WO1999047896A1 - Compteur de gaz a filtres anti-poussieres - Google Patents

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WO1999047896A1
WO1999047896A1 PCT/FR1999/000577 FR9900577W WO9947896A1 WO 1999047896 A1 WO1999047896 A1 WO 1999047896A1 FR 9900577 W FR9900577 W FR 9900577W WO 9947896 A1 WO9947896 A1 WO 9947896A1
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gas
transducer
gas meter
measurement conduit
meter according
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PCT/FR1999/000577
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Eric Lavrut
Original Assignee
Schlumberger Industries, S.A.
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Priority to EP99909008A priority patent/EP1064522A1/fr
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/66—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by measuring frequency, phase shift or propagation time of electromagnetic or other waves, e.g. using ultrasonic flowmeters
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F15/00—Details of, or accessories for, apparatus of groups G01F1/00 - G01F13/00 insofar as such details or appliances are not adapted to particular types of such apparatus
    • G01F15/12—Cleaning arrangements; Filters
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/66—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by measuring frequency, phase shift or propagation time of electromagnetic or other waves, e.g. using ultrasonic flowmeters
    • G01F1/662—Constructional details

Definitions

  • the present invention relates to a gas meter comprising, an ultrasonic measurement conduit with a longitudinal axis comprising an internal part in which the gas flows and at least two ultrasonic transducers spaces along the longitudinal axis
  • the subject of the invention is therefore a gas meter comprising, an ultrasonic measurement conduit with a longitudinal axis comprising an internal part in which the gas flows, at least two ultrasonic transducers spaced along the longitudinal axis, characterized in that said counter comprises between each transducer and said internal part of the measurement conduit a portion enlarged with respect to the dimensions of the active surface of said transducer, said counter further comprising at least one element placed in at least one of said enlarged portions and s' extending over the entire internal width of the latter so as to form a filter screen vis-à-vis the dust carried by the gas, said element being traversed by the ultrasonic waves emitted by the transducers over at least part of its width which is greater than the dimensions of the active surface of said transducer
  • said at least one element forming a filter screen is placed against the transducer. According to another embodiment of the invention, said at least one element forming a filter screen is placed at a distance from the transducer.
  • Said at least one element forming a filter screen can be placed in front of the upstream transducer and / or in front of the downstream transducer depending on the configuration of the counter and, more particularly of the measurement conduit, of the enlarged portions and of the transducers.
  • the meter can comprise at least one obstacle positioned longitudinally in the internal part of the measurement conduit so as to form at least one annular passage for the flow of gas.
  • the measurement conduit comprises an inlet and an outlet for the flow of gases which are respectively arranged between one of the enlarged portions and said measurement conduit.
  • the gas inlet and outlet each have, at the place where the gas flow, respectively, enters and leaves the measurement pipe, a passage section offered to the gas whose normal is inclined relative to the axis longitudinal at an angle other than 90 ° or may also be equal to 90 °.
  • the flow is further channeled and the dust which is also channeled with the flow is kept away from the transducers, thereby reducing even the risks of contamination of said transducers.
  • the filter screen element is made of a material composed of metallic or synthetic fibers.
  • the material can be of the type in which the fibers form a sieve or of the type in which the fibers are intertwined and distributed in a volume.
  • the measurement conduit can for example take the form of an ellipsoid of revolution, of a tube or well have a rectangular cross section.
  • FIG. 1 is a schematic longitudinal view of an ultrasonic gas meter according to the invention
  • FIG. 2 is an enlarged longitudinal view of the measurement conduit and of the ultrasonic transducers shown in FIG. 1 according to a first embodiment
  • FIG. 3 is an enlarged longitudinal view of the measurement conduit and of the ultrasonic transducers shown in FIG. 1 according to a second embodiment
  • FIG. 4 is an enlarged longitudinal view of the measurement conduit and of the ultrasonic transducers shown in FIG. 1 according to a third embodiment
  • FIG. 5 is a partial enlarged view of the enlarged portion 50 shown in FIG. 4,
  • FIG. 7 is a longitudinal view of an alternative embodiment of the measurement conduit shown in FIGS. 1 to 4,
  • FIG. 8 is an enlarged view of the enlarged portion in which the screen element is placed according to an alternative embodiment of that shown in FIG. 7,
  • FIG. 9 is a longitudinal view of a second alternative embodiment of the measurement conduit shown in Figures 1 to 7
  • - Figure 10 is a longitudinal view of a third alternative embodiment of the measurement conduit shown in Figures 1 to 9,
  • FIG. 11 is a view of the cross section of the measurement conduit shown in FIG. 10,
  • FIG. 12 is a longitudinal view of a fourth alternative embodiment of the measurement conduit shown in FIGS. 1 to 9.
  • an ultrasonic gas meter comprises a housing 12 to which an inlet opening 14 for the gas flow is connected as well as an outlet opening 16.
  • a ultrasonic measurement block 18 is housed inside the housing 12 and comprises a measurement conduit 20 with a longitudinal axis XX ′, for example produced in the form of a tube, at the ends of which two ultrasonic transducers 22, 24 are positioned along said longitudinal axis.
  • the gas flow enters through the opening 14 inside the housing 12, splits on the wall of the ultrasonic measuring block 18 located opposite said opening and is distributed in the interior volume between said housing and said ultrasonic measurement block.
  • the gas flow is directed towards the lower part of the housing and rushes through an opening 26 made in the measuring block inside the latter.
