FR2920048B1 - Debitmetre pour mesurer un milieu fluide - Google Patents

Abstract

Débitmètre (118) pour mesurer un débit d'un milieu fluide s'écoulant selon une direction d'écoulement principal (120) à travers une conduite (112), le débitmètre (118) ayant une pièce enfichée (116) avec un côté amont (122) et un côté aval (124). La pièce enfichée (116) sur son côté amont (122), une capacité de retenue (126) accessible à travers une ouverture (128) à partir du côté amont, et la paroi latérale (138) de la capacité de retenue (126) comporte un premier point de mesure de pression (134), la paroi extérieure (152, 124) de la pièce enfichée (116) comporte un second point de mesure de pression (144, 14, 148).

Description

Domaine de l’invention

La présente invention concerne un débitmètre pour mesurer le débit d’un milieu fluide circulant selon une direction principale d’écoulement à travers une conduite. L’invention concerne des sondes connues telles que par exemple des sondes de pression dynamique utilisées notamment pour mesurer des débits volumiques ou des débits massiques de milieux fluides et en particulier des gaz ou des liquides. De telles sondes sont appelées ci-après « débitmètres » ; en plus des débits massiques et/ou volumiques, elles permettent de mesurer d’autres grandeurs de la mécanique des fluides, par exemple la vitesse du milieu fluide par rapport au débitmètre.

Etat de la technique

Dans de nombreux domaines de la technique et des sciences, il faut fournir ou évacuer des milieux fluides selon un rapport prédéfini ou contrôlé à un procédé. Pour cela, on utilise notamment des débitmètres conçus pour mesurer une vitesse d’écoulement et/ou un débit volumique ou un débit massique d’un milieu fluide. Selon le débit mesuré, on pourra effectuer par exemple des régulations.

Un domaine d’application important auquel la présente invention ne se limite toutefois pas de manière exclusive est le domaine de la mesure de quantité d’air en technique automobile. Il peut s’agir par exemple de la tubulure d’admission d’un moteur à combustion interne dans laquelle on mesure la quantité d’air aspiré alimentant le procédé de combustion et que l’on règle le cas échéant de manière appropriée (par exemple, par un volet d’étranglement). A côté de la mesure d’une masse d’air pour un procédé thermique, il existe depuis longtemps dans la technique automobile et dans d’autres domaines techniques, la possibilité de mesurer des quantités d’air (c’est-à-dire notamment des débits volumiques) dans la conduite d’admission avec des procédés utilisant la pression. Des exemples de débitmètre tel que par exemple une sonde de mesure sont décrits dans le document « Les capteurs dans le véhicule automobile », édition 2001, pages 96-103 Robert Bosch GmbH. D’autres exemples de débitmètre sont le tube de Prandtl ou le tube de Pitot, utilisés par exemple dans les avions pour déterminer la vitesse de l’avion. Un exemple plus moderne d’un débitmêtre connu selon l’état de la technique est la sonde de pression dynamique Delta Flow de la société Sistec Controls à Pucheim, Allemagne.

De tels débitmètres sont fondés dans de nombreux cas sur une application pratique de l’équation de Bernoulli. En général, on génère un écoulement par une forme appropriée avec deux zones de géométrie différente. En mesurant la pression Δρ, on peut obtenir une différence de vitesse entre les deux zones. De façon générale, on a au moins approximativement l’équation de Bernoulli pour l’écoulement : 1 2 — . p. v + po = const.

Dans cette relation, p est la densité du milieu fluide, v est la vitesse locale du milieu fluide et po est la pression dynamique.

Si l’on freine complètement le milieu fluide dans l’une des zones pour que sa vitesse soit nulle (cela correspond à un dispositif de mesure à proximité d’un point de retenue ou sur un point de retenue) la différence de vitesse se calcule par rapport à un second point de mesure au niveau duquel le milieu fluide circulera à la vitesse v résultant de la différence de pression Δρ entre les deux points de mesure selon la formule suivante :

' l'T

De cette manière, en mesurant la pression au point de retenue et la pression en un point où circule le milieu fluide (ou par une mesure indirecte de la différence de pression Δρ) en utilisant la densité p en général connue, du milieu fluide, on obtient la vitesse et ainsi le débit.

