FR3005729A3 - Appareil de mesure de courant pour mesurer le courant d'un milieu - Google Patents

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Abstract

L'invention concerne un appareil de mesure de courant pour mesurer un courant de milieu. Ledit appareil comprend un tube d'écoulement pour le transport du milieu dont le courant doit être mesuré, une entrée et une sortie disposée en aval de celle-ci et un premier capteur de flux pour mesurer le courant de milieu dans une première position du tube d'écoulement. Selon l'invention, l'appareil de mesure de courant est équipé d'un ou plusieurs autres tubes d'écoulement placés en parallèle sur le capteur de flux, lesquels autres tubes d'écoulement sont en communication fluidique avec l'entrée et la sortie du tube d'écoulement.

Description

Description La présente invention concerne un appareil de mesure de courant pour mesurer le courant d'un milieu, l'appareil de mesure de courant comprenant un tube 5 d'écoulement pour le transport du milieu, dont le courant doit être mesuré, dans lequel le tube d'écoulement comprend une entrée et une sortie située en aval de celle-ci, dans lequel l'appareil de mesure de courant est pourvu d'un premier capteur de flux pour 10 mesurer le courant de milieu dans une première position du tube d'écoulement. Ledit appareil de mesure de courant est connu, notamment en se référant au document EP 2 078 936 Bl. Ledit appareil de mesure de courant est pourvu d'un 15 système sur puce et comprend un substrat avec une ouverture où se trouve un tube d'écoulement en nitrure de silicium pour le transport d'un milieu dont le courant doit être mesuré. Le tube d'écoulement décrit dans le document EP 2 078 936 B1 fait partie d'un 20 capteur de flux de Coriolis et convient à la mesure de flux massiques très faibles jusque bien en dessous de 1 gramme par heure. Dans un autre mode de réalisation, le tube d'écoulement fait partie de ce que l'on appelle un capteur de flux thermique. 25 Ledit appareil de mesure de courant est limité en matière de plage de mesure, c'est-à-dire qu'il convient spécifiquement à une plage de mesure déterminée. Si ledit appareil de mesure de courant donne pleine satisfaction, il est nécessaire d'avoir d'un appareil 30 de mesure de courant présentant une autre plage de mesure, de préférence supérieure, de préférence sans influencer désavantageusement les dimensions relativement faibles du capteur. Le but de la présente invention est donc de fournir un appareil de mesure de courant amélioré 5 présentant une plage de mesure adaptée. En l'occurrence, la présente invention fournit un appareil de mesure de courant du type mentionné dans le préambule, qui est caractérisé en ce que l'appareil de mesure de courant est pourvu d'un ou plusieurs autres 10 tubes d'écoulement placés en parallèle sur le capteur de flux et qui est ou sont en communication fluidique avec l'entrée et la sortie du tube d'écoulement. En utilisant au moins un autre tube d'écoulement, ou canal de dérivation, le courant passant à travers le 15 capteur de flux est plus petit si bien qu'avec un seul et même capteur, de préférence avec les mêmes petites dimensions, le courant peut également être mesuré dans le cas de débits plus élevés de l'écoulement. En dimensionnant de manière appropriée l'autre tube 20 d'écoulement, le rapport de dérivation, c'est-à-dire le rapport entre la quantité de courant de milieu qui s'écoule à travers le tube d'écoulement et la quantité de courant de milieu qui s'écoule à travers le ou les autres tubes d'écoulement - et, par la suite, la plage 25 de l'appareil de mesure de courant doivent être établis préalablement sans devoir adapter en l'occurrence les dimensions du capteur de flux lui-même. Avec un capteur de flux relativement petit, on peut donc renforcer la plage de mesure. Le but de la présente invention est 30 ainsi atteint.