  • the downward movement then the elbow effected by the flow going up towards the opening 26 allows said flow to get rid of a large part of the heavy dust which it conveys.
  • the flow then enters the internal part of the measurement conduit 20, in which the ultrasonic measurements of the gas flow will be carried out, by a supply 27 produced in the form of an annular opening, and escapes from said conduit by an outlet 28 also produced in the form of an annular opening.
  • the annular inlet and outlet openings have a gas flow section whose normal is inclined relative to the longitudinal axis at an angle which is substantially equal to zero in the example shown in Figures 1 and 2
  • the flow comes out of the measuring block 18 upward through a chimney 29 which is arranged perpendicular to said measuring block and which communicates with the outlet opening 16 of the meter.
  • the counter comprises, between each ultrasonic transducer 22, 24 and the internal part of the measurement conduit 20 in which the gas flows, a portion 30, 32 which forms a housing and a support for said corresponding transducer.
  • each of the annular inlet 27 and outlet 28 openings is arranged between one of said enlarged portions and the measurement conduit 20.
  • Each of the portions 30, 32 has an enlarged transverse dimension relative to the transverse dimensions of the surface. activates transducers.
  • Each portion has for example a generally cylindrical external shape which has an internal recess 34, 36 also of cylindrical shape and in which the corresponding transducer is mounted.
  • Each of the portions has a peripheral flange 38, 40 extending the general cylindrical shape and which provides before each transducer a free space of cylindrical shape 42, 44 which has an enlarged transverse dimension relative to the transverse dimensions of the active surface of the transducers.
  • the element 46 is disposed against the transducer and extends transversely over the entire internal transverse dimension or width of said free space so as to form in front of said transducer a screen which acts as a filter preventing the dust transported by the gas d '' reach the transducer.
  • the filtering element is for example fixed by gluing on the annular part 32a of the portion 32 situated at the bottom of the free space and surrounding the transducer 24.
  • the filter element is made of a material which is formed of metallic or synthetic fibers.
  • Each fiber constitutes an obstacle for the dust particles whose trajectory crosses this fiber.
  • the filter can be of the sieve type, that is to say that the dust particles are distributed over the almost flat surface of said filter.
  • the material is, for example, a stainless steel cloth, the diameter of the metallic fibers is 25 ⁇ m and that of the interstices 16 ⁇ m.
  • the filter is able to accumulate a greater quantity of dust than the filter of the sieve type before becoming clogged.
  • Such a material is for example cotton or fleece.
  • the material is for example the product sold by the company 3M under the brand "FILTRETE 50g”.
  • the density of fibers in the material is for example between 10 and 500 g / m 2 and is for example of the order of 50 g / m 2 and its thickness is equal to 2 mm.
  • the fiber density in the material is less than 10 g / m 2 then it is found that a very large filter thickness is necessary to obtain sufficient filtering. On the contrary, if the fiber density in the material is greater than 500 g / m 2, then it can be seen that the acoustic signal from the transducers is greatly attenuated, which is unacceptable.
  • the size of the fibers is also an important parameter and it is preferable to have fine fibers for the same interstice between the fibers because the porosity of the filter will be higher.
  • the cone within which the ultrasonic waves emitted by the transducer 24 are contained î 1 is indicated in broken lines and designated by the reference marked 47 in Figure 2.
  • the transverse dimension of the filter element surface 46 is greater than that of the active surface of the transducer and the filter element is, on the one hand, made of a material transparent to ultrasonic waves and, on the other hand, is placed in a
  • the filter element when the filter element is placed against the transducer (fig. 2) and the material of the filter element is of the type in which the dust is distributed in a volume, it is possible to increase the thickness or dimension longitudinal of the material while reducing its density so that the ultrasonic waves are not
  • the filter element 46 placed in front of the transducer 24 makes it possible to eliminate the turbulences present in the flow which, if they occurred in front of said transducer, would affect the linearity of the measurements.
  • a filter element 48 similar to element 46 is placed in the free space 42 of the enlarged portion 30, 32 so as to also protect the transducer 22 against dust. This precaution can be useful when the meter must be subjected to severe dusting tests or when it is planned to use it for the counting of gases deemed to be particularly loaded with dust.
  • each of the enlarged portions 50, 52 of generally cylindrical shape includes a peripheral flange 54, 56 extending said generally cylindrical shape and which provides a free space of cylindrical shape in front of each transducer 58 , 60.
  • the longitudinal dimensions of the flanges 54, 56 and the free spaces 58, 60 are respectively greater than those of the flanges 38, 40 and the free spaces 42, 44 of FIG. 2.
  • the elongation of the internal free spaces with the enlarged portions 50, 52 makes it possible to position each filter element 62, 64 at a distance from the corresponding transducer 22, 24, thus leaving between the filter element and its corresponding transducer an area of the free space where the gas is at rest.
  • FIG. 5 is an enlarged partial view of the portion 50 shown in Figure 4 which shows part of this portion, the other part being obtained by symmetry with respect to the longitudinal axis XX '.
  • the filter element 62 is pinched between one end of the collar 54 which forms a shoulder 55 and a washer 57 which is secured to said end of the collar, for example by ultrasonic welding.
  • FIG. 6 represents an alternative embodiment of the enlarged portion 50 of FIG. 4 in which the flange 66 extends the cylindrical part of the enlarged portion 68 so as to give the free space 70 internal to said enlarged portion a bowl shape gradually flared in the opposite direction to the transducer.
  • the filter element 62 is positioned at a distance from the transducer in this flared shape space.
