FR2585126A1 - Device for measuring the flow rate in a gaseous fluid circuit, in particular an air circuit - Google Patents
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Abstract
Description
DISPOSITIF POUR MESURER LE DEBIT DANS UN CIRCUIT D'UN
FLUIDE GAZEUX, NOTAMMENT DE L'AIR.DEVICE FOR MEASURING THE FLOW IN A CIRCUIT OF A
GASEOUS FLUID, ESPECIALLY AIR.
L'invention concerne un dispositif pour mesurer le débit dans un circuit d'un fluide gazeux, tel que notamment de l'air. Elle vise plus particulièrement un débitmètre à air qui, dans les conditions pratiques d'utilisation, est linéaire et présente de faibles pertes de charge. The invention relates to a device for measuring the flow rate in a circuit of a gaseous fluid, such as in particular air. It relates more particularly to an air flow meter which, under practical conditions of use, is linear and has low pressure drops.
Comme on le sait, il existe déjà plusieurs types de débitmètres à air. Les débitmètres volumétriques, bien que largement répandus, ont l'inconvénient de présenter des pertes de charge conséquentes. Les débitmètres déprimogènes qui ont l'avantage de présenter des pertes de charge réduites, mais encore significatives, ne sont malheureusement pas linéaires. Des débitmètres à traceurs, qui pallient généralement ces deux inconvénients, sont complexes à construire et à manipuler. As is known, there are already several types of air flow meters. Volumetric flowmeters, although widely used, have the disadvantage of having significant pressure drops. Unfortunately, the pressure-reducing flowmeters, which have the advantage of having reduced but still significant pressure drops, are not linear. Tracer flowmeters, which generally overcome these two drawbacks, are complex to build and handle.
L'invention pallie ces inconvénients. Elle vise un débitmètre à air facile à construire et à manipuler, qui dans les conditions pratiques d'utilisation (5 à 400m3/h), est sensiblement linéaire, ce qui alors facilite la lecture directe, et présente des pertes de charge peu significatives. The invention overcomes these drawbacks. It targets an air flow meter that is easy to build and handle, which under practical conditions of use (5 to 400m3 / h), is substantially linear, which then facilitates direct reading, and presents little significant pressure losses.
Ce dispositif pour mesurer le débit dans un circuit d'un fluide gazeux, se caractérise en ce qu'il est constitué par une portion de conduit lisse, destinée à être insérée dans ledit circuit à vérifier, comprenant, dans le sens dudit écoulement
- un redresseur, destiné à régulariser l'écoulement
- un capteur anémométrique à hélice, avec son détecteur de proximité qui transmet un signal à chaque passage d'une pale de ladite hélice
- un conditionneur électronique du signal ainsi détécté. This device for measuring the flow rate in a circuit of a gaseous fluid, is characterized in that it consists of a portion of smooth conduit, intended to be inserted into said circuit to be checked, comprising, in the direction of said flow
- a rectifier, intended to regulate the flow
- an anemometric propeller sensor, with its proximity detector which transmits a signal each time a blade of said propeller passes
- an electronic conditioner of the signal thus detected.
Comme on le sait, un "capteur anémométrique à hélice" est un dispositif en soi connu qui sert à détecter une vitesse de déplacement d'un fluide gazeux, constitué par une hélice carénée et un détecteur de proximité destiné à transmettre un signal, notamment une impulsion à chaque passage d'une des pales de l'hélice lors de sa rotation. As is known, a "propeller anemometric sensor" is a device known per se which is used to detect a speed of movement of a gaseous fluid, consisting of a streamlined propeller and a proximity detector intended to transmit a signal, in particular a impulse with each passage of one of the propeller blades during its rotation.
En d'autres termes, l'invention réside dans l'application nouvelle de ce moyen connu depuis fort longtemps. In other words, the invention lies in the new application of this means, known for a very long time.
