FR2792067A1

FR2792067A1 - Capteur de mesure sans contact de la rotation d'un rotor dans un debimetre de liquide

Info

Publication number: FR2792067A1
Application number: FR0004573A
Authority: FR
Inventors: Thomas Haar
Original assignee: Alfons Haar Maschinenbau GmbH and Co KG
Current assignee: Alfons Haar Maschinenbau GmbH and Co KG
Priority date: 1999-04-12
Filing date: 2000-04-10
Publication date: 2000-10-13
Anticipated expiration: 2020-04-10
Also published as: GB2349475B; DE10012315A1; DE29906448U1; GB0007897D0; DE10012315B4; FR2792067B1; GB2349475A

Abstract

Dans ce capteur, le rotor est monté dans un boîtier comportant un perçage servant à recevoir une bobine mise en résonance et dont l'impédance est modifiée périodiquement, lorsque le rotor tourne, par interaction électromagnétique avec celui-ci. Un dispositif de comptage compte le nombre de modifications par unité de temps.Le rotor (10) comprend un insert ferromagnétique (20), le boîtier est constitué, au moins dans la zone du perçage (22), d'une matière conductrice métallique non aimantable, le perçage (22) est un perçage borgne comportant un fond mince situé vers l'intérieur du boîtier et la fréquence du circuit oscillant est choisie d'une manière telle qu'un amortissement significatif de la bobine (26) n'a essentiellement lieu que lorsque l'insert (20) passe devant elle.

Description

L'invention concerne un capteur de mesure sans contact de la rotation d'un

rotor dans un débitmètre de liquide, dans lequel le rotor est monté dans un boîtier qui comporte au moins un perçage servant à recevoir une bobine électromagnétique, qui est mise approximativement en résonance au moyen d'un agencement de circuit et dont l'impédance est modifiée périodiquement, lorsque le rotor tourne, par interaction électromagnétique avec celui-ci, et un dispositif de comptage qui compte le nombre des

modifications par unité de temps.

Les débitmètres pour liquides fonctionnent fréquemment avec des rotors entraînés en rotation suivant le principe de refoulement. C'est ainsi par exemple que le rotor reçoit, dans des évidements radiaux, des ailettes qui coopèrent d'une manière étanche avec une cavité ménagée dans le boîtier. L'étanchéité latérale vis-à-vis du boîtier donne l'assurance que la totalité du débit de liquide participe à la rotation du rotor et qu'il ne se produit par de communication directe. Le comptage des

révolutions du rotor permet de déterminer le débit.

Il est connu de déterminer la fréquence de rotation en faisant sortir un arbre du rotor et en mesurant la rotation de l'arbre, par exemple par la voie optique ou au moyen de disques métalliques profilés qui coopèrent avec une bobine électromagnétique. Lorsqu'elle se rapproche de zones conductrices métalliques, l'amortissement ou l'impédance de la bobine varie sous l'effet des courants de Foucault créés dans le métal. Si la bobine est en résonance, un désaccord se produit sous l'effet de la variation d'impédance, de sorte que ces variations peuvent

être comptées.

Il est également connu de monter au voisinage du rotor un capteur, ou plusieurs capteurs, pourvus d'une bobine électromagnétique et disposés dans des perçages ménagés dans le couvercle du boîtier du débitmètre, et de déterminer la rotation du rotor du fait des différents effets de courants de Foucault. Dans de telles méthodes de mesure, la fréquence de mesure est comprise entre 100 kHz et 10 MHz. Du fait de l'effet de peau important, ces fréquences relativement élevées assurent la reconnaissance fiable de matières conductrices d'une manière largement indépendante de leur conductibilité. En outre, lors de l'utilisation de tels générateurs d'impulsions en tant que compteurs, des cadences de comptage très élevées sont possibles. Les solutions décrites ont l'inconvénient qu'il existe une communication physique entre la chambre de mesure dans laquelle le rotor tourne dans le boîtier et la zone située en dehors de la chambre de mesure. Une telle communication doit être assurée avec des intervalles minimaux préfixés et une série d'éléments d'étanchéité, ce qui demande des moyens complexes et se prête à des perturbations. Il existe par ailleurs le problème des installations protégées vis-à-vis des explosions. Si par exemple des liquides combustibles ou explosifs sont mesurés au moyen des débitmètres et si par ailleurs les bobines de mesure sont mises sous tension, cela entraîne des difficultés pour respecter les exigences réglementaires concernant la sécurité vis-à-vis des explosions. L'invention a pour but de fournir un capteur, servant à mesurer sans contact la rotation d'un rotor dans des débitmètres de liquide, dans lequel une communication directe entre la chambre de mesure et la zone extérieure

puisse être supprimée.