Dans les applications connues de ce principe de mesure, en pratique, dans les applications au domaine automobile, on rencontre différents problèmes. L’un des problèmes connus est celui du risque d’encrassage du capteur qui augmente fortement au point de mesure de la pression dynamique, c’est-à-dire au point de mesure où la vitesse est au moins approximativement nulle et où se produit une pression élevée. Les particules de saletés (c’est-à-dire des saletés solides et/ou liquides dans le milieu fluide qui s’écoule, tel que par exemple de l’huile, de l’eau et de la suie) provenant du fluide se déposent facilement à proximité du point de retenue sur le capteur. La mesure risque d’être facilement perturbée ou faussée car de telles impuretés peuvent par exemple boucher les perçages de mesure de la pression.

Un autre inconvénient connu est celui que l’on rencontre dans un écoulement pulsé. Dans la plupart des réalisations pratiques de sondes de pression dynamiques et de débitmètres analogues, ont le second point de mesure de pression (point de mesure de la basse pression, c’est-à-dire le point de mesure où la vitesse d’écoulement est plus élevée et la pression statique po plus faible) en aval du point de mesure de pression élevée. Ces deux points de mesure captent des perturbations de pression se développant dans la conduite d’admission mais se produisant à des instants différents et entraînant souvent des écarts de caractéristiques considérables du fait de leur caractéristique non linéaire.

Exposé et avantages de l’invention

Pour remédier à ces inconvénients l’invention propose un débitmètre pour mesurer une vitesse d’écoulement et ainsi un débit d’un milieu fluide traversant une conduite suivant une direction principale d’écoulement. Le débitmètre fonctionne selon le principe des pressions décrit ci-dessus (ou équation de Bernoulli) et il est du moins très largement indépendant et insensible aux encrassages. En outre, le débitmètre proposé présente un défaut de pulsation faible et permet notamment dans le cas d’un écoulement pulsé, de fournir des valeurs moyennes de plusieurs mesures. Cela permet de fournir un débit volumique correct même dans le cas d’un écoulement pulsé.

Ainsi, l’invention concerne un débitmètre pour mesurer un débit d’un milieu fluide s’écoulant selon une direction d’écoulement principal à travers une conduite, le débitmètre ayant une pièce enfichée avec un côté amont et un côté aval, la pièce enfichée ayant sur son côté amont, une capacité de retenue accessible à travers une ouverture à partir du côté amont, et la paroi latérale de la capacité de retenue com portant un premier point de mesure de pression, la paroi extérieure de la pièce enfichée comportant un second point de mesure de pression.

En d’autres termes, le débitmètre selon l’invention comporte une pièce enfichée ayant un côté amont et un côté aval. La pièce enfichée désigne n’importe quel type de boîtier ou de support que l’on installe dans une conduite traversée par le fluide. De manière particulièrement avantageuse, la pièce enfichée a une forme de doigt qui pénètre dans la veine de fluide car cette disposition est globalement assez avantageuse du point de vue de la dynamique des fluides et ne se traduit que par des perturbations relativement faibles du courant. La pièce enfichée peut être par exemple installée solidairement dans la conduite ou être réalisée sous la forme d’un capteur amovible, analogue au principe appliqué pour les débitmètres massiques d’air à film chaud. La conduite peut avoir pratiquement n’importe quelle forme de réalisation et a uniquement pour but de permettre le passage du milieu fluide. L’expression « direction principale d’écoulement » du milieu fluide désigne une direction locale d’écoulement, par exemple la direction d’écoulement ou du courant à l’endroit de la mesure. La direction principale d’écoulement peut changer par exemple à cause des coudes de la conduite. On ne tiendra pas compte, pour cette direction principale d’écoulement, des turbulences locales qui se produisent éventuellement dans le courant.

La pièce enfichée comporte du côté amont, c’est-à-dire du côté dirigé contre la direction principale d’écoulement, une cavité de retenue. Cette cavité de retenue est accessible au courant du côté amont par un orifice, de sorte que le courant de fluide peut pénétrer dans la cavité de retenue. La cavité de retenue a son ouverture de préférence dirigée pour que la cavité de retenue présente une longueur alignée sur l’ouverture et qui est pratiquement parallèle à la direction principale d’écoulement. Les écarts ne dépasseront pas de préférence 30° et de manière préférentielle, ils seront inférieurs à 20°. La cavité de retenue sert à recevoir localement le courant de milieu fluide pour le freiner pratiquement jusqu’à la vitesse nulle pour obtenir une pression dynamique (haute pression) dans la cavité de retenue.

