FR2646235A1

FR2646235A1 - Flow meter with axial turbine

Info

Publication number: FR2646235A1
Application number: FR8905247A
Authority: FR
Inventors: Jean-Marc Eiselle
Original assignee: Sappel
Current assignee: Sappel
Priority date: 1989-04-20
Filing date: 1989-04-20
Publication date: 1990-10-26
Anticipated expiration: 2009-04-20
Also published as: FR2646235B1

Abstract

The invention relates to a flow meter with axial turbine of the type in which the two ends of the shaft of a turbine with inwardly curved radial vanes each revolve in a bearing integral with the cylindrical interior, coaxial with the shaft and with its bearings, of a body fitted with an electronic sensor which does not emerge into the said cylindrical interior. This flow meter is characterised in that the said vanes 6a, 6b are mounted in an open cage 9 provided with lateral slides 11a, 11b extending parallel to the axis of the shaft 4 of the turbine 1 and which can be inserted without play into grooves of corresponding shape made in the cylindrical internal wall of the body of the flow meter. Application to flow metering.

Description

La présente invention concerne un debitmetre a turbine axiale, du genre dans lequel les deux extrèmiter de l'arbre d'une turbine å pales radiales incurvees tournent chacune dans un palier solidaire de l'intèrieur cylindrique d'un corps qui est muni exterieurement d'un capteur electro- nique. Ge dernier, dit "non debouchant" parce qu'il n'est pas en contact avec l'interieur du corps, détecte le passage des pales de la turbine et en déduit le débit du fluide qui traverse l'appareil. The present invention relates to an axial turbine flowmeter, of the kind in which both ends of the shaft of a turbine with curved radial blades rotate each in a bearing integral with the cylindrical interior of a body which is provided externally with an electronic sensor. Ge last, said "not debouching" because it is not in contact with the interior of the body, detects the passage of the blades of the turbine and deduces the flow of fluid flowing through the device.

Dans un appareil de ce genre, la turbine, son arbre, ses deux paliers et l'intérieur cylindrique du corps dans lequel ces organes sont montes, sont coaxiaux entre eux, et la qualite du pivotement, et donc le bon fonctionnement de l'ensemble, dependent essentiellement de la coaxialite des deux paliers qui supportent l'arbre de la turbine. In an apparatus of this type, the turbine, its shaft, its two bearings and the cylindrical interior of the body in which these members are mounted, are coaxial with each other, and the quality of the pivoting, and therefore the proper functioning of the assembly. , depend essentially on the coaxiality of the two bearings that support the shaft of the turbine.

Dans des dispositifs connus, chacun de ces paliers est monté dans un stabilisateur que l'on insere depuis l'extérieur dans un alésage ménage dans l'extremite correspondante du corps cylindrique. Il faut donc obtenir une bonne coaxialité entre chaque palier et l'alésage intérieur du stabilisateur ou il est logé, entre les alésages interieur et extérieur de chaque stabilisateur, entre l'alésage extérieur de chaque stabilisateur et l'alésage correspondant ménagé à l'intérieur du corps cylindrique, et enfin entre les deux alésages de ce dernier. In known devices, each of these bearings is mounted in a stabilizer which is inserted from the outside into a household bore in the corresponding end of the cylindrical body. It is therefore necessary to obtain good coaxiality between each bearing and the inner bore of the stabilizer or it is housed, between the inner and outer bores of each stabilizer, between the outer bore of each stabilizer and the corresponding bore formed inside. of the cylindrical body, and finally between the two bores of the latter.

Un comprend que. dans ce cas, une coaxialité parfaite entre les deux paliers de l'arbre de la turbine est impossible a réaliser et qu'une coaxialité acceptable ne peut être obtenue qu'au prix d'usinages délicats et comateux. One understands that. in this case, perfect coaxiality between the two bearings of the turbine shaft is impossible to achieve and acceptable coaxiality can be obtained only at the cost of delicate and comatose machining.