  • FIG. 7 illustrates an alternative embodiment of the measurement conduit shown in FIGS. 1 to 4 which here takes the form of an ellipsoid of revolution 72 as described in French patent 2,683,046.
  • the ellipsoid of FIG. 7 has a difference in structure from that of French patent 2,683,046: the fluid flow is produced by openings made in the wall of the conduit 72 and not around the transducers.
  • Two enlarged portions 74, 76 serving as housings for the ultrasonic transducers 78, 80 each have an internal free space 82, 84 of gradually flared shape in which is placed a filter element 86, 88 similar to those described with reference to FIGS. 4 and 6.
  • Two annular openings 90, 92 serving respectively as an inlet and an outlet for the flow of gas in the internal part of the measurement conduit 72 are arranged between each enlarged portion 74, 76 and said measurement conduit. These openings each have at the place where the gas flow, respectively, enters and leaves the measurement conduit 72, a passage section offered to the gas whose normal N is inclined relative to the longitudinal axis XX 'along a angle ⁇ other than 90 °.
  • the angle of inclination ⁇ is equal to 45 °.
  • an elongated obstacle 94 having for example a general shape of a warhead is positioned on the longitudinal axis XX '.
  • This obstacle defines with the internal wall of the measurement conduit an annular passage 96. Thanks to the annular shape of the passage 96 and the orientation of the normal N to the passage sections offered to the gas at the place where the gas flow, respectively, enters and leaves the measurement conduit 72, said gas flow is channeled which keeps the dust it carries on a path away from the transducers 78, 80.
  • the filter element 86 placed in front of the upstream transducer 78 is not very dusty, while on the filter element 88 placed in front of the downstream transducer 80 there is a distribution of dust 98 at the periphery of said filter element as indicated in figure 7.
  • FIG. 8 shows another possible variant of an enlarged portion 100 usable with the measurement conduit 72 of FIG. 7 in which the free space 102 takes the form of a cylindrical space at the bottom of which the filter element 86 is placed against the transducer 78.
  • FIG. 9 illustrates another configuration of ultrasonic counter 110 in which only the measuring block 112 (housed inside an external housing) has been shown and which is described in patent application EP 0 682 773.
  • This measurement block includes a tubular measurement conduit 114 provided with inlet 116 and discharge 118 openings, normal to the passage section offered to the gas at the place where the gas flow, respectively, enters and comes out of the measurement conduit 114 forms with the longitudinal axis XX 'an angle of 90 °.
  • An improvement compared to this configuration could consist in arranging the openings 116 and 118 according to an inclination forming with the longitudinal axis XX ′ an angle less than 90 ° in order to distance the flow and therefore the dust particles from the zone where are located the transducers.
  • An elongated obstacle 120 is positioned along the longitudinal axis inside the measurement conduit 114 to form an annular passage 122 in which the gas flows.
  • Two enlarged portions 124, 126 form an angle of 90 ° with the longitudinal axis XX 'and thus allow the ultrasonic transducers 128, 130 housed in these portions to be offset.
  • the gas meter 140 partially shown in longitudinal view in FIG. 10 comprises a measurement duct 142 of longitudinal axis XX ′, the cross section of which is shown in FIG. 11 is rectangular. Two portions 144, 146 enlarged relative to the dimensions of the ultrasonic transducers 148, 150 are arranged on one 142a of the walls of the measurement conduit at an inclination relative to the longitudinal axis XX '.
  • the transducers 148, 150 are mounted at the bottom of the enlarged portions 144, 146 which serve as their housings and the filter elements 152, 154 conforming to those described with reference to FIG. 4 are positioned at a distance from said transducers in the corresponding cylindrical free spaces 156 , 158.
  • the ultrasonic waves emitted by one of the transducers propagate in a V or W-shaped path.
  • the two transducers could also be arranged on the opposite wall 142b of the measurement conduit or else one of the transducers can remain on the wall 142a and the other can be mounted opposite on the opposite wall 142b so that the two transducers are connected by a fictitious straight line YY 'perpendicular to their active surfaces and which cuts the longitudinal axis at an angle of inclination of less than 90 ° (Fig. 12). It is also possible to use this configuration of duct of rectangular cross section with the enlarged portions containing the ultrasonic transducers arranged at the opposite ends of said duct.

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Abstract

La présente invention concerne un compteur de gaz comprenant, un conduit de mesure ultrasonore d'axe longitudinal comportant une partie interne dans laquelle s'écoule le gaz, au moins deux transducteurs ultrasonores espacés suivant l'axe longitudinal, caractérisé en ce que ledit compteur comprend entre chaque transducteur et ladite partie interne du conduit de mesure une portion élargie par rapport aux dimensions de la surface active dudit transducteur, ledit compteur comprenant en outre au moins un élément placé dans au moins l'une desdites portions élargies et s'étendant sur toute la largeur interne de celle-ci de manière à former un écran filtrant vis-à-vis des poussières véhiculées par le gaz, ledit élément étant traversé par les ondes ultrasonores émises par les transducteurs sur au moins une partie de sa largeur qui est supérieure aux dimensions de la surface active dudit transducteur.