Pour mesurer cette première pression dans la zone de retenue, la cavité de retenue comporte un premier point de mesure de pression. Ce premier point de mesure de pression est prévu dans la paroi latérale de la cavité de retenue, c’est-à-dire dans la paroi qui, de préférence, n’est pas à angle droit par rapport à la direction principale d’écoulement. D’une manière particulièrement préférentielle, cette paroi latérale, à l’endroit du point de mesure de pression, est localement pratiquement parallèle à la direction principale d’écoulement ; toutefois on peut tolérer des écarts de parallélisme. De manière préférentielle, le point de mesure de pression n’est pas situé à l’extrémité aval de la cavité de retenue mais distante de cette extrémité de la cavité de retenue dans la paroi latérale de la cavité, par exemple à un quart de la longueur de la cavité de retenue à partir de l’extrémité côté aval. Cette réalisation du premier point de mesure de pression dans la paroi latérale de la cavité de retenue évite au moins dans une très large mesure que les saletés puissent s’accumuler dans la région du premier point de mesure de pression et influencer les mesures. L’expression « point de mesure » désigne n’importe quelle disposition pour mesurer la pression. Par exemple, le point de mesure de pression peut être conçu pour comporter directement un capteur de pression, par exemple un capteur de pression à membrane, micromécanique. En variante ou en plus, le point de mesure de pression peut toutefois comporter également un ou plusieurs perçages pour transmettre la pression vers un dispositif de mesure de pression déporté, par exemple vers un dispositif de mesure de pression installé dans la tête du dé-bitmètre. En outre, également de façon alternative ou complémentaire, l’expression « point de mesure » peut également désigner un premier point de mesure pour une mesure de différence de pression et (par exemple, de nouveau par un système correspondant de canaux) on pourra mesurer une différence de pression par rapport à un second point de mesure de pression ; cela se fera par exemple par la déviation d’une membrane dont un côté reçoit la pression du premier point de mesure de pression et dont l’autre côté est exposé à la pression du second point de mesure de pression. D’autres principes de réalisation des points de mesure de pression sont envisageables. A la place d’un uni que point de mesure de pression, on peut également utiliser plusieurs points de mesure de pression et/ou plusieurs cavités de retenue.

Ce premier point de mesure de pression est utilisé pour mesurer la pression dynamique (po dans l’équation 1 donnée ci-dessus) lorsque la vitesse s’annule (v = 0). Pour obtenir la vitesse en appliquant le principe de mesure d’une différence de pression décrit ci-dessus, on prévoit en outre sur la paroi extérieure de la pièce enfichée (c’est-à-dire sur la paroi extérieure à la cavité de retenue) un second point de mesure équipé de façon analogue au premier point de mesure de pression décrit ci-dessus. A la place d’un unique second point de mesure, on peut également prévoir plusieurs tels points de mesure de pression.

Le débitmètre est conçu pour mesurer une différence de pression entre les deux points de mesure de pression. Comme décrit ci-dessus, cela peut se faire par exemple en prenant séparément la pression au premier point de mesure de pression et la pression au second point de mesure de pression puis on forme la différence de pression (par exemple à l’aide d’un circuit électronique approprié). En variante ou en plus, on peut également mesurer indirectement la différence de pression, par exemple selon le principe décrit ci-dessus de mesure du débattement d’une membrane sollicitée sur chacun des côtés par l’une des pressions. On peut également envisager d’autres principes de mesure de la différence de pression (ou pression différentielle), principes qui sont généralement connus. Le débitmètre peut notamment être équipé simplement de canaux qui fournissent la pression du premier point de mesure de pression et celle du second point de mesure de pression, la mesure proprement dite de la différence de pression se faisant à l’extérieur du débitmètre. Le débitmètre peut en outre comporter des éléments supplémentaires utilisés pour la mesure tels que par exemple au moins un capteur de pression ambiante utilisé par exemple pour déterminer la densité du milieu fluide et/ou au moins un capteur de température utilisé pour déterminer la température du milieu fluide. Ces informations recueillies avec ces éléments supplémentaires peuvent servir, par exemple, pour améliorer les valeurs de mesure.