Conformément à l'invention, ce but est atteint, dans un capteur de mesure sans contact, du type générique défini en introduction, par le fait que le rotor comprend au moins un insert ferromagnétique, le boîtier est constitué, au moins dans la zone du perçage, d'une matière conductrice métallique non aimantable, le perçage est un perçage borgne comportant un fond mince situé vers l'intérieur du boîtier et la fréquence du circuit oscillant est choisie d'une manière telle qu'un amortissement significatif de la bobine n'a essentiellement lieu que lorsque l'insert passe devant elle. Le capteur conforme à l'invention peut aussi présenter une ou plusieurs des particularités suivantes:

- le fond a une épaisseur d'au maximum 1,5 mm.

- le perçage est disposé dans le couvercle côté

frontal du boîtier.

- la fréquence d'une bobine est comprise entre 8 et

30 kHz.

Ainsi, conformément à l'invention, le rotor est pourvu d'au moins un insert ferromagnétique et le capteur est monté dans un perçage qui est ménagé dans la paroi de boîtier et est fermé vers l'intérieur du boîtier. La bobine électromagnétique, de préférence mise en résonance, est disposée dans le perçage, mais il n'existe pas de communication avec la chambre de mesure. La matière du boîtier est constituée, au moins dans la zone du perçage, d'une matière conductrice, mais non ferromagnétique. Le fond est relativement mince, en ayant de préférence une

épaisseur inférieure à 1,5 mm.

Le capteur conforme à l'invention, qui fonctionne en tant que générateur d'impulsions inductif, permet une mesure du mouvement de rotation du rotor métallique à travers un boîtier métallique. Si la fréquence de mesure est choisie relativement faible, par exemple dans la gamme de 8 à 30 kHz, le champ magnétique créé par la bobine peut alors traverser le fond du perçage du fait de l'effet de peau réduit. Cela suppose que, au moins dans la zone du perçage, la matière du boîtier ne possède pas de propriétés ferromagnétiques notables. Par conséquent, le champ magnétique de la bobine est soumis à l'influence de l'insert ferromagnétique, ce qui entraîne un amortissement correspondant de la bobine. Les courants de Foucault créés dans le rotor métallique, qui engendrent à leur tour un champ magnétique, sont faibles. Le mouvement d'approche de l'insert ferromagnétique vis-à-vis de la bobine entraîne par conséquent une variation nette de l'impédance de celle-ci. Comme déjà indiqué, la bobine fait de préférence partie d'un circuit oscillant de résonance. Le circuit oscillant est compensé en tenant compte des pertes permanentes par courants de Foucault dans le boîtier et n'est influencé que par l'approche de l'insert aimantable situé sur le rotor. Ainsi, le capteur est d'une manière prépondérante sensible à des matières aimantables situées

derrière une séparation métallique.

C'est pourquoi, comme exposé, une communication entre la chambre de mesure et l'extérieur de la chambre de mesure n'est plus nécessaire grâce au capteur conforme à l'invention. Le ou les perçages servant à loger le ou les capteurs sont de préférence situés dans le couvercle côté frontal prévu pour le boîtier. L'agencement d'un tel capteur dans le couvercle de boîtier est en lui-même connu. L'invention est exposée ci-après en détail à l'aide

d'un exemple de réalisation représenté aux dessins.

La figure 1 représente la vue de côté d'un rotor d'un

débitmètre de liquide en lui-même connu.

La figure 2 représente une coupe d'une partie du rotor de la figure 1 et du couvercle qui ferme le boîtier

par ailleurs non représenté en détail.