Description

COMPTEUR DE GAZ A FILTRES ANTI-POUSSIERES
La présente invention concerne un compteur de gaz comprenant, un conduit de mesure ultrasonore d'axe longitudinal comportant une partie interne dans laquelle s'écoule le gaz et au moins deux transducteurs ultrasonores espaces suivant l'axe longitudinal
Il est connu que les gaz dont on cherche à mesurer le débit transportent des quantités de poussières diverses qui sont loin d'être négligeables Au cours du temps, des poussières finissent par se déposer dans différentes parties du compteur de gaz qui ne sont pas toujours prévues pour les recevon Il arrive ainsi fréquemment que des poussières se déposent sui les tiansducteurs ultrasonores ce qui a pour effet de perturber leur fonctionnement et donc d'affecter la linéarité des mesures ultrasonores effectuées Pour réduire le volume des poussières véhiculées par l'écoulement de gaz il est connu de prévoir dans ce type de compteurs, en amont du conduit de mesure ultrasonore, des trappes à poussières.
Cependant, ces trappes à poussières ne sont pas toujours efficaces car elles laissent malgré tout passer les poussières moins lourdes qui peuvent venir se déposer ultérieurement sur l'un et/ou l'autre des transducteurs.
Il serait par conséquent intéressant de trouver une solution efficace au problème des poussières
L'invention a ainsi pour objet un compteur de gaz comprenant, un conduit de mesure ultrasonore d'axe longitudinal comportant une partie interne dans laquelle s'écoule le gaz, au moins deux transducteurs ultrasonores espacés suivant l'axe longitudinal, caractérisé en ce que ledit compteur comprend entre chaque transducteur et ladite partie interne du conduit de mesure une portion élargie par rapport aux dimensions de la surface active dudit transducteur, ledit compteur comprenant en outre au moins un élément placé dans au moins l'une desdites portions élargies et s'étendant sur toute la largeur interne de celle-ci de manière à former un écran filtrant vis-à-vis des poussières véhiculées par le gaz, ledit élément étant traversé par les ondes ultrasonores émises par les transducteurs sur au moins une partie de sa largeur qui est supérieure aux dimensions de la surface active dudit transducteur En disposant devant l'un et/ou l'autre des transducteurs un élément formant un écran filtrant les poussières et qui possède une surface en contact avec l'écoulement de gaz, offerte aux ondes ultrasonores et dont la largeur est supérieure aux dimensions de la surface active des transducteurs le volume des poussières est réparti sur une plus grande surface que si ledit élément filtrant possédait les mêmes dimensions que la surface active des transducteurs. Un tel élément filtrant est donc peu susceptible d'être obstrué au cours du temps.
Selon un mode de réalisation de l'invention, ledit au moins un élément formant écran filtrant est placé contre le transducteur. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, ledit au moins un élément formant écran filtrant est placé à distance du transducteur.
Ledit au moins un élément formant écran filtrant peut être placé devant le transducteur amont et/ou devant le transducteur aval en fonction de la configuration du compteur et, plus particulièrement du conduit de mesure, des portions élargies et des transducteurs.
Avantageusement, le compteur peut comprendre au moins un obstacle positionné longitudinalement dans la partie interne du conduit de mesure de manière à former au moins un passage annulaire pour l'écoulement de gaz. De préférence, le conduit de mesure comprend une amenée et une évacuation pour l'écoulement de gaz qui sont respectivement agencées entre l'une des portions élargies et ledit conduit de mesure.
L'amenée et l'évacuation de gaz possèdent chacune à l'endroit où l'écoulement de gaz, respectivement, pénètre et sort du conduit de mesure, une section de passage offerte au gaz dont la normale est inclinée par rapport à l'axe longitudinal suivant un angle différent de 90° ou pouvant également être égal à 90°.
Cette orientation des amenée et évacuation de gaz permet de mieux canaliser l'écoulement de gaz que dans l'art antérieur et par là-même les poussières transportées par cet écoulement. Ainsi, les poussières sont moins dirigées vers les transducteurs que dans l'art antérieur.
Lorsque le compteur muni de ces amenée et évacuation orientées comprend également un obstacle tel que celui défini plus haut, l'écoulement est encore davantage canalisé et les poussières qui sont canalisées elles aussi avec l'écoulement sont maintenues à distance des transducteurs, réduisant par là-même les risques de contamination desdits transducteurs.
L'élément formant écran filtrant est réalisé dans un matériau composé de fibres métalliques ou synthétiques .
Le matériau peut être du type dans lequel les fibres forment un tamis ou du type dans lequel les fibres sont entrelacées et se répartissent dans un volume Le conduit de mesure peut par exemple revêtir la forme d'un ellipsoïde de révolution, d'un tube ou bien posséder une section transversale rectangulaire. D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront au cours de la description qui va suivre donnée uniquement à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels :
- la figure 1 est une vue schématique longitudinale d'un compteur de gaz à ultrasons selon l'invention,
- la figure 2 est une vue longitudinale agrandie du conduit de mesure et des transducteurs ultrasonores représentés à la figure 1 selon un premier mode de réalisation,
- la figure 3 est une vue longitudinale agrandie du conduit de mesure et des transducteurs ultrasonores représentés à la figure 1 selon un deuxième mode de réalisation,
- la figure 4 est une vue longitudinale agrandie du conduit de mesure et des transducteurs ultrasonores représentés à la figure 1 selon un troisième mode de réalisation, - la figure 5 est une vue partielle agrandie de la portion élargie 50 représentée à la figure 4,
- la figure 6 représente une variante de réalisation de la portion élargie 50 de la figure
4,
- la figure 7 est une vue longitudinale d'une variante de réalisation du conduit de mesure représenté aux figures 1 à 4,
- la figure 8 est une vue agrandie de la portion élargie dans laquelle est placé élément formant écran selon une variante de réalisation de celle représentée à la figure 7,
- la figure 9 est une vue longitudinale d'une deuxième variante de réalisation du conduit de mesure représenté aux figures 1 à 7, - la figure 10 est une vue longitudinale d'une troisième variante de réalisation du conduit de mesure représenté aux figures 1 à 9,
- la figure 11 est une vue de la section transversale du conduit de mesure représenté à la figure 10,
- la figure 12 est une vue longitudinale d'une quatrième variante de réalisation du conduit de mesure représenté aux figures 1 à 9.