La réalisation du débitmètre avec une pièce enfichée offre des avantages considérables du point de vue de la dynamique des flui des et de la construction par rapport aux débitmètres connus. C’est ainsi que le montage peut se faire facilement dans des dispositifs existants, par exemple dans la conduite d’admission sans nécessiter des modifications constructives importantes. Cela est notamment le cas si la pièce enfichée est réalisée sous la forme d’une pièce enfichée amovible. Cette construction offre également des avantages considérables du point de vue de la mécanique des fluides car le courant aspiré ou courant de milieu fluide ne sera en général perturbé que de façon négligeable. En particulier, le côté amont de la pièce enfichée peut avoir une section arrondie pour réduire encore plus la perturbation du courant de milieu fluide. Il est particulièrement avantageux d’utiliser des sections de forme semi-elliptique.

Il est particulièrement avantageux que la cavité de retenue présente une section arrondie. Cette section arrondie, c’est-à-dire une section qui ne présente pas d’arête vive ni à l’orifice de la cavité de retenue, ni à l’intérieur de celle-ci, évite le développement de turbulences qui pourraient, par exemple, favoriser l’entrée de particules de saletés dans la région du premier point de mesure de pression. Par exemple, la section arrondie au moins dans un plan de coupe peut être une section en forme de demi-cercle, une section en forme de courbe de Gauss, une section elliptique ou un profil arrondi analogue. La cavité de retenue peut avoir la forme d’une cavité arrondie pour la face amont de la pièce enfichée.

Comme décrit ci-dessus, on peut avoir un ou plusieurs points de mesure de pression sous la forme d’un perçage de mesure de pression. De manière préférentielle, ce perçage de mesure de pression peut faire un angle pratiquement de 90° par rapport à la direction principale d’écoulement. Des écarts par rapport à un angle droit sont tolérés. Cette disposition angulaire évite l’encrassage d’au moins un perçage de mesure de pression car, pour de tels angles, la probabilité que des saletés provenant du milieu fluide en mouvement risquent d’arriver dans le perçage de mesure de pression.

Pour éviter en outre l’accumulation de saletés dans la cavité de retenue, il est avantageux que la pièce enfichée comporte un canal de nettoyage. Ce canal de nettoyage (on peut également prévoir avantageusement plusieurs canaux de nettoyage) relie la cavité de retenue au côté aval de la pièce enfichée. Pour cela, le canal de nettoyage est pratiquement parallèle à la direction principale d’écoulement. Toutefois, de légers écarts de parallélisme sont tolérés (par exemple un écart qui ne dépasse pas 45° et de préférence inférieur à 20° et d’une manière encore plus préférentielle inférieur à 10°). Le canal de nettoyage est de préférence réalisé pour avoir une petite section par rapport à celle de l’ouverture de la cavité de retenue. On évite de cette manière que la cavité de retenue et le canal de nettoyage forment en commun un perçage traversant la pièce enfichée, car le fluide qui s’écoule ne serait pas freiné complètement à une vitesse nulle. Pour cela, le canal de nettoyage peut avoir par exemple une section maximale inférieure à la moitié de la section maximale de l’ouverture de la cavité de retenue. D’une manière particulièrement préférentielle, la section du canal est inférieure à 20 % de l’ouverture maximale et d’une manière particulièrement préférentielle même inférieure à 10 % de celle-ci. Ainsi, d’une part on a un effet de nettoyage avec évacuation des saletés hors de la cavité de retenue et, d’autre part, on freine efficacement le fluide qui s’écoule dans la cavité de retenue. L’évacuation des saletés à travers le canal de nettoyage est assurée par la différence de pression entre la cavité de retenue et le côté aval.

Pour le second point de mesure de pression, on peut prévoir un ou plusieurs seconds points de mesure de pression. En particulier, on peut prévoir un point de mesure de pression côté aval, par exemple un point de mesure de pression sur le côté arrière de la pièce enfichée. En variante ou en plus, on peut prévoir un point de mesure de pression sur une paroi latérale de la pièce enfichée.

En particulier, dans ce dernier cas, il est avantageux d’avoir deux ou plusieurs seconds points de mesure de pression prévus sur les parois latérales en regard de la pièce enfichée. Notamment, ces points de mesure de pression peuvent se faire face (c’est-à-dire se situer à la même hauteur par rapport à la direction principale d’écoulement). Cela permet de former par exemple une valeur moyenne des pressions saisies par les seconds points de mesure de pression, ce qui élimine efficacement, par la moyenne, par exemple les erreurs de pulsation ou les défauts provoqués par des irrégularités locales de l’écoulement. Le débitmètre peut être conçu de manière appropriée pour former une valeur moyenne de la pression captée aux deux seconds points de mesure de pression et cette valeur moyenne pourra être obtenue par exemple par un moyen électronique et/ou en reliant de manière appropriée les perçages de mesure de pression pour générer une valeur moyenne de la pression.