La figure 1 représente schématiquement un rotor 10 qui est conçu pour un débitmètre de liquide en lui-même connu et qui comporte à la périphérie quatre évidements 12 disposés à intervalles angulaires réguliers et prévus pour recevoir des ailettes ou aubes qui, avec une chambre, non représentée, d'un boîtier non représenté, forment une chambre de mesure qu'un liquide traverse et, de ce fait, met le rotor 10 en rotation au moyen des ailettes. L'axe de rotation est donc perpendiculaire au plan du dessin. La figure 2, qui représente une coupe partielle du rotor de la figure 1 et du boîtier, permet de constater que le rotor 10 est monté à rotation dans le couvercle 16 du boîtier au moyen d'un roulement 14. Il est évident qu'un montage à palier correspondant du rotor 10 est prévu sur

le côté frontal opposé du boîtier.

Il est prévu, logés dans des évidements 18 ménagés sur la face frontale du rotor 10 et à des intervalles angulaires réguliers, des inserts 20 de forme circulaire ou cylindriques en matière aimantable. La face extérieure des inserts 20 affleure le niveau de la face frontale du rotor 10, lequel ne forme avec le couvercle 16 qu'un

intervalle minimal.

Des perçages borgnes 22 sont formés dans le couvercle à partir de l'extérieur, sur un cercle concentrique à l'axe de rotation du rotor 10. Le nombre des perçages borgnes 22 peut correspondre au nombre d'inserts 20, mais peut également être plus réduit. Le cercle de référence des perçages 22 correspond au cercle de référence des

inserts 18.

Un capteur inductif 24 est disposé dans chaque perçage 22, ce capteur comprenant une bobine 26 électromagnétique qui est mise en résonance par un agencement de circuit non représenté. La bobine 26 est montée dans ou sur un doigt 28 qui est inséré dans le perçage 22 et qui est fermé à l'extrémité extérieure par un capuchon 30 qui est appliqué d'une manière étanche sur la face extérieure du couvercle 16. Les autres composants de circuit prévu pour un circuit oscillant sont également disposés sur ou dans le doigt, mais peuvent avoir leur place à l'extérieur du boîtier. Dans l'un et l'autre cas, une liaison électrique de l'extérieur vers la bobine, au moins une liaison servant à l'application de tension, doit

être assurée.

Le couvercle 16 est, comme le rotor 10, en une matière conductrice. Toutefois, il est en une matière non ferromagnétique, de sorte que, bien que la bobine électromagnétique 26 crée des courants de Foucault dans le couvercle 16 et également dans le rotor 10, l'action des champs de ces courants de Foucault sur le champ de la bobine 26 est relativement faible en comparaison de l'interaction entre la bobine 26 et les inserts ferromagnétiques 20. La fréquence à laquelle les bobines 26 fonctionnent est relativement faible, approximativement comprise entre 8 et 30 kHz. C'est pourquoi le champ électromagnétique peut traverser le fond relativement mince du perçage

borgne 22, qui a une épaisseur égale à 1,5 mm ou moins, et entrer en interaction avec les inserts 20.

Claims

REVENDICATIONS

1. Capteur de mesure sans contact de la rotation d'un rotor dans un débitmètre de liquide, dans lequel le rotor est monté dans un boîtier qui comporte au moins un perçage servant à recevoir une bobine électromagnétique, qui est mise approximativement en résonance au moyen d'un agencement de circuit et dont l'impédance est modifiée périodiquement, lorsque le rotor tourne, par interaction électromagnétique avec celui-ci, et un dispositif de comptage qui compte le nombre des modifications par unité de temps, caractérisé en ce que le rotor (10) comprend au moins un insert ferromagnétique (20), le boîtier est constitué, au moins dans la zone du perçage (22), d'une matière conductrice métallique non aimantable, le perçage (22) est un perçage borgne comportant un fond mince situé vers l'intérieur du bottier et la fréquence du circuit oscillant est choisie d'une manière telle qu'un amortissement significatif de la bobine (26) n'a essentiellement lieu que lorsque l'insert (20) passe

devant elle.

2. Capteur suivant la revendication 1, caractérisé en

ce le fond a une épaisseur d'au maximum 1,5 mm.

3. Capteur suivant l'une quelconque des

revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le perçage

(22) est disposé dans le couvercle côté frontal du boîtier.

4. Capteur suivant l'une quelconque des

revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la fréquence

d'une bobine (26) est comprise entre 8 et 30 kHz.