Dans un mode de réalisation, les tubes d'écoulement sont ronds. Dans un autre mode de réalisation avantageux, le diamètre du tube d'écoulement est égal au diamètre du ou des autres 5 tubes d'écoulement. On obtient ainsi de manière efficace que le rapport de dérivation, qui peut être tiré de l'équation de Bernoulli et de la loi de Poiseuille pour l'écoulement en tube, ne dépend que des rapports entre les longueurs de canaux et le nombre de 10 canaux. réalisation entre 1 : 20 et 1 : 80, Il s'écoule alors 15 les autres tubes de 1 : 5 et 1 : 100, de préférence entre mieux encore entre 1 : 40 et 1 : 60. relativement plus de fluide à travers d'écoulement qu'à travers le tube Le rapport de dérivation se situe dans un mode d'écoulement équipé du capteur de flux. Dans un mode de réalisation, l'appareil de mesure de courant comprend des moyens de commande et/ou de réglage pour régler le rapport de dérivation du courant. 20 En utilisant les moyens de commande et/ou de réglage pour ajuster le rapport de dérivation, le courant passant à travers le capteur de flux peut être activement renforcé ou réduit et ce, de sorte que le courant passant à travers le capteur de flux s'adapte à 25 la plage de mesure du capteur de flux. La partie restante du courant s'écoule alors à travers un ou plusieurs canaux de dérivation qui sont raccordés en parallèle au capteur de flux. Les moyens de commande et/ou de réglage sont, dans un mode de réalisation, 30 établis de manière à régler de façon précise le rapport de dérivation de façon à savoir clairement et directement la partie du courant qui est réellement mesurée à présent et la partie qui s'écoule à travers les canaux de dérivation. À cet effet, un capteur de flux complémentaire peut être prévu dans les canaux de dérivation. L'appareil de mesure de courant est établi pour ajuster, sur la base du rapport de dérivation, la valeur mesurée du capteur de flux afin d'obtenir ainsi une valeur réelle du courant. Les moyens de commande et/ou de réglage avec les canaux de dérivation permettent donc une plage de mesure plus précise, réglable et plus grande, ce qui permet d'atteindre un autre but de la présente invention. De manière simple et efficace, les moyens de commande et/ou de réglage peuvent comprendre un ou plusieurs organes à clapet, par exemple des micro-soupapes. Ce ou ces multiples organes à clapet peut ou peuvent être disposés dans le ou les multiples autres tubes d'écoulement (ou canaux de dérivation). On préfère tout particulièrement que le capteur de 20 flux soit du type à effet Coriolis. On peut cependant envisager d'utiliser d'autres capteurs de flux. On peut songer en outre à ce que l'appareil de mesure de courant comprenne un autre capteur de flux. Celui-ci peut être utilisé, par exemple, à des fins 25 d'étalonnage ou à des fins de contrôle, comme déjà décrit ci-dessus en se référant aux moyens de commande et/ou de réglage. Dans un mode de réalisation, l'autre capteur de flux est réglé pour la mesure du courant de milieu dans 30 une deuxième position du tube d'écoulement. Dans un autre mode de réalisation, l'autre capteur de flux est réglé pour la mesure du courant de milieu dans une position de l'autre tube d'écoulement. On peut également songer naturellement à une combinaison avec deux autres capteurs de flux.
Un emplacement en amont ou en aval du premier capteur de flux et des canaux de dérivation peut également être envisagé. Dans ce mode de réalisation, l'appareil de mesure de courant comprend un deuxième autre tube d'écoulement, qui est placé en série avec le tube d'écoulement et l'autre tube d'écoulement, et où le deuxième autre tube d'écoulement est équipé d'un autre capteur de flux. Comme déjà mentionné, l'appareil de mesure de courant peut comprendre des moyens d'étalonnage pour 15 étalonner le capteur de flux sur la base du au moins un signal délivré par l'autre capteur de flux. En l'occurrence, on peut encore songer à faire en sorte que le capteur de flux soit réglé pour la mesure du courant dans une première plage de mesure et que 20 l'autre capteur de flux soit réglé pour la mesure du courant dans une seconde plage de mesure. De cette manière, la plage du capteur est encore renforcée. Selon un aspect, l'invention fournit un procédé permettant de déterminer le courant d'un milieu en 25 utilisant un appareil de mesure de courant selon l'invention, dans lequel le procédé est caractérisé par l'étape de réglage du rapport de dérivation du courant avec les moyens de réglage. Les avantages de ce procédé ont déjà été mentionnés ci-dessus. 30 L'invention sera à présent expliquée plus en détail à la lumière de la description d'un mode de réalisation préféré d'un dispositif selon l'invention en se référant à la figure suivante, qui schématise un appareil de mesure de courant selon un mode de réalisation de la présente invention.
La figure représente un appareil de mesure de courant 1 pour la mesure d'un courant de milieu. L'appareil de mesure de courant 1 comprend un tube d'écoulement 11, 21, 12 pour le transport du milieu dont on doit mesurer le courant. Le tube d'écoulement 11, 21, 12 détermine une entrée A et une sortie B placée en aval de celle-ci. L'appareil de mesure de courant 1 est pourvu d'un premier capteur de flux 2, dans le mode de réalisation représenté, un capteur de flux 2 du type à effet Coriolis, qui est connu en soi de l'homme du métier. Le capteur de flux à effet Coriolis comprend un tube en forme de U. Le courant traversant le tube entraînera une vibration de celui-ci, qui peut être mesurée par au total trois capteurs de lecture 31, 32, 33. Avec le capteur de flux, on peut donc mesurer le courant de milieu dans une première position du tube d'écoulement. Selon un mode de réalisation connu du capteur de flux à effet Coriolis, cette pièce fait partie d'un système sur puce qui comprend un substrat avec une ouverture qui reçoit un tube d'écoulement en nitrure de silicium pour le transport d'un milieu dont on doit mesurer le courant. Ce capteur de flux connu convient à la mesure de flux massiques très bas et a une plage à pleine échelle de 0,3 mg/s (1 gramme par heure).