La réalisation du débitmètre avec une cavité de retenue offre en outre l’avantage que le premier point de mesure de pression et le second point de mesure de pression peuvent être installés pratiquement à la même hauteur par rapport à la direction principale d’écoulement. Cela signifie que selon un mode de réalisation préférentielle, le premier point de mesure de pression et le ou les seconds points de mesure de pression auront pratiquement les mêmes coordonnées (z), les coordonnées (z) étant celles mesurées dans la direction principale d’écoulement du milieu fluide. De cette manière, même en cas d’un écoulement pulsé, les perturbations de pression engendrées dans la conduite (par exemple la conduite d’admission) au niveau du premier point de mesure de pression et du ou des seconds points de mesure de pression seront pratiquement simultanées. L’expression « pratiquement les mêmes coordonnées suivant l’axe z » accepte de légers écarts ; ces écarts ne représentent de préférence pas plus de la moitié de la longueur de la pièce enfichée, mesurée dans la direction principale d’écoulement et d’une manière particulièrement préférentielle, ces écarts sont inférieurs à 30 %.

Il est en outre avantageux que le débitmètre et notamment la pièce enfichée présente une arête arrière asymétrique par rapport à la direction principale d’écoulement. Cela est notamment avantageux car, en fonction de la vitesse d’écoulement, on peut avoir dans le sillage, un développement alterné et un décrochage de turbulences, c’est-à-dire un effet connu sous la dénomination de turbulences de Karmann. Cet effet peut se répercuter de manière négative sur la qualité des signaux. Une réalisation asymétrique de l’arête arrière permet d’éviter dans une très large mesure cet effet.

La réalisation asymétrique de l’arête arrière peut être obtenue par exemple par une plaque de séparation installée unilatéralement à l’arrière. Cette plaque de séparation peut s’étendre par exemple pratiquement parallèlement à la direction principale d’écoulement, mais des écarts de parallélisme sont acceptables. En particulier, ces écarts ne doivent pas dépasser 30°, de préférence ne pas dépasser 20° et, d’une manière particulièrement préférentielle, ils ne doivent pas dépasser 10°. Cette plaque de séparation peut avoir par exemple une épaisseur mesurée perpendiculairement à la direction principale d’écoulement qui ne représente pas plus de 10 % de l’épaisseur totale de la pièce enfichée et qui est de préférence au moins pratiquement constante sur toute la longueur de la plaque de séparation dans la direction principale d’écoulement et sa longueur ne dépasse pas, de préférence, 50 % de la longueur totale de la pièce enfichée. D’autres réalisations d’une arête arrière asymétrique sont possibles, par exemple une forme de coin, une forme de trapèze ou des réalisations asymétriques analogues de l’arête arrière et/ou de la plaque de séparation.

Comme décrit ci-dessus, la pièce enfichée peut être installée de manière définitive dans la conduite ou être installée de manière extractible ou enfichable. De façon correspondante, il est également proposé un montage comportant une telle pièce enfichée et un segment de conduite équipé de cette pièce. La pièce enfichée peut être réalisée selon un ou plusieurs des modes de réalisation décrits ci-dessus. La pièce enfichée peut être réalisée avantageusement pour que l’ouverture de la cavité de retenue de la pièce enfichée introduite dans le segment de conduite se situe pratiquement au milieu du segment de conduite. L’expression « pratiquement au milieu » signifie que la pièce enfichée telle qu’un doigt, est engagée dans le courant et l’ouverture qui fonctionne comme ouverture de mesure, est avantageusement située au voisinage du maximum de la vitesse du profil d’écoulement. Des écarts par rapport à la position médiane sont toutefois acceptables.

Dessins

La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l’aide d’exemples de réalisation représentés dans les dessins annexés dans lesquels : la figure 1 montre un dispositif de mesure du débit d’un milieu fluide à travers une conduite, la figure 2 montre une section du débitmètre du dispositif de la figure 1, la figure 3 montre une variante de réalisation de la figure 2, et la figure 4 est une section avec un arrière asymétrique.

