BE337519A - - Google Patents

Description

   <Desc/Clms Page number 1> 
 



  APPAREIL DE MESURE POUR CORPS GAZEUX   @   La mesure de quantités de vapeur d'air ou de gaz au moyen des appareils usuels est une mesure de volume. On l'effectue en particulier lorsque l'on emploie des appareils de mesure de certain type, en mesurant, au moyen de deux colonnes de mercure communiquantes (manomètre différentiel) la .petite chute de pres- sion obtenue au moyen d'un obstacle disposé dans la canalisation de vapeur. La formule simplifiée qui donne le poids de vapeur ou de gaz 'est la suivante: 
 EMI1.1 
   où ±   indique une constante, F la surface   d'ouverture, Ap   la chute de pression obtenue, et le poids spécifique du corps à mesurer. 



  Dans les appareils de mesure de ce type, le poids est ainsi pro- portionnel, par suite de la constance de la section transversale, à la racine carrée de la chuté de pression et à la racine carrée du poids spécifique. 



   La plupart des appareils de mesure de vapeur sont organisés pour mesurer de la vapeur saturée ou des gaz ou de l'air dont la pression reste constante et dont, par suite, le poids spécifique reste constant.-; ils exigent par contre lorsqu'on a affaire à des 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 gaz a pression variable, que l'on effectue une correction des indications ou plutôt du résultat enregistré, nécessité par la variation du poids spécifique. 



   Dans certains modes de construction, cette correction est effectuée pour ainsi dire mécaniquement, et, excepté certains dispositifs enregistreurs et compteurs électriques, presque tous les appareils de mesure du type indiqué et certains mesureurs de vapeur à flotteurs emploient, comme dispositif correcteur, un dis- positif d'engrenage à multipliation dont la construction et le fonctionnement reposent sur le principe de remplacer le levier inscripteur simple par un levier à double bras, avec point d'ar- ticulation déplacable, ce point d'articulation est déplacé par un manomètre à ressort de manière que l'ampli.tude de mouvement de la plume enregistreuse varie suivant les variations den (   # n   représentant le poids spécifique pour lequel la mesure doit être effectuée)

   
L'objet de la présente invention est de supprimer la néces- sité de multiplier l'amplitude d'inscription qui est déjà donné par une opération d'extraction de racine par.la racine du poids spécifique (   # n)   pour lequel la mesure doit être effectuée et de remplacer cette multiplication par une correction linéaire du mouvement provoqué par la différence de pression (colonne de mercure, déplacement d'une membrane, etc...)proportionnelle à n, c'est-à-dire d'effectuer la correction déjà sous le signe radical ce qui mathématiquement revient à effectuer   l'opération # p.#   au lieu de l'opération  # p. #   
On supprime ainsi la nécessité d'avoir à effectuer une correction supplémentaire a l'amplitude de l'organe inscripteur avec tous les inconvénients qui en résultent.

   La longueur et le point d'articulation du levier inscripteur n'ont plus besoin alors d'être modifiés si bien que l'arc décrit par le rayon inscripteur pour chaque pression correspond à l'arc des ordonnées 
Le dispositif nécessaire à cet, effet dans les appareils de mesure de vapeur à vases communiquants est le suivant:

     Si ±   est le poids spécifique de la vapeur que l'on suppo- 

 <Desc/Clms Page number 3> 

 sera tout d'abord invariable et qui sert de base à l'obtention du. résultat de la mesure, dans cet appareil de mesure de vapeur, si h1 est l'abaissement du niveau de la surface du mercure   fl,h2   l'élévation du niveau de la surface de mercure, f2 dans le réci- 
 EMI3.1 
 pient à 'flotteur (fig. 1) si h'1 et h'2 sont de la même manière l'abaissement et l'élévation du mercure dans les deux vases pour un poids spécifique V n (fig.2) la condition à remplir est la suivante: 
 EMI3.2 
 . 1- h' 2 = h2 .su Si   # n # la   correction à effectuer est une multiplication par un nombre inférieur à 1.

   Comme entre les sections transversales des vases communiquants et les déplacements des niveaux du mer- cure on doit avoir les conditions suivantes: 
 EMI3.3 
 fl hl = f2 h ,............... (3a flh 1 22" - ' --'---- - - - - (3b. 



  La surface transversale du récipient à flotteur doit être plus grande lorsque la course du flotteur doit être plus petite. 