Comme représenté à la figure 1 et désigné par la référence générale notée 10, un compteur de gaz à ultrasons comprend un boîtier 12 auquel sont raccordées une ouverture d'entrée 14 pour l'écoulement de gaz ainsi qu'une ouverture de sortie 16. Un bloc de mesure ultrasonore 18 est logé à l'intérieur du boîtier 12 et comprend un conduit de mesure 20 d'axe longitudinal XX', par exemple réalisé sous la forme d'un tube, aux extrémités duquel deux transducteurs ultrasonores 22,24 sont positionnés le long dudit axe longitudinal.
L'écoulement de gaz (repéré par des flèches sur les figures) pénètre par l'ouverture 14 à l'intérieur du boîtier 12, se fractionne sur la paroi du bloc de mesure ultrasonore 18 située en vis-à-vis de ladite ouverture et se répartit dans le volume intérieur compris entre ledit boîtier et ledit bloc de mesure ultrasonore.
L'écoulement de gaz est dirigé vers la partie basse du boîtier et s'engouffre par une ouverture 26 pratiquée dans le bloc de mesure à l'intérieur de ce dernier. Le mouvement descendant puis le coude effectué par l'écoulement en remontant vers l'ouverture 26 permet audit écoulement de se débarrasser d'une partie importante des poussières lourdes qu'il véhicule.
L'écoulement pénètre ensuite dans la partie interne du conduit de mesure 20, dans laquelle vont s'effectuer les mesures ultrasonores du débit de gaz, par une amenée 27 réalisée sous la forme d'une ouverture annulaire, et s'échappe dudit conduit par une évacuation 28 également réalisée sous la forme d'une ouverture annulaire.
Les ouvertures annulaires d'amenée et d'évacuation possèdent une section de passage offerte au gaz dont la normale est inclinée par rapport à l'axe longitudinal suivant un angle qui est sensiblement égal à zéro dans l'exemple représenté sur les figures 1 et 2. L'écoulement sort du bloc de mesure 18 en remontant par une cheminée 29 qui est agencée perpendiculairement audit bloc de mesure et qui communique avec l'ouverture de sortie 16 du compteur.
Ainsi que représenté sur la figure 1 et de manière plus détaillée sur les figures 2 à 4, le compteur comprend entre chaque transducteur ultrasonore 22, 24 et la partie interne du conduit de mesure 20 dans laquelle s'écoule le gaz une portion 30, 32 qui forme un logement et un support pour ledit transducteur correspondant. Ainsi, chacune des ouvertures annulaires d'amenée 27 et d'évacuation 28 est agencée entre l'une desdites portions élargies et le conduit de mesure 20. Chacune des portions 30, 32 possède une dimension transversale élargie par rapport aux dimensions transversales de la surface active des transducteurs.
Chaque portion a par exemple une forme générale extérieure cylindrique qui comporte un évidement interne 34, 36 également de forme cylindrique et dans lequel est monté le transducteur correspondant. Chacune des portions comporte une collerette périphérique 38, 40 prolongeant la forme générale cylindrique et qui ménage devant chaque transducteur un espace libre de forme cylindrique 42, 44 qui possède une dimension transversale élargie par rapport aux dimensions transversales de la surface active des transducteurs. Compte tenu de la configuration du conduit de mesure et de la direction de l'écoulement dans la partie interne du conduit de mesure qui entraîne les poussières directement sur la surface active du transducteur 24 il est préférable de placer un élément 46 au moins dans l'espace libre 44 situé devant le transducteur aval 24 (fig.2).
L'élément 46 est disposé contre le transducteur et s'étend transversalement sur toute la dimension transversale intérieure ou largeur dudit espace libre de manière à former devant ledit transducteur un écran qui joue le rôle d'un filtre empêchant les poussières véhiculées par le gaz d'atteindre le transducteur. L'élément filtrant est par exemple fixé par collage sur la partie annulaire 32a de la portion 32 située au fond de l'espace libre et entourant le transducteur 24.
L'élément filtrant est réalisé dans un matériau qui est formé de fibres métalliques ou synthétiques.
Chaque fibre constitue un obstacle pour les particules de poussières dont la trajectoire croise cette fibre.
Afin d'assurer un filtrage correct, il convient de prévoir une quantité suffisante de fibres.
Le filtre peut être du type à tamis, c'est-à-dire que les particules de poussières se répartissent sur la surface quasiment plane dudit filtre. Le matériau est par exemple une toile en inox dont le diamètre des fibres métalliques est de 25 μm et celui des interstices de 16 μm.
Toutefois, si l'on souhaite accroître encore l'efficacité de l'invention il est préférable de prévoir un matériau permettant d'avoir un filtre dans lequel les particules de poussières se répartissent dans un volume. Ainsi, avec un matériau dans lequel les fibres sont entrelacées le filtre est capable d'accumuler une plus grande quantité de poussières que le filtre du type à tamis avant de se boucher.
Un tel matériau est par exemple du coton ou du molleton.