La figure 1 montre un dispositif 110 selon l’invention pour mesurer le débit d’un milieu fluide passant dans une conduite 112, selon un mode de réalisation. La conduite 112 comporte un segment de conduite 114 dans lequel est installée une partie enfichée 116 d’un mode de réalisation d’un débitmètre 118. Le débitmètre 118 est uniquement représenté de manière schématique ; il sert par exemple de débitmètre volumique pour mesurer un débit volumique d’un milieu fluide passant dans la conduite 112 suivant la direction principale d’écoulement 120. La pièce enfichée 116 vient en saillie dans la veine fluide comme un doigt, de façon analogue au débitmètre massique d’air, usuel.

La pièce enfichée 116 comporte un côté d’attaque ou côté amont dirigé dans la direction opposée à la direction principale d’écoulement 120 et un côté aval 124 situé du côté aval de la pièce enfichée 116. Le côté amont 122 comporte une capacité de retenue 126 munie d’une ouverture 128 tournée dans la direction opposée à la direction principale d’écoulement 120. La capacité de retenue 126 a une section arrondie et se présente par exemple sous la forme d’une cavité (par exemple une cavité symétrique en rotation). L’axe de symétrie de cette capacité de retenue 126 dans le cas présent est de préférence au moins pratiquement parallèle à la direction principale d’écoulement 120. L’ouverture 128 est de préférence positionnée pour se situer à proximité du maximum de la vitesse du profil d’écoulement. Dans le cas d’une section symétrique, par exemple circulaire, du segment de conduite 114, ce maximum de la vitesse se situe pratiquement dans la région de l’axe de symétrie 130 de la conduite 112 et cet axe coïncide pratiquement avec l’axe de symétrie 132 de la capacité de retenue 126.

Comme décrit ci-dessus, le principe de la mesure de la pression dynamique repose essentiellement sur la mesure de deux ou plusieurs pressions indiquées schématiquement à la figure 1 par les références po et pl : po représente la pression dynamique (pression élevée) dans la chambre de mesure 126 et pl représente la pression dans la région de l’écoulement.

Pour mesurer ces pressions po et pl, on se reportera à la figure 2 qui montre une section de la pièce enfichée 116 le long de la ligne de coupe A-A de la figure 1.

Il apparaît que dans la capacité de retenue 126, il y a un premier point de mesure de pression 134 entouré par un perçage de mesure de pression 136. Ce perçage de mesure de pression 136 dans le cas présent est pratiquement perpendiculaire à la direction principale d’écoulement 120 et débouche dans une paroi latérale 138 de la capacité de retenue 126. Le perçage de mesure de pression 136 de la figure 2 est uniquement indiqué ; il aboutit par exemple à un manomètre différentiel (non représenté) qui peut être installé directement dans la pièce enfichée 116 ou qui, en variante ou en plus, peut être prévu dans une partie du débitmêtre 118 distincte de la pièce 116. Pour cela, on a par exemple des perçages traversant toute la pièce enfichée 116 pour aboutir à la partie de tête (non représentée) du débitmêtre 118. Ces perçages peuvent être dirigés ainsi par exemple parallèlement à l’axe longitudinal 140 de la pièce enfichée 116 (figure 1) ; cet axe est par exemple perpendiculaire à la direction principale d’écoulement 120.

La capacité de retenue 120 du mode de réalisation de la figure 2 montrant la mesure est telle qu’elle rend difficile la pénétration de saletés et autres impuretés, comme par exemple de l’eau ou de l’huile, dans le premier perçage de mesure de pression 136. De plus, dans l’exemple de réalisation représenté à la figure 1, il est prévu un canal de nettoyage 142, en option, dirigé parallèlement à l’axe de symétrie 132 de la capacité de retenue 126 en partant de la capacité de retenue 126 vers le côté aval 124. Ce canal de nettoyage 142 permet d’évacuer les saletés en les entraînant par la différence de pression entre la pression régnant dans la capacité de retenue 126 et la pression du côté aval.

Les faibles vitesses d’écoulement régnant dans la capacité de retenue (de manière préférentielle, il s’agit de vitesses pratique ment nulles), on aura pratiquement une pression dynamique dans la capacité de retenue 126. Cette pression dynamique po est saisie par le premier point de mesure de pression 134. Dans l’exemple de réalisation, les figures 1 et 2 montrent les seconds points de mesure de pression 144, 146 et 148. Ces points de mesure de pression 144, 146, 148 sont munis de seconds perçages de mesure de pression eux aussi indiqués simplement de façon très schématique dans les figures.