Dans un autre type de dispositifs connus, les paliers en question sont montes dans une cage commune que l'on introduit depuis l'extérieur dans un alésage non traversant ménagé a 1-' intérieur du corps cylindrique de l'appareil. Il suffit ici d'asaurer une bonne coaxialité entre les deux alésages de la cage qui supportent les deux paliers, de sorte que ceci est plus facile h réaliser. In another type of known device, the bearings in question are mounted in a common cage which is introduced from the outside into a non-through bore formed inside the cylindrical body of the apparatus. It suffices here to provide good coaxiality between the two bores of the cage which support the two bearings, so that this is easier to achieve.

loutefois, le prix de revient reste très elevé, car la cage est réalise en tonderie et subit ensuite des usinages tres complexes. En outre, et surtout, cette solution rend impossible l'utilisation d'un capteur électronique non débouchant, car la paroi annulaire de la cage l'empêche de détecter le passage des pales de la turbine. However, the cost price remains very high, because the cage is made of tonderie and then undergoes very complex machining. In addition, and above all, this solution makes it impossible to use a non-emerging electronic sensor, because the annular wall of the cage prevents it from detecting the passage of the blades of the turbine.

En conséquence, un but de la présente invention est de proposer un débitmètre du genre spécifié ci-avant qui assure tacilement et à faible court une excellente coaxialité des paliers qui supportent l'arbre de la turbine. Accordingly, an object of the present invention is to provide a flowmeter of the kind specified above that provides tactily and low short coaxial excellent bearings that support the shaft of the turbine.

Un autre but est de fournir un tel appareil dont le montage et le dépannage soient aises et rapides, sans qu'il soit nécessaire de faire appel å une main d'oeuvre hautement spécialisée. Another purpose is to provide such a device whose assembly and troubleshooting are easy and fast, without the need to call upon a highly specialized workforce.

Un but suppléinentaire est encore la réalisation d'un appareil dont les pièces soient peu nombreuses et faciles a usiner, et dont le prix de revient soit nettement inférieur å celui des appareils actuels. An additional goal is still the realization of a device whose parts are few and easy to machine, and whose cost is significantly lower than that of current devices.

Selon l'invention, ces buts sont atteints gracie a un débitmètre du genre spécifié plus haut qui est caractérisé par le fait que les paliers qui supportent l'arbre de la turbine sont montés dans une cage ouverte munie de glissières latérales qui s'étendent parallèlement A l'axe de l'arbre de la turbine et qui peuvent etre introduites sans
Jeu dans des rainures de forme correspondante ménagées dans la paroi interieure cylindrique du corps de l'appareil.According to the invention, these objects are attained by a flowmeter of the kind specified above which is characterized in that the bearings which support the turbine shaft are mounted in an open cage provided with side rails which extend in parallel. At the axis of the turbine shaft and which can be introduced without
Play in grooves of corresponding shape formed in the cylindrical inner wall of the body of the apparatus.

Du fait que le montage de la cage porte-paliers dans le corps. cylindrique est réalisé au moyen de glissières pénétrant dans des rainures, et que de tels éléments mécaniques peuvent être facilement usinés avec précision par fraisage et mortaisage, respectivement, on comprend que cette solution selon l'invention permet d'assurer a moindres frais la coaxialité recherchée des paliers qui supportent l'arbre de la turbine. Because the mounting of the bearing cage in the body. cylindrical is made by means of groove penetrating slides, and that such mechanical elements can be easily machined accurately by milling and mortising, respectively, it is understood that this solution according to the invention makes it possible to ensure the coaxiality required at lower cost bearings that support the shaft of the turbine.

D'autre part, la cage porte-paliers etant ouverte, il est possible d'utiliser des capteurs électroniques non débouchants, puisque la détection par de tels capteurs des passages des pales de la turbine n'est pas gênée par la paroi d'une cage fermée, contrairement a ce qui se passe pour le deuxième type de dispositif s connus évoqué plus haut. On the other hand, the bearing housing being open, it is possible to use non-emerging electronic sensors, since the detection by such sensors of the turbine blade passages is not impeded by the wall of a housing. closed cage, unlike what happens for the second type of device known as mentioned above.

Enfin, la cage porte-palier pouvant être insérée dans le corps cylindrique de l'appareil a la manière d'une cassette qui regroupe toutes les parties hydrauliques dans un seul et même ensemble, on conçoit aisément que cette disposition facilite le montage, et surtout le dépannage, par une personne non spécialisée, puisque, dans ce dernier cas, il suffit d'extraire la cassette et de la remplacer par une autre pour que le débitmètre soit de nouveau apte à fonctionner, tout réétalonnage étant par ailleurs inutile. Finally, the bearing holder cage can be inserted into the cylindrical body of the device in the manner of a cassette that groups all the hydraulic parts in one and the same set, it is easy to see that this arrangement facilitates assembly, and especially troubleshooting, by a non-specialized person, since, in the latter case, it is sufficient to extract the cassette and replace it with another so that the flow meter is again able to function, any recalibration being otherwise unnecessary.