Plus précisément, le matériau est par exemple le produit commercialisé par la société 3M sous la marque "FILTRETE 50g".
La densité de fibres dans le matériau est par exemple comprise entre 10 et 500g/m2 et est par exemple de l'ordre de 50g/m2 et son épaisseur est égale à 2mm.
Si la densité de fibres dans le matériau est inférieure à 10g/m2 alors on constate qu'une très grande épaisseur de filtre est nécessaire pour obtenir un filtrage suffisant. Au contraire, si la densité de fibres dans le matériau est supérieure à 500g/m2 alors on constate que le signal acoustique issu des transducteurs est fortement atténué ce qui est inacceptable. La taille des fibres est également un paramètre important et il est préférable d'avoir des fibres fines pour un même interstice entre les fibres car la porosité du filtre sera supérieure.
Le cône à l'intérieur duquel les ondes ultrasonores émises par le transducteur 24 sont î1 contenues est indiqué en pointillés et désigné par la référence notée 47 sur la figure 2.
La dimension transversale de la surface de élément filtrant 46 est supérieure à celle de la surface active du transducteur et l'élément filtrant est, d'une part, réalisé dans un matériau transparent aux ondes ultrasonores et, d'autre part, est placé dans une
1 0 zone où les ondes ultrasonores émises par le transducteur 24 le traversent sur une partie de sa dimension transversale qui est supérieure à la dimension transversale de la surface active du transducteur.
Par conséquent, lorsqu'un volume donné de particules de poussières vient se déposer sur l'élément filtrant et l'obstruer en partie, la partie libre que celui-ci offre aux ondes
' ultrasonores reste suffisante pour permettre leur passage sans trop d'atténuation.
Toutefois, lorsque l'élément filtrant est placé contre le transducteur (fig.2) et que le matériau de l'élément filtrant est du type dans lequel les poussières se répartissent dans un volume, il est possible d'augmenter l'épaisseur ou dimension longitudinale du matériau tout en réduisant sa densité afin que les ondes ultrasonores ne soient pas
') H trop atténuées dans le cas où les quantités de poussières sont très élevées.
En effet, pour une même quantité de poussières, le volume du matériau dans lequel les ondes ultrasonores se propagent et dans lequel les poussières se déposent est agrandi et les fibres sont également plus espacées qu'avant, ce qui va provoquer un effet de "dilution" des poussières et va permettre aux ondes ultrasonores de se
25 propager plus librement dans le matériau qu'avec une épaisseur réduite.
L'efficacité de la filtration reste sensiblement la même.
Il convient de remarquer que si l'on augmente l'épaisseur du matériau en conservant la même densité l'efficacité de la filtration se trouvera augmentée mais les ondes ultrasonores seront davantage atténuées. > 0 Dans le cas où la configuration du conduit de mesure et/ou de la portion élargie et/ou de l'élément filtrant est telle qu'en l'absence de poussières l'élément filtrant n'est traversé par les ondes ultrasonores que sur une partie de sa dimension transversale égale à la dimension transversale de la surface active du transducteur alors, pour un même volume de poussières que celui mentionné ci-dessus, l'élément filtrant se ) !) trouverait très fortement obstrué dans sa partie traversée par les ondes ultrasonores, ce qui affecterait considérablement la transmission de celles-ci et donc la mesure du débit. Avantageusement, l'élément filtrant 46 placé devant le transducteur 24 permet d'éliminer les turbulences présentes dans l'écoulement qui, si elles se produisaient devant ledit transducteur, affecteraient la linéarité des mesures.
Comme représenté sur la figure 3 dans un autre mode de réalisation, un élément filtrant 48 analogue à élément 46 est placé dans l'espace libre 42 de la portion élargie 30, 32 afin de protéger également le transducteur 22 contre les poussières. Cette précaution peut s'avérer utile lorsque le compteur doit être soumis à des tests d'empoussièrage sévères ou bien quand il est prévu de l'employer pour le comptage de gaz réputés particulièrement chargés en poussières.
Selon un troisième mode de réalisation particulièrement avantageux représenté à la figure 4, chacune des portions élargies 50, 52 de forme générale cylindrique comporte une collerette périphérique 54, 56 prolongeant ladite forme générale cylindrique et qui ménage devant chaque transducteur un espace libre de forme cylindrique 58, 60.
Les dimensions longitudinales des collerettes 54, 56 et des espaces libres 58, 60 sont respectivement supérieures à celles des collerettes 38, 40 et des espaces libres 42, 44 de la figure 2. Ainsi l'allongement des espaces libres internes aux portions élargies 50, 52 permet de positionner chaque élément filtrant 62, 64 à distance du transducteur correspondant 22, 24, laissant ainsi entre l'élément filtrant et son transducteur correspondant une zone de l'espace libre où le gaz est au repos. Il serait possible de disposer dans l'espace libre 58 et/ou 60 plusieurs éléments filtrants du type à tamis, décalés le long de l'axe longitudinal et dont les fibres et interstices seraient décalés transversalement entre deux éléments filtrants consécutifs afin de piéger une plus grande quantité de poussières qu'avec un seul filtre de ce type. Dans une telle configuration, il serait très avantageux de combiner les deux types d'élément filtrant en plaçant un filtre "volumique" (du type dans lequel les particules de poussières se répartissent dans un volume) éloigné du transducteur et un filtre du type à tamis entre ceux-ci afin d'améliorer la fiabilité du filtrage. En effet, dans l'hypothèse où une particule de poussière ne serait pas arrêtée par le filtre "volumique" elle serait définitivement stoppée par le filtre à tamis. II pourrait même être envisagé de combler l'espace libre devant le transducteur avec un seul élément filtrant de grande épaisseur. La figure 5 est une vue partielle agrandie de la portion 50 représentée sur la figure 4 qui montre une partie de cette portion, l'autre partie étant obtenue par symétrie par rapport à l'axe longitudinal XX'.