Cela permet différentes possibilités d’installation pour les seconds points de mesure de pression 144, 146, 148 qui peuvent également être combinés de manière quelconque. Ainsi, comme cela apparaît à la figure 2, on a des points de mesure de pression 144, 146 dans les parois latérales 152 et qui sont également de préférence sensiblement perpendiculaires à la direction d’écoulement principal 120. Dans l’exemple de réalisation préférentiel représenté à la figure 2, on a en option deux tels seconds points de mesure de pression 144 sur la paroi latérale 152 ; ces deux points se trouvent au même niveau par rapport à la direction principale d’écoulement 120. En utilisant ces deux points de mesure de pression 144, 146 cela permet d’avoir un équilibre de pression et de compenser les turbulences, tourbillons et autres défauts d’homogénéité du champ d’écoulement, en formant la valeur moyenne. Pour la hauteur le long de l’axe longitudinal 140, dans l’exemple de réalisation de la figure 1, les seconds points de mesure de pression 144, 146 sont situés au-dessus de l’axe de symétrie 132 de la cavité de retenue 126 alors que dans l’exemple de réalisation de la figure 2, ces points de mesure de pression 144, 146 sont situés au moins sensiblement à la même hauteur que l’axe de symétrie 132.

En variante ou en plus de l’installation des seconds points de mesure de pression 144, 146, 148 dans la paroi latérale 152 de la pièce enfichée 116, on peut également prévoir une installation en aval du débitmètre 118, c’est-à-dire dans la zone des eaux mortes 154 en aval du capteur. Une telle disposition est indiquée par le second point de mesure de pression 148 sur le côté aval 124 de l’exemple de réalisation de la figure 1 ou de l’exemple de réalisation de la figure 3. De façon préférentielle, le côté aval 124 de la pièce enfichée 116 est plan et il comporte en son milieu un point de mesure de pression 148 muni d’un perçage de mesure de pression 150 pour mesurer la pression faible pl. Ce second point de mesure de pression 148 est de préférence situé sur l’axe de symétrie 132 de la capacité de retenue 126 et se situe ainsi au milieu de la zone des eaux mortes 154.

Les figures 2 et 3 montrent que la section de la pièce 116 est de préférence arrondie du côté amont. De manière particulièrement préférentielle, on a une section au moins sensiblement semi-elliptique car elle convient particulièrement bien pour assurer un écoulement extérieur très rapproché autour de la pièce 116.

En fonction de la vitesse d’écoulement, dans le sillage de la pièce 116, on peut avoir des alternances de développement et de décrochage de turbulences. Comme cet effet peut se répercuter de manière négative sur la qualité du signal, il est avantageux pour certaines applications de donner à l’arête arrière 156 de la pièce 116 une forme asymétrique. Un exemple de réalisation d’une telle forme est représenté schématiquement à la figure 4 ; cette représentation ne montre pas la capacité de retenue 126. La réalisation avec une arête arrière 156 asymétrique peut également se combiner aux variantes de réalisation décrites ci-dessus.

Dans l’exemple de réalisation de la figure 4, on a présenté une forme d’asymétrie de l’arête arrière 156 selon laquelle l’arête arrière 156 comporte une plaque de séparation 158. Cette plaque de séparation prévue d’un côté, réduit le sillage et, ainsi, la résistance hydraulique de la pièce 116. Il est toutefois remarqué que ce mode de réalisation avec la plaque séparatrice 156 ne constitue qu’une possibilité de donner à l’arête arrière 156 une forme asymétrique. Comme côté aval 124 asymétrique, on peut également envisager une forme inclinée sans prévoir de plaque de séparation 158. D’autres formes d’asymétrie sont également possibles.

Pour avoir une faible sensibilité du signal de capteur du débitmètre 118 vis-à-vis des pulsations ou des variations de pression, il est avantageux que les premiers et seconds points de mesure de pression 134, 144, 146, 148, soient rapprochés dans l’espace. Cela signifie notamment qu’ils auront sensiblement les mêmes coordonnées z (voir figure 2), c’est-à-dire leur coordonnée suivant la direction de l’écoulement principal 120. Déjà dans les modes de réalisation représentés aux figures 1 à 3, ces points de mesure de pression sont dans un voisinage spatial étroit. Il est toutefois possible, par exemple dans l’exemple de réalisation de la figure 2, de déplacer vers l’amont les seconds points de mesure de pression 144, 146 pour que ces points de mesure aient les mêmes coordonnées en z que le premier point de mesure de pression 134. Ainsi, on aura les variations de pression appliquées de manière simultanée aux points de mesure de sorte qu’elles se compensent réciproquement car, en principe, seule la différence de pression est décisive.