Pour renforcer la plage à pleine échelle de ce capteur de flux connu, selon l'invention, l'appareil de mesure de courant est pourvu d'un ou plusieurs autres tubes d'écoulement (qui correspondent généralement au nombre 22) placés en parallèle sur le capteur de flux 2, qui sont en communication fluidique avec l'entrée A et la sortie B du tube d'écoulement 11, 12. Les autres tubes d'écoulement 22 relient donc les parties de tube d'écoulement 11, 12 de l'entrée A et de la sortie B de sorte que ces autres tubes d'écoulement 22 soient placés en parallèle sur la partie de tube 21 avec le capteur de flux 2. Le fluide qui pénètre par l'entrée A peut donc s'écouler via la partie de tube 21 composé du capteur de flux 2, ou via le ou les multiples autres tubes d'écoulement 22. De la sorte, un débit ajusté au capteur de flux 2 s'écoulera à travers le capteur de flux 2 et la partie restante à travers les autres tubes d'écoulement 22, qui sont également dénommés tubes de dérivation. Le débit total à travers le capteur de flux 1 peut donc être renforcé par l'utilisation de tubes de dérivation 22 sans que les propriétés et/ou les dimensions du capteur de flux 2 ne doivent être modifiées. Dans le mode de réalisation présenté, il est prévu au total 3 autres tubes d'écoulement 22. Mais on peut songer à utiliser plus ou moins d'autres tubes 25 d'écoulement 22 en fonction de la plage de mesure souhaitée du capteur de flux 1. Dans un mode de réalisation particulier, l'appareil de mesure de courant 1 comprend des moyens de réglage pour le réglage du rapport de dérivation du 30 courant. On pense par exemple à des moyens de réglage sous la forme d'un ou plusieurs organes à clapet, qui peuvent fermer ou ouvrir respectivement un ou plusieurs des autres tubes d'écoulement 22. Dans un mode de réalisation, les organes à clapet sont disposés dans les autres tubes d'écoulement 22.
En l'occurrence, il est possible d'utiliser un procédé pour définir le courant d'un milieu, dans lequel le rapport de dérivation de courant est réglé avec les moyens de réglage, après quoi le courant est mesuré.
Dans la présente invention, on peut songer à un rapport de dérivation qui se situe entre 1 : 5 et 1 : 100, de préférence entre 1 : 20 et 1 : 80, mieux encore entre 1 : 40 et 1 : 60. En outre, la figure montre également que l'appareil de mesure de courant 1 d'un mode de réalisation comprend un autre capteur de flux 4. Cet autre capteur de flux 4 peut être aménagé pour mesurer le courant de milieu dans une seconde position du tube d'écoulement. Le capteur de flux 4 représenté ici est placé en série avec le tube d'écoulement 21, avec le capteur de flux 2 ainsi qu'avec l'autre tube d'écoulement 22. La partie de tube d'écoulement 11 doit donc être considérée comme un second autre tube d'écoulement 11.
Dans un mode de réalisation non illustré, il est prévu un autre capteur de flux qui est aménagé pour mesurer le courant de milieu dans une position de l'autre tube d'écoulement 22. Enfin, on expliquera encore quelques exemples de l'invention.
Exemple 1 Dans le premier exemple, on souhaite un flux massique à pleine échelle de 6 mg par seconde (20 g par heure). L'appareil de mesure de courant connu (sans dérivation) présente une plage à pleine échelle de 0,3 mg par seconde (1 g par heure). En conséquence, la plage à pleine échelle de l'appareil de mesure de courant connu doit être augmentée d'un facteur de 20.
Exemple 2 Dans un deuxième exemple, il y a au total quatre tubes d'écoulement, dont on souhaite pour chacun un flux massique à pleine échelle de 6 mg par seconde, si bien que l'on souhaite donc un flux massique à pleine échelle de 24 mg par seconde (80 g par heure). Le rapport de dérivation nécessaire pour les deux exemples schématisés ci-dessus et, par la suite, les dimensions du ou des multiples autres tubes d'écoulement (canaux de dérivation) peuvent être tirés de l'équation de Bernoulli pour les dérivations et de la loi de Poiseuille pour le courant qu'il s'agisse du tube d'écoulement ou du ou des multiples autres tubes d'écoulement. En utilisant des tubes d'écoulement ronds de même diamètre, le rapport de dérivation ne dépend que des rapports entre les longueurs des canaux (du tube d'écoulement et du ou des multiples autres tubes d'écoulement) et le nombre de tubes d'écoulement. Il est clair pour l'homme du métier que 30 l'invention décrite ci-dessus présente plusieurs modes de réalisation possibles qui jouissent de la préférence.