Sur cette figure, l'élément filtrant 62 est pincé entre une extrémité de la collerette 54 qui forme un épaulement 55 et une rondelle 57 qui est solidarisée avec ladite extrémité de la collerette par exemple par soudage par ultrasons.
La figure 6 représente une variante de réalisation de la portion élargie 50 de la figure 4 dans laquelle la collerette 66 prolonge la partie cylindrique de la portion élargie 68 de manière à conférer à l'espace libre 70 interne à ladite portion élargie une forme de cuvette progressivement évasée en direction opposée au transducteur. L'élément filtrant 62 est positionné à distance du transducteur dans cet espace de forme évasée.
La figure 7 illustre une variante de réalisation du conduit de mesure représenté aux figures 1 à 4 qui prend ici la forme d'un ellipsoïde de révolution 72 tel que décrit dans le brevet français 2 683 046.
L'ellipsoïde de la figure 7 présente une différence de structure avec celui du brevet français 2 683 046 : l'écoulement de fluide est réalisé par des ouvertures pratiquées dans la paroi du conduit 72 et non autour des transducteurs.
Deux portions élargies 74, 76 servant de logements aux transducteurs ultrasonores 78, 80 possèdent chacune un espace libre interne 82, 84 de forme progressivement évasée dans lequel est placé un élément filtrant 86, 88 analogue à ceux décrits en référence aux figures 4 et 6. Deux ouvertures 90, 92 annulaires servant respectivement d'amenée et d'évacuation pour l'écoulement de gaz dans la partie interne du conduit de mesure 72 sont agencées entre chaque portion élargie 74, 76 et ledit conduit de mesure. Ces ouvertures possèdent chacune à l'endroit où l'écoulement de gaz, respectivement, pénètre et sort du conduit de mesure 72, une section de passage offerte au gaz dont la normale N est inclinée par rapport à l'axe longitudinal XX' suivant un angle α différent de 90°.
Par exemple, l'angle d'inclinaison α est égal à 45°.
Par ailleurs, un obstacle allongé 94 ayant par exemple une forme générale d'ogive est positionné sur l'axe longitudinal XX' . Cet obstacle définit avec la paroi interne du conduit de mesure un passage annulaire 96. Grâce à la forme annulaire du passage 96 et à l'orientation de la normale N aux sections de passage offertes au gaz à l'endroit où l'écoulement de gaz, respectivement, pénètre et sort du conduit de mesure 72, ledit écoulement de gaz est canalisé ce qui permet de maintenir les poussières qu'il transporte sur une trajectoire éloignée des transducteurs 78, 80.
Avec une telle configuration, l'élément filtrant 86 placé devant le transducteur amont 78 est peu empoussiéré alors que l'on observe sur l'élément filtrant 88 placé devant le transducteur aval 80 une répartition des poussières 98 à la périphérie dudit élément filtrant comme indiqué sur la figure 7.
La figure 8 indique une autre variante possible de portion élargie 100 utilisable avec le conduit de mesure 72 de la figure 7 dans laquelle l'espace libre 102 prend la forme d'un espace cylindrique au fond duquel l'élément filtrant 86 est placé contre le transducteur 78.
La figure 9 illustre une autre configuration de compteur ultrasonore 110 dans lequel seul le bloc de mesure 112 (logé à l'intérieur d'un boîtier externe) a été représenté et qui est décrit dans la demande de brevet EP 0 682 773.
Ce bloc de mesure comprend un conduit de mesure tubulaire 114 pourvu d'ouvertures d'amenée 116 et d'évacuation 118 dont la normale à la section de passage offerte au gaz à l'endroit où l'écoulement de gaz, respectivement, pénètre et sort du conduit de mesure 114 forme avec l'axe longitudinal XX' un angle de 90°.
Une amélioration par rapport à cette configuration pourrait consister à aménager les ouvertures 116 et 118 suivant une inclinaison formant avec l'axe longitudinal XX' un angle inférieur à 90° afin d'éloigner l'écoulement et donc les particules de poussières de la zone où sont situées les transducteurs.
Un obstacle allongé 120 est positionné suivant l'axe longitudinal à l'intérieur du conduit de mesure 114 pour former un passage annulaire 122 dans lequel le gaz s'écoule. Deux portions élargies 124, 126 forment avec l'axe longitudinal XX' un angle de 90° et permettent ainsi aux transducteurs ultrasonores 128, 130 logés dans ces portions d'être déportés.
Les ondes ultrasonores émises par ces transducteurs sont réfléchies par les parois
132, 134 dans le passage annulaire 122. Deux éléments filtrants 136, 138 conformes à la description qui en a été faite en référence aux figures précédentes sont montés sur les deux extrémités de l'obstacle 120. Il aurait également été possible de disposer ces éléments filtrants dans la partie des portions élargies 124, 126 où se trouvent les transducteurs, dans une position située à 90° de celle représentée à la figure 9.