Avantageusement, en pratique
- dans une configuration préférée, le conduit a la forme d'un venturi et l'hélice est placée au col de ce venturi ; l'angle au sommet du convergent d'entrée est voisin de 20 , alors que 1' angle au sommet du divergent de sortie est voisin de 7" et le redresseur est constitué par un ensemble de lames radiales, régulièrement espacées dans la section du conduit
- dans une autre forme de réalisation, le conduit lisse a la forme d'un convergent et d'un divergent accolés par leur sommet, de meme angle au sommet, l'hélice étant placée à cette jonction et le redresseur est constitué par un ensemble en forme de nid d'abeilles dont les parois sont dirigées dans le sens de l'écoulement ;;
- l'axe de rotation de l'hélice est monté sur un roulement à billes
- le conditionnement électronique de signal comprend
une alimentation électrique régulée et fil
trée,
un amplificateur de mise en forme du signal,
un organe de contrôle de la fréquence,
un convertisseur de signal, par exemple un
convertisseur : fréquence/tension ou un di
viseur,
des bornes de sortie.Advantageously, in practice
- In a preferred configuration, the duct has the shape of a venturi and the propeller is placed at the neck of this venturi; the angle at the top of the inlet convergent is close to 20, while the angle at the top of the outlet diverging is close to 7 "and the rectifier is constituted by a set of radial blades, regularly spaced in the section of the duct
- In another embodiment, the smooth duct has the shape of a convergent and a diverging joined by their top, of the same angle at the top, the propeller being placed at this junction and the rectifier is constituted by an assembly in the shape of a honeycomb whose walls are directed in the direction of flow ;;
- the axis of rotation of the propeller is mounted on a ball bearing
- electronic signal conditioning includes
regulated power supply and wire
very,
a signal shaping amplifier,
a frequency control unit,
a signal converter, for example a
converter: frequency / voltage or di
viewfinder,
output terminals.
La manière dont l'invention peut être réalisée et les avantages qui en découlent ressortiront mieux des exemples de réalisation qui suivent, donnés à titre indicatif mais non limitatif à l'appui des figures annexées. The manner in which the invention can be implemented and the advantages which ensue therefrom will emerge more clearly from the following exemplary embodiments, given by way of indication but not limiting in support of the appended figures.
Dans ces figures, pour des raisons de commodité et de clarté, les proportions respectives n'ont pas été respectées. In these figures, for reasons of convenience and clarity, the respective proportions have not been respected.
La figure 1 est une représentation schématique en coupe longitudinale d'un débitmètre conforme à l'invention. Figure 1 is a schematic representation in longitudinal section of a flow meter according to the invention.
La figure 2 est une section de ce débitmètre selon l'axe II-II' de la figure 1 montrant le redresseur, alors que la figure 3 montre en coupe l'hélice caractéristique de l'invention selon une coupe III-III' de la figure 1. Figure 2 is a section of this flow meter along the axis II-II 'of Figure 1 showing the rectifier, while Figure 3 shows in section the propeller characteristic of the invention according to a section III-III' of the figure 1.
La figure 4 montre schématiquement en coupe longitudinale une autre forme d'exécution de l'invention. Figure 4 schematically shows in longitudinal section another embodiment of the invention.
La figure 5 est une représentation symbolique de l'organe de conditionnement du signal du débitmètre selon l'invention. Figure 5 is a symbolic representation of the signal conditioning device of the flow meter according to the invention.
Enfin, la figure 6 est également une vue schématique montrant le schéma de branchement de l'appareil conforme à l'invention. Finally, Figure 6 is also a schematic view showing the connection diagram of the device according to the invention.
Ce débitmètre à air, destiné par exemple à mesurer des débits aussi faibles que quatre mètres cube à l'heure et adapté pour mesurer des débits, du moins dans des conditions économiques, pouvant aller jusqu'à 400 m3/h, est destiné donc à être placé dans l'écoulement d'air à analyser, symbolisé par la flèche référencée F. This air flow meter, intended for example to measure flows as low as four cubic meters per hour and suitable for measuring flows, at least in economic conditions, up to 400 m3 / h, is therefore intended to be placed in the air flow to be analyzed, symbolized by the arrow referenced F.
Ce débitmètre se compose d'un conduit désigné par la référence générale (1) constitué par cinq portions successives, par rapport au sens de l'écoulement F, à savoir
- un conduit cylindrique d'entrée (2),
- un convergent (3) dont 1' angle au sommet est voisin de 150 ;
- un capteur anémométrique (4)
- un divergent de sortie (5)
- une portion cylindrique rectiligne de sortie (6) de même diamètre que la portion cylindrique d'entrée (2).This flowmeter consists of a conduit designated by the general reference (1) constituted by five successive portions, relative to the direction of flow F, namely
- a cylindrical inlet duct (2),
- a convergent (3) whose angle at the apex is close to 150;
- an anemometric sensor (4)
- an outlet divergent (5)
- A straight cylindrical outlet portion (6) of the same diameter as the cylindrical inlet portion (2).
Ce conduit (1) peut être réalisé en tôle ou encore en matière plastique. I1 importe que sa surface interne soit la plus lisse possible. This conduit (1) can be made of sheet metal or of plastic. It is important that its internal surface is as smooth as possible.
