivement la partie supérieure et

la partie inférieure de ladite seconde enceinte

(lob) par les conduits d'évacuation. (43 , 47) avec

la canalisation de fluide (37).

12. Appareil de mesure selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les première et seconde parois (9--i 13) sont constituées par une membrane souple.

13. Appareil de mesure selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 et 9 à Il , caractérisé en ce que lesdites première et seconde parois (9 , 13) constituent les deux faces d'un piston (111) susceptible de se déplacer sous l'effet de la résultante des pressions exercées sur chacune de ses faces (9 , 13) par le fluide contenu respectivement dans les première et seconde chambres ( 1 , 11), cette résultante étant équilibrée par des moyens élastiques.

14. Appareil de mesure selon la revendication 13, caractérisé en ce que les moyens élastiques exerçant une force sur ladite seconde paroi (13) à l'encontre de la pression du fluide contenu dans ladite premiere chambre (1) sont constitués par un ressort (133) logé dans la seconde chambre (li).

15 Appareil de mesure selon la revendication 14, caractérisé en ce que le ressort (133) est monté sur une embase (134) réglable en translation.

16. Appareil de mesure selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, 7 et 8 et 12, caractérisé en ce que les moyens pour mesurer la résultante des forces exercées sur les dites première et seconde parois (9 , 13) sont constitués par

- une aiguille (15) portant un plateau d'appui (17),

une première extrémité (19) de l'aiguille (15) étant

logée dans un premier support (21), solidaire de la

première paroi (9), sa deuxième extrémité (23) étant

logée dans un deuxième support (25)solidaire de la

seconde parol-13) ;

- un palpeur (65) plaqué sur le plateau d'appui (7)

- un ressort (73) et une aiguille (67) solidaire du

palpeur (65) se déplaçant devant un cadran gradué

(69).

17. Appareil de mesure selon l'tune quelconque des revendications 1 à 4, 6 à 8 et 12, caractérisé en ce que

- les moyens pour mesurer la résultante des forces

exercées sur lesdites première et seconde parois

(9 9,13) sont constitués par une aiguille (15) por

tant un plateau d'appui (17), une première extré

mité (19) de l'aiguille (15) étant logée dans un

premier support (21), solidaire de la première paroi

(9), sa deuxième extrémité (23) étant logée dans un

deuxième support (25) solidaire de la seconde paroi

(13),

- un transmetteur de position est relié au plateau

d'appui (17),

- il existe un détecteur de vitesse de rotation de la

première chambre (1) et en ce que les valeurs obtenues par ledit transmetteur de position et ledit détecteur de vitesse sont transmises à un calculateur qui donne la mesure de la densité du fluide.

18. Appareil de mesure selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, 7 à 9, 11 et 13 à 15, caractérisé en ce que les moyens pour mesurer le résultante des forces exercées sur lesdites première et seconde parois sont constitués par une tige (137) solidaire à l'une de ses extrémités d'au moins l'une des parois ( 9, 13) et portant à l'autre extrémité (141) un index (143) se éplaFant devant une régle graduée (145).

19. Appareil de mesure selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, 6 à 8, 10 et 11 et 13 à 15, caractérisé en ce que les moyens pour mesurer la résultante des forces exercées sur lesdites première et seconde parois sont constitués par un transmetteur de position relié à au moins l'une des parois :9, 13 ) et transmettant la valeur obtenue à un calculateur qui reçoit d'autre part la valeur de la vitesse de rotation du plateau (123) mesurée par un détecteur, de façon à donner la mesure de la densité du fluide.

20. Appareil de mesure selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que des moyens pour créer une perte de charge dans la canalisation (37) respectivement en aval du départ (40) des conduits d'alimentation (29 ,31) et en amont de l'arrivée (42) des conduits d'évacuation (43, 47) > sont constitués par un diaphragme (39) disposé dans celle-ci.

21. Appareil de mesure de la densité d'un fluide selon l'une quelconque des revendications précédantes, carac tériséen ce que le fluide est prélevé dans un réservoir par des conduits d'alimentation (29 , 31 ) et évacué par des conduits (43 , 47- ).