Le compteur de gaz 140 partiellement représenté en vue longitudinale à la figure 10 comprend un conduit de mesure 142 d'axe longitudinal XX' dont la section transversale représentée à la figure 11 est de forme rectangulaire. Deux portions 144, 146 élargies par rapport aux dimensions des transducteurs ultrasonores 148, 150 sont agencées sur l'une 142a des parois du conduit de mesure suivant une inclinaison par rapport à l'axe longitudinal XX'.
Les transducteurs 148, 150 sont montés au fond des portions élargies 144, 146 qui leur servent de logements et des éléments filtrants 152, 154 conformes à ceux décrits en référence à la figure 4 sont positionnés à distance desdits transducteurs dans les espaces libres cylindriques correspondants 156, 158. Les ondes ultrasonores émises par l'un des transducteurs se propagent suivant un trajet en forme de V ou de W.
Le fonctionnement d'un tel compteur où le trajet des ondes ultrasonores a une forme de W est par exemple expliqué dans le document EP 0521 855. On notera que les deux transducteurs pourraient également être agencés sur la paroi opposée 142b du conduit de mesure ou bien l'un des transducteurs peut rester sur la paroi 142a et l'autre être monté en vis-à-vis sur la paroi opposée 142b de manière à ce que les deux transducteurs soient reliés par une droite Y Y' fictive perpendiculaire à leurs surfaces actives et qui coupe l'axe longitudinal suivant un angle d'inclinaison inférieur à 90° (Fig.12). II est également possible d'utiliser cette configuration de conduit de section transversale rectangulaire avec les portions élargies contenant les transducteurs ultrasonores disposées aux extrémités opposées dudit conduit.

Claims

REVENDICATIONS
1. Compteur de gaz comprenant, un conduit de mesure (20 ; 72 ; 114 ; 142) ultrasonore d'axe longitudinal (XX') comportant une partie interne dans laquelle s'écoule le gaz, au moins deux transducteurs ultrasonores (22, 24 ; 78, 80 ; 128, 130 ; 148, 150) espacés suivant l'axe longitudinal, caractérisé en ce que ledit compteur comprend entre chaque transducteur et ladite partie interne du conduit de mesure une portion élargie (30, 32 ; 50, 52 ; 68 ; 74, 76) par rapport aux dimensions de la surface active dudit transducteur, ledit compteur comprenant en outre au moins un élément (46, 48 ; 62, 64 ; 86, 88 ; 136, 138 ; 152, 154) placé dans au moins l'une desdites portions élargies et s'étendant sur toute la largeur interne de celle-ci de manière à former un écran filtrant vis-à-vis des poussières véhiculées par le gaz, ledit élément étant traversé par les ondes ultrasonores émises par les transducteurs sur au moins une partie de sa largeur qui est supérieure aux dimensions de la surface active dudit transducteur.
2. Compteur de gaz selon la revendication 1, dans lequel ledit au moins un élément (46, 48) formant écran filtrant est placé contre le transducteur.
3. Compteur de gaz selon la revendication 1, dans lequel ledit au moins un élément (62, 64 ; 86, 88 ; 136, 138 ; 152, 154) formant écran filtrant est placé à distance du transducteur.
4. Compteur de gaz selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel ledit au moins un élément (48 ; 62; 86; 136 ; 152) formant écran filtrant est placé devant le transducteur amont.
5. Compteur de gaz selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel ledit au moins un élément (46 ; 64 ; 88 ; 138 ; 154) formant écran filtrant est placé devant le transducteur aval.
6. Compteur de gaz selon l'une des revendications 1 à 5, comprenant au moins un obstacle (94 ; 120) positionné longitudinalement dans la partie interne du conduit de mesure de manière à former au moins un passage annulaire pour l'écoulement de gaz et à canaliser le flux de poussières à distance des transducteurs ultrasonores.
7. Compteur de gaz selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel le conduit de mesure comprend une amenée (27 ; 90 ; 116) et une évacuation (28 ; 92 ; 118) pour l'écoulement de gaz qui sont respectivement agencées entre l'une des portions élargies et ledit conduit de mesure.
8. Compteur de gaz selon la revendication 7, dans lequel l'amenée et l'évacuation de gaz possèdent chacune à l'endroit où l'écoulement de gaz, respectivement, pénètre et sort du conduit de mesure, une section de passage offerte au gaz dont la normale est inclinée par rapport à l'axe longitudinal suivant un angle différent de 90°.
9. Compteur de gaz selon la revendication 7, dans lequel l'amenée et l'évacuation de gaz possèdent chacune à l'endroit où l'écoulement de gaz, respectivement, pénètre et sort du conduit de mesure, une section de passage offerte au gaz dont la normale est inclinée par rapport à l'axe longitudinal suivant un angle égal à 90°.
10. Compteur de gaz selon l'une des revendications 1 à 9, dans lequel ledit au moins un élément formant écran filtrant est réalisé dans un matériau composé de fibres métalliques ou synthétiques.
11. Compteur selon la revendication 10, dans lequel le matériau est du type dans lequel les fibres forment un tamis.
12. Compteur selon la revendication 10, dans lequel le matériau est du type dans lequel les fibres sont entrelacées et se répartissent dans un volume.
13. Compteur de gaz selon l'une des revendications 1 à 12, dans lequel le conduit de mesure est un ellipsoïde de révolution (72).
14. Compteur de gaz selon l'une des revendications 1 à 12, dans lequel le conduit de mesure est un tube (20 ; 114).
15. Compteur de gaz selon l'une des revendications 1 à 12, dans lequel le conduit de mesure (142) possède une section transversale rectangulaire.
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