De préférence, les rainures dans lesquelles on introduit les glissières de la cage porte-paliers s'ouvrent vers l'amont du corps cylindrique de l'appareil et ne débouchent pas vers l'aval, leur longueur étant égale h celle des glissières de la cage. La cage est alors introduite dans le corps depuis le côté amont - cette expression désignant, bien entendu, comme dans tout ce qui va suivre, le côté du débitmètre par lequel entre le fluide dont il s'agit de mesurer le débit. Ses glissières coulissent sans Jeu dans les rainures du corps, et leur progression s'arrete lorsqu'elles viennennt en butée sur l'extrémité borgne des rainures. La cage ou cassette est alors en position. Preferably, the grooves into which the slides of the bearing housing are introduced open upstream of the cylindrical body of the apparatus and do not open downstream, their length being equal to that of the slide rails of the cage. The cage is then introduced into the body from the upstream side - this expression designating, of course, as in all that follows, the side of the flow meter through which enters the fluid whose flow is to be measured. Its slides slide without play in the grooves of the body, and their progress stops when they come into abutment on the blind end of the grooves. The cage or cassette is then in position.

Le nombre des glissières de cette cage et des rainures correspondantes du corps de l'appareil pourrait etre quelconque, mais le dispositif comporte avantageusement deux glissières latérales seulement, pour diminuer le prix de revient, ces glissières étant de préférence réunies par un voile sensiblement plan qui présente une fenêtre pour le passage de la turbine, les paliers de l'arbre de cette dernière étant montés de part et d'autre de cette fenêtre. The number of slides of this cage and the corresponding grooves of the body of the apparatus could be arbitrary, but the device advantageously comprises only two side rails, to reduce the cost, these slides being preferably joined by a substantially planar veil which has a window for the passage of the turbine, the bearings of the shaft of the latter being mounted on either side of this window.

On notera que ces dernière~ dispositions donnent à la cage porte-paliers une forme sensiblement plate, mais que le mot "cage" est néanmoins utilisé pour désigner la cassette porte-paliers selon l'invention, par analogie avec les dispositifs actuellement existants. It will be noted that these latter ~ provisions give the bearing carrier a substantially flat shape, but that the word "cage" is nevertheless used to designate the bearing carrier cassette according to the invention, by analogy with the currently existing devices.

Selon une forme de réalisation avantageuse du débitmètre selon l'invention, cette cage ou cassette portepaliers comporte en outre un longeron central qui s'étend symétriquement par rapport au voile spécifié ci-avant, parallèlement aux glissières latérales de la cage et a égale distance de ces dernières. Ce longeron s'étend entre la fenêtre précitée et l'extrémité aval de la cage, et son extrémité amont sert à loger celui des paliers de l'arbre de la turbine qui est situé en aval. According to an advantageous embodiment of the flowmeter according to the invention, this cage or cassette doorpaliers further comprises a central spar which extends symmetrically with respect to the web specified above, parallel to the side rails of the cage and has equal distance from these last. This spar extends between the aforementioned window and the downstream end of the cage, and its upstream end is used to accommodate the bearings of the shaft of the turbine which is located downstream.

L'autre de ces paliers est de préférence logé dans la face aval d'un nez en ogive dont la pointe est dirigée vers l'entrée du débitmètre et qui sert à diriger et à régulariser l'écoulement du fluide vers les pales de la turbine. The other of these bearings is preferably housed in the downstream face of a pointed nose whose tip is directed towards the inlet of the flowmeter and which serves to direct and regulate the flow of fluid towards the blades of the turbine. .

Ce nez en ogive est avantageusement monté de manière amovible sur la partie du voile de la cage qui est située en amont de la fenêtre qui y est ménagée. This ogive nose is advantageously removably mounted on the portion of the sail of the cage which is located upstream of the window which is provided there.