Le conduit d'entrée (2) (voir figure 2) présente un dispositif redresseur destiné à régulariser l'écoulement F à analyser, constitué
- soit,dans la forme de réalisation préférée avec divergent de sortie (5) ayant un angle au sommet voisin de 4" (figure 1) par une série de lames (7,8) en tôle, disposées radialement depuis le centre (9) jusqu'à la périphérie (10) du conduit (2) où elles sont d'ailleurs soudées, régulièrement espacées angulairement et ainsi ces lames (7,8) dirigées dans le sens de la longueur analysent l'écoulement F ;
- soit dans une autre forme de réalisation montrée à la figure 4, par une structure en nid d'abeilles dont les parois sont dirigées dans le sens de cet écoulement
F.The inlet conduit (2) (see FIG. 2) has a rectifier device intended to regulate the flow F to be analyzed, consisting
- or, in the preferred embodiment with exit divergent (5) having an apex angle close to 4 "(Figure 1) by a series of sheet metal blades (7,8), arranged radially from the center (9) up to the periphery (10) of the conduit (2) where they are moreover welded, regularly spaced angularly and thus these blades (7,8) directed lengthwise analyze the flow F;
- or in another embodiment shown in Figure 4, by a honeycomb structure whose walls are directed in the direction of this flow
F.
Les lames (7) et (8) peuvent ou non (comme montré sur la figure 1) aller jusqu'à l'extrémité de la portion cylindrique rectiligne d'entrée (2). The blades (7) and (8) may or may not (as shown in Figure 1) go to the end of the straight cylindrical inlet portion (2).
Selon une caractéristique de l'invention, le capteur anémométrique (4) est placé au col du venturi formé par le convergent (3) et le divergent (5). According to a characteristic of the invention, the anemometric sensor (4) is placed at the neck of the venturi formed by the convergent (3) and the divergent (5).
Ce capteur anémométrique, par exemple du type commercialisé par AIRFLOW sous la dénomination "capteur assemblé pour anémomètre EDRA 5" comprend essentiellement (voir figure 3) une couronne d'étanchéité (11) formant carenage destinée à être fixée par des vis (12) au col du venturi (3-5). Ce capteur (4) comprend essentiellement une hélice désignée par la référence générale (13) formée par une pluralité de pales élémentaires (14,15), dont l'axe de rotation est monté sur un roulement à billes (16). Un détecteur de proximité (17) détecte le passage de chaque pale (14,15) lors de la rotation de l'hélice (13) et transmet une impulsion, à un ensemble (18) relié par un câble (19) au conditionneur électronique du signal désigné par la référence générale (20) montré à la figure 5.L'organe (14) du détecteur de proximité (17,18,19), est placé de manière connue dans un logement (21) prévu à cet effet dans la couronne (11). This anemometric sensor, for example of the type marketed by AIRFLOW under the name "assembled sensor for EDRA 5 anemometer" essentially comprises (see FIG. 3) a sealing ring (11) forming a fairing intended to be fixed by screws (12) to the venturi neck (3-5). This sensor (4) essentially comprises a propeller designated by the general reference (13) formed by a plurality of elementary blades (14,15), the axis of rotation of which is mounted on a ball bearing (16). A proximity sensor (17) detects the passage of each blade (14,15) during the rotation of the propeller (13) and transmits a pulse to an assembly (18) connected by a cable (19) to the electronic conditioner of the signal designated by the general reference (20) shown in FIG. 5. The member (14) of the proximity detector (17,18,19) is placed in a known manner in a housing (21) provided for this purpose in the crown (11).
Dans une forme de réalisation pratique, l'hélice (13) a un diamètre de cent millimètres et un seuil de linéarité de 0,18 m/s. Elle peut être utilisée de manière économique et efficace jusqu'à environ 14 m/sec, 3 ce qui correspond à un débit d'environ 400 m /h, bien que les possibilités techniques de l'hélice lui permettent des vitesses de l'ordre de 25 m/s. In a practical embodiment, the propeller (13) has a diameter of one hundred millimeters and a linearity threshold of 0.18 m / s. It can be used economically and efficiently up to approximately 14 m / sec, 3 which corresponds to a flow rate of approximately 400 m / h, although the technical possibilities of the propeller allow it speeds of the order 25 m / s.