Mais l'invention n'est pas limitée à ces modes de réalisation. Dans le cadre de l'invention, on peut songer à de nombreuses modifications. La protection demandée est déterminée par les revendications ci- annexées.

Claims (14)

  1. REVENDICATIONS1. Appareil de mesure de courant (1) pour mesurer le courant d'un milieu, l'appareil de mesure de courant (1) comprenant un tube d'écoulement (11, 21, 12) pour le transport du milieu dont le courant doit être mesuré, dans lequel le tube d'écoulement (11, 21, 12) comprend une entrée (A) et une sortie (B) située en aval de celle-ci, dans lequel l'appareil de mesure de courant (1) est pourvu d'un premier capteur de flux (2) pour mesurer le courant de milieu dans une première position du tube d'écoulement (11, 21, 12), caractérisé en ce que l'appareil de mesure de courant (1) est pourvu d'un ou plusieurs autres tubes d'écoulement (22) placés en parallèle sur le capteur de flux (2) et qui est ou sont en communication fluidique avec l'entrée (A) et la sortie (B) du tube d'écoulement (11, 21, 12).
  2. 2. Appareil de mesure de courant (1) selon la revendication 1, dans lequel l'appareil de mesure de courant (1) comprend des moyens de commande et/ou de réglage pour commander et/ou régler le rapport de dérivation, lequel rapport de dérivation est défini comme étant le rapport entre la quantité de courant de milieu qui traverse le tube d'écoulement (11, 21, 12) et la quantité de courant de milieu qui s'écoule à travers le ou les autres tubes d'écoulement (22).
  3. 3. Appareil de mesure de courant (1) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel l'appareil de mesure de courant (1) présente un rapport de dérivation qui se situe entre 1 : 5 et 1 : 100, de préférence entre 1 : 20 et 1 : 80, mieux encore entre 1 : 40 et 1 : 60.
  4. 4. Appareil de mesure de courant (1) selon la revendication 2 ou 3, dans lequel les moyens de réglage comprennent un ou plusieurs organes à clapet.
  5. 5. Appareil de mesure de courant (1) selon la 5 revendication 4, dans lequel le ou les organes à clapet est ou sont situés dans le ou les autres tubes d'écoulement (22).
  6. 6. Appareil de mesure de courant (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel 10 le diamètre du tube d'écoulement (11, 21, 12) est égal au diamètre du ou des autres tubes d'écoulement (22).
  7. 7. Appareil de mesure de courant (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le capteur de flux (2) est du type à effet Coriolis. 15
  8. 8. Appareil de mesure de courant (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'appareil de mesure de courant (1) comprend un autre capteur de flux (4).
  9. 9. Appareil de mesure de courant (1) selon la 20 revendication 8, dans lequel l'autre capteur de flux (4) est installé pour mesurer le courant de milieu dans une deuxième position du tube d'écoulement (11, 21, 12).
  10. 10. Appareil de mesure de courant (1) selon la revendication 8, dans lequel l'autre capteur de flux (4) 25 est installé pour mesurer le courant de milieu dans une position de l'autre tube d'écoulement (22).
  11. 11. Appareil de mesure de courant (1) selon la revendication 8, dans lequel l'appareil de mesure de courant (1) comprend un second autre tube d'écoulement 30 (22) qui est placé en série avec le tube d'écoulement (11, 21,
  12. 12) et avec l'autre tube d'écoulement (22) etdans lequel le second autre tube d'écoulement (22) est pourvu de l'autre capteur de flux (4). 12. Appareil de mesure de courant (1) selon l'une quelconque des revendications 8 à 11, dans lequel l'appareil de mesure de courant (1) comprend des moyens d'étalonnage pour étalonner le capteur de flux (2) sur la base d'au moins un signal délivré par l'autre capteur de flux (4).
  13. 13. Appareil de mesure de courant (1) selon l'une 10 quelconque des revendications 8 à 12, dans lequel le capteur de flux (2) est aménagé pour mesurer le courant dans une première plage de mesure et dans lequel l'autre capteur de flux (4) est aménagé pour mesurer le courant dans une seconde plage de mesure. 15
  14. 14. Procédé de détermination du courant d'un milieu avec un appareil de mesure de courant (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le procédé est caractérisé par l'étape de commande et/ou de réglage du rapport de dérivation du 20 courant avec les moyens de commande et/ou de réglage, dans lequel le rapport de dérivation est défini comme le rapport entre la quantité de courant de milieu qui traverse le tube d'écoulement (11, 21, 12) et la quantité de courant de milieu qui s'écoule à travers le 25 ou les autres tubes d'écoulement (22).
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