La description qui va suivre, et qui ne présente aucun caractère limitatif, permettra de bien comprendre comment la présente invention peut être mise en pratique. Elle doit être lue-en regard des dessins annexés, parmi lesquels:
- La figure 1 montre une vue de bout du débitmètre a turbine axiale selon l'invention, prise depuis l'entrée de celle-ci ; et
- La figure 2 représente une vue en coupe sensiblement axiale de l'objet de la figure 1, prise selon la ligne Il-Il de celle-ci.The following description, which is not limiting in nature, will make it possible to understand how the present invention can be put into practice. It must be read in conjunction with the attached drawings, among which:
- Figure 1 shows an end view of the axial turbine flowmeter according to the invention, taken from the input thereof; and
- Figure 2 shows a substantially axial sectional view of the object of Figure 1, taken along the line II-II thereof.

Comme on le voit sur ces figures, le débitmètre de l'invention comporte une turbine 1 qui est munie de pales radiales incurves 9 et qui et entralnMe en rotation par un fluide en déplacement dans le sens axial indique par les flèches i. As seen in these figures, the flow meter of the invention comprises a turbine 1 which is provided with curved radial blades 9 and which is rotated by a fluid in displacement in the axial direction indicated by the arrows i.

Le moyeu 3 de la turbine est traverse axialement par un arbre 4 qui en est rendu solidaire par une vis radiale 5 et qui le dépasse des deux cotés en formant deux bouts d'arbre dont chacun est monté dans un palier ba. tb. Le palier amont ba est logé, avec interposition d'une butée, dans un nez axial 7 en forme d'ogive dont la pointe est tournée vers l'arrivée du courant de fluide, -qui sert å diriger le fluide de manière régulière vers les pales 2 de la turbine l et qui est monte de manière amovible, par exemple par emmanchement a force, sur une traverse 8 d'une cage rigide b. tuant au palier aval bb. il est logé, avec interposition d'une entretoise et d'une butee, dans l'extrémité d'un longeron central lu de la méme cage 9 qui va être décrite maintenant. The hub 3 of the turbine is traversed axially by a shaft 4 which is secured to it by a radial screw 5 and which exceeds it on both sides by forming two shaft ends each of which is mounted in a bearing ba. tb. The upstream bearing ba is housed, with the interposition of a stop, in an axial nose 7 in the shape of a nose whose tip is turned towards the arrival of the fluid stream, which serves to direct the fluid in a regular manner towards the blades 2 of the turbine 1 and which is mounted removably, for example by press fitting, on a crossbar 8 of a rigid cage b. killing at the downstream level bb. it is housed, with the interposition of a spacer and a stop, in the end of a central spar read from the same cage 9 which will be described now.

La cage la se compose, de manière coplanaire, de deux glissières latérales lla et Ilb et du longeron 10 précité qui sont reliés entre eu:r par un voile 12, une fenêtre rectangulaire 13 etant ménagée entre les glissières 11 au niveau de la turbine I pour permettre le passage des aubes 2 de cette dernière. La bande du voile 12 qui demeure en amont de la fenêtre 13 constitue la traverse 8 precitée à laquelle est fixée le nez amovible en ogive 7. The cage la is coplanarly composed of two lateral rails 11a and 11b and the aforementioned beam 10 which are connected between each other by a web 12, a rectangular window 13 being formed between the slides 11 at the turbine I to allow the passage of the blades 2 of the latter. The band of the web 12 which remains upstream of the window 13 constitutes the aforesaid crossbar 8 to which is fixed the removable nose 7 ogive.

Il faut d'ailleurs rappeler ici que c'est par analogie avec l'art antérieur que cette ensemble Y a été denommée "cage", alors que sa forme est plane pour l'essentiel. It should also be recalled here that it is by analogy with the prior art that this set Y has been called "cage", while its shape is flat for the most part.

Gomme on le voit sur la vue de bout de la figure 1, la cage 9 avec a turbine i est insérée axialement par ses glissieres latérales Ila et llb dans des rainures longitudinales correspondantes qui sont menagees dans l'intérieur cylindrique du corps 14 du débitmsstre, èt -qui s'étendent selon deux génératrices diamétralement opposées de ce corps 14. As can be seen in the end view of FIG. 1, the cage 9 with a turbine 1 is inserted axially by its lateral guides 11a and 11b into corresponding longitudinal grooves which are housed in the cylindrical interior of the body 14 of the flowmeter, and which extend along two diametrically opposite generatrices of this body 14.