Le conditionneur du signal montré à la figure 5 et désigné par la référence générale (20) comprend essentiellement une alimentation sur secteur (22) avec son fusible de protection (23) débouchant sur un filtre (24) destiné à assurer une alimentation régulée exempte de perturbation du secteur. L'impulsion (signal) transmise par le câble (19) est amenée à un connecteur (25) relié à la masse (26) et également à un amplificateur de mise en forme (27) qui, par le montage montré à la figure- 5, à un contrôle de fréquence (28) puis de là, à un convertisseur fréquence/tension (29). Ainsi, les impulsions amplifiées et mises en forme sont disponibles sur une borne de sortie (28) pour un contrôle éventuel ou selon le cas, une utilisation non analogique.Ainsi, la tension de sortie sur la borne (30) peut être ajustée à l'étalonnage pour permettre une lecture approchée en débit, par exemple un volt pour cent mètres cubes par heure grâce au fait que l'appareil est linéaire dans les conditions d'utilisation. The signal conditioner shown in Figure 5 and designated by the general reference (20) essentially comprises a mains supply (22) with its protective fuse (23) leading to a filter (24) intended to provide a regulated supply free of disruption of the sector. The pulse (signal) transmitted by the cable (19) is brought to a connector (25) connected to the ground (26) and also to a shaping amplifier (27) which, by the assembly shown in the figure- 5, to a frequency control (28) then from there to a frequency / voltage converter (29). Thus, the amplified and shaped pulses are available on an output terminal (28) for possible control or, as the case may be, non-analog use. Thus, the output voltage on the terminal (30) can be adjusted to l calibration to allow an approximate reading in flow, for example one volt per hundred cubic meters per hour thanks to the fact that the device is linear under the conditions of use.
Comme déjà dit, le débitmètre à air selon l'invention est placé dans l'écoulement (F) à analyser. As already said, the air flow meter according to the invention is placed in the flow (F) to be analyzed.
Ce dispositif présente de nombreux avantages par rapport à ceux commercialisés à ce jour. On peut citer
- la possibilité de mesurer des débits aussi faibles que 5 m3/h avec une très faible perte de charge, ce qui permet de les adapter à la VMC (ventilation mécanique contrôlée), notamment pour l'habitat individuel ou le petit collectif ;
- le fait d'être insensible aux conditions de montage, ce qui permet de l'utiliser immédiatement après un coude ou dans un écoulement présentant une giration, ce que ne permettent pas toujours les autres débitmètres actuels
- la possibilité d'assurer un suivi permanent de l'évolution de faibles débits
- le fait de-donner une réponse linéaire, donc la facilité d'étalonnage et de traitement du signal ;
- une erreur relative maximale de l'ordre de 1,2 % sur la lecture, dans les conditions de référence.This device has many advantages compared to those marketed to date. We can cite
- the possibility of measuring flow rates as low as 5 m3 / h with a very low pressure drop, which makes it possible to adapt them to VMC (controlled mechanical ventilation), in particular for individual housing or small collective;
- being insensitive to mounting conditions, which allows it to be used immediately after a bend or in a flow with gyration, which other current flowmeters do not always allow
- the possibility of ensuring a permanent follow-up of the evolution of low flows
- the fact of giving a linear response, therefore the ease of calibration and signal processing;
- a maximum relative error of the order of 1.2% on the reading, under the reference conditions.
De la sorte, ce débitmètre peut être utilisé avec succès pour
- l'enregistrement simultané de débit d'air neuf et d'air extrait d'un récupérateur de chaleur utilisé en
VMC
- en association à des capteurs de température et à un moyen de calcul pour permettre de suivre l'énergie thermique fournie à un local
- pour mesurer les débits de fuite d'installation de conditionnement d'air ;
- d'une façon générale, pour mesurer des débits sur une installation sans modification des caractéristiques aérauliques du circuit. In this way, this flowmeter can be used successfully for
- simultaneous recording of fresh air flow and air extracted from a heat recovery unit used in
VMC
- in combination with temperature sensors and a calculation means to allow tracking of the thermal energy supplied to a room
- to measure the air conditioning installation leakage rates;
- in general, to measure flow rates on an installation without modifying the air flow characteristics of the circuit.
Claims (9)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8511045A FR2585126A1 (en) | 1985-07-16 | 1985-07-16 | Device for measuring the flow rate in a gaseous fluid circuit, in particular an air circuit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8511045A FR2585126A1 (en) | 1985-07-16 | 1985-07-16 | Device for measuring the flow rate in a gaseous fluid circuit, in particular an air circuit |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2585126A1 true FR2585126A1 (en) | 1987-01-23 |
Family
ID=9321438
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR8511045A Pending FR2585126A1 (en) | 1985-07-16 | 1985-07-16 | Device for measuring the flow rate in a gaseous fluid circuit, in particular an air circuit |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2585126A1 (en) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB190915073A (en) * | 1909-06-28 | 1909-10-07 | Hans Charles Behr | Improvements in Inferential Fluid Meters. |
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| US4089215A (en) * | 1977-04-01 | 1978-05-16 | Autotronic Controls, Corp. | Air flow transducer |
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1985
- 1985-07-16 FR FR8511045A patent/FR2585126A1/en active Pending
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