Claims (2)

1. R BV EN DI CATIONS 1°) Débitmètre (118) pour mesurer un débit d’un milieu fluide s’écoulant selon une direction d’écoulement principale (120) à travers une conduite (112), i le débitmètre (118) ayant une pièce enfichée (116) avec un côté amont (122) et un côté aval (124), la pièce enfichée (116) ayant sur son côté amont (122), une capacité de retenue (126) accessible à travers une ouverture (128) à partir du côté amont, i la paroi latérale (138) de la capacité de retenue (126) comportant un premier point de mesure de pression (134), la paroi extérieure (152, 124) de la pièce enfichée (116) comportant un second point de mesure de pression (144, 146, 148), et le débitmètre (118) présentant, côté aval, une arête arrière (156) asymétrique par rapport à la direction principale d’écoulement (120).
2. 2°) Débitmètre (118) selon l’une des revendications précédentes, selon lequel le côté amont (122) de la pièce enfichée (116) a une section arrondie no-! tamment une section de forme semi-elliptique, 3°) Débitmètre (118) selon l’une des deux revendications précédentes, dans lequel la capacité de retenue (126) a une section arrondie notamment une forme de cavité arrondie dans le côté arnont (122) de la pièce enfichée (116). 4°) Débitmètre (118) selon l’une des revendications précédentes, selon lequel le débitmètre (118) est installé pour mesurer une différence de pression entre les deux points de mesure de pression (134, 144, 146, 148). 5°) Débitmètre (118) selon l’une des revendications précédentes, selon lequel au moins un point de mesure de pression (134, 144, 146, 148) comporte un perçage de mesure de pression (136, 150). 6°) Débitmètre (118) selon l’une des revendications précédentes, selon lequel au moins un perçage de mesure de pression (136, 150) est disposé suivant un angle compris entre 30° et 90°, de préférence entre 60° et 90° par rapport à la direction principale d’écoulement (120). 7°) Débitmètre (118) selon l’une des revendications précédentes, selon lequel la pièce enfichée (116) a un canal de nettoyage (142) qui relie la capacité de retenue (126) au côté aval (124). 8°) Débitmètre (118) selon l’une des revendications précédentes, selon lequel le canal de nettoyage (142) a une section maximale inférieure à la moitié de l’ouverture maximale de l’ouverture (128) de la capacité de retenue (126). 9°) Débitmètre (118) selon l’une des revendications précédentes, selon lequel le second point de mesure de pression (144, 146, 148) comporte au moins l’un des points de mesure de pression suivants : un point de mesure de pression côté aval (148), un point de mesure de pression (144, 146) sur une paroi latérale (152) de la pièce enfichée (116). 10°) Débitmètre (118) selon l’une des revendications précédentes, selon lequel le second point de mesure de pression (144, 146, 148) comprend deux seconds points de mesure de pression installés sur les parois latérales opposées (152) de la pièce enfichée (116), notamment deux seconds points de mesure de pression (144, 146) qui se font face. 11°) Débitmêtre (118) selon l’une des revendications précédentes, selon lequel le débitmêtre (.118) est installé pour former une valeur moyenne de la pression prise sur les deux seconds points de mesure de pression (144, 146). 12°) Débitmêtre (118) selon l’une des revendications précédentes, selon lequel le premier point de mesure de pression (134) et les seconds points de mesure de pression (144, 146, 148) ont pratiquement la même coordonnée (z) (160) et cette coordonnée (z) (160) est prise dans la direction principale d’écoulement (120) du milieu fluide. 13°) Débitmêtre (118) selon l’une des revendications précédentes, selon lequel l’arête arrière asymétrique (156) comprend une plaque de séparation (158) s’étendant pratiquement parallèlement à la direction principale d’écoulement (120). 14°) Dispositif pour mesurer un débit d’un milieu fluide circulant selon une direction d’écoulement principal (120) à travers une conduite (112), comprenant un débitmêtre (118) selon l’une des revendications 1 à 13, ainsi qu’un segment de tuyau (114), selon lequel la pièce enfichée (116) du débitmêtre (118) est installée pour être placée dans le segment de conduite (114), l’ouverture (128) de la cavité de retenue (126) de la pièce enfichée (116) placée dans le segment de conduite (114) se trouve pratiquement au milieu du segment de tuyau (H4),