De manière non représentée, ces rainures peuvent s' ouvrir du côté amont de l'appareil sans déboucher du côté aval, leur longueur étant égale à celle des glissières lia et llb de la cage 9. Cette dernière est alors mise en place depuis le côté amont, et elle forme une cassette qui regroupe toutes les parties hydrauliques du dispositif dans un même ensemble, ce qui facilite le montage. l'étalonnage et surtout le dépannage, puisqu'il suffit d'extraire la cassette et de la remplacer. Le dépannage peut alors être réalisé par une personne non qualifiée et sans renvoi de l'appareil en atelier pour un réétalonnage. In a manner not shown, these grooves can be opened on the upstream side of the device without opening on the downstream side, their length being equal to that of the slides 11a and 11b of the cage 9. The latter is then put in place from the side upstream, and it forms a cassette that groups all the hydraulic parts of the device in a single assembly, which facilitates assembly. calibration and especially troubleshooting, since it is sufficient to extract the cassette and replace it. The troubleshooting can then be done by an unqualified person and without returning the device to the workshop for recalibration.

Par ailleurs, ce système rend aisée l'utilisation d'un capteur électronique non traversant 15 qui peut être inséré dans la paroi du corps 14 du débitmètre en parvenant jusqu'au voisinage des pales 2 de la turbine 1 dont il est séparé par une mince cloison 1. De manière connue, ce capteur sert a compter le nombre de révolutions de la turbine 1 pour en déduire le volume de fluide ayant traversé le débitmètre pendant une durée déterminée. Furthermore, this system makes it easy to use a non-through electronic sensor 15 which can be inserted into the wall of the body 14 of the flowmeter by reaching the vicinity of the blades 2 of the turbine 1 from which it is separated by a thin partition 1. In known manner, this sensor is used to count the number of revolutions of the turbine 1 to deduce the volume of fluid having passed through the flow meter for a predetermined period.

Le corps 14 est un simple cylindre alésé dans lequel on pratique un mortaisage non débouchant pour réaliser les rainures qui reçoivent les glissières Il de la cage 9. Cette dernière est une pièce de fraisage simple dans laquelle on pratique deux alésages réalises dans la même opération pour recevoir les paliers a et bb. Ces opérations ne nécessitent pas d'outillage complexe ni de moule de fonderie, et elles permettent d'obtenir à moindres frais une excellent coaxialité des deux paliers 6a et 6b qui supportent l'axe 5 de la turbine 1. The body 14 is a simple bored cylinder in which a non-opening mortising is practiced to produce the grooves which receive the slides 11 of the cage 9. The latter is a simple milling part in which two bores are made in the same operation for receive the bearings a and bb. These operations do not require complex tools or foundry mold, and they make it possible to obtain cheaply excellent coaxiality of the two bearings 6a and 6b which support the axis 5 of the turbine 1.

Claims

- Claims

1. Axial turbine flowmeter, of the kind in which the two ends of the shaft of a turbine with curved radial blades each turn in a bearing integral with the cylindrical interior, coaxial with the shaft and its bearings, a body provided with an electronic sensor which does not open into said cylindrical interior, characterized in that said bearings (Ba, 6b) are mounted in an open cage (9) provided with lateral slides (11a, 11b> which are extend parallel to the axis of the shaft C6) of the turbine (1) and which can be introduced without clearance in correspondingly shaped grooves formed in the cylindrical inner wall of said body (4).

2. Flowmeter according to claim 1, characterized in that said grooves are upstream of said body (14) and do not open downstream, their length being substantially equal to that of said slides (11a, 11b). ).

3. Meter according to any one of claims 1 and 2, characterized in that said cage C9) comprises two lateral rails (lla, llb> joined by a substantially plane web t12) which has a window <13) for the passage of the turbine C1), the bearings C6a, 6b) of the shaft (6) of the latter being mounted on either side of said window (13>.

4. Flowmeter according to claim 3, characterized in that said cage (9) further comprises a central spar t10> which extends symmetrically with respect to said web (12>, parallel to said lateral rails (11a, 11b), and å equidistant from the latter, said central spar (10) extending between said window (13) and the downstream end of the cage, and receiving in its upstream end that (6b) of said bearings which is located downstream.

b. Flowmeter according to any one of claims 3 and 4, characterized in that that <6a) of said bearings which is located upstream is housed in the downstream face of a nose ogive (7) whose tip is directed towards the fluid inlet.

6. Flowmeter according to claim 5, characterized in that said nose ogive (7) is removably mounted on the portion of said web (12) which is located upstream of said window (13>.