   La possibilité constructive d'augmenter la surface du récipient à flotteur est offerte conformément à l'invention, par le déplacement d'un piston rectangulaire K   (fig.   3) dans un corps cylindrique creux Z, de section rectangulaire, perpendiculaire à l'axe du flotteur et faisant corps avec le récipient. Le piston K est sous l'influence d'un manomètre à ressort F qui est en communication avec le corps gazeux à mesurer. La grandeur de l'augmentation de surface nécessaire V (course H multipliée par la largeur du piston b) est obtenue d'après les égalités 3a et 3b, en tenant compte des,égalités. 
 EMI3.4 
 hl T h2 = h'1 Th' 2 ................................ (4 par la formule V (fl -r f ).

   ( J*¯i)"-"<"<"-"-(5 
 EMI3.5 
 
<tb> par <SEP> formule <SEP> ( <SEP> en <SEP> 
<tb> 
 
Pour obtenir automatiquement la variation nécessaire V au moyen du manomètre à ressort F, on peut employer les disposi- tifs suivants; si l'on remplace les poids spécifiques par les pressions absolues de la vapeur, c'est-à-dire par ap et an pn, et 

 <Desc/Clms Page number 4> 

 les pressions elles-mêmes par les déplacements des ressorts qui leur sont proportionnels (la course du ressort pour p atm est de s m/m et pour pn de sn m/m, la course H du piston   .±dont   la largeur est b) est donnée d'après l'égalité 5 par 
 EMI4.1 
 
La transmission du déplacement du ressort à lu course du piston est déterminée chaque fois par le rapport de multiplica- tion entre H et sn qui est obtenu par dérivation de   H   par rapport à s par la formule:

   
 EMI4.2 
 et qui peut par exemple être obtenue au moyen de deux courbes de came I et II (fig. 4) dont la forme est déterminée par les égalités ci-dessus. 



   Un relai mécanique ou électrique intercalé entre le manomètre à ressort et le piston est destiné à permettre le dé placement correct du manomètre à ressort, indépendamment du frottement du corps creux Z et des organes de transmission. 



   La figure 5 représente la correction linéaire de pres- sion de la course à manomètre différentiel à membrane (appareil de mesure de vapeur de gaz ou d'air) avant l'extraction de la racine. La course de la batterie de membranes M enfermée dans la boite N et soumise intérieurement à la pression P1 et exté- rieurement à la pression P2 est transformée au moyen du le- vier angulaire 1 , 2 en un mouvement de rotation destiné      à permettre la suppression d'une boite à étoupe longitudinale pour être a nouveau retransformé à l'extérieur en un mouvement linéaire de la tige B.- A la tige B sont reliés deux rouleaux R, qui portent un patin S avec des galets r1 Le levier h tournant autour de l'axe A1 s'appuie par suite du poids sup- plémentaire G,

   sur le galet r1 si bien que son mouvement angulaire est proportionnel au mouvement longitudinal de la tige B et par suite au carré de la quantité de vapeur. La 

 <Desc/Clms Page number 5> 

 correction de pression est ainsi obtenue avant l'extraction de la racine et par coulissement du patin S ou plutôt du galet r1 au moyen du manomètre à ressort F, elle est propor- tionnelle au poids spécifique ou ce qui revient à peu près au même à la pression absolue. Si la pression ou plutôt le poids spécifique augmente, l'éloignement du point d'appui du levier h du centre de rotation A1 devient plus petit et par suite pour une même course de la membrane et de la tige B l'amplitude angulaire devient plus grande et par suite après extraction de la racine proportionnelle au   facteur   de la formule 1. 



   Si 1 indique la longueur du levier h (du centre de rotation A1 au point d'appui r1) pour la pression p (la plus élevée) et si In représente sa longueur pour une pression pn plus basse, et si les poids   spécifiques V1     et # n   sont   rempla-   cés.par an sn on a la formule: 
1 : ln = as ; a sn et par suite l'augmentation de longueur: 
 EMI5.1 
 u = ln - 1 = 1 ( an sn - 1).......... (8 a s
Le rapport de multiplication variable entre l'augmenta- tion de longueur du levier u et la course du manomètre sn ' donne la dérivée de u par rapport à sn 
 EMI5.2 
 d u = 1 an ..............................

   (9 
 EMI5.3 
 
<tb> d <SEP> sn <SEP> s <SEP> a
<tb> 
 
On arrive à ce résultat par une commande à came qui, par suite de la faible différence entre an et a est très peu différente d'une roue à engrenage circulaire et par suite en faisant l'approximation   du  = constante, approximation très dsn justifiée peut être remplacée d'une façon suffisante par un levier double, comme sur la figure 5. 



   Gomme le mouvement de la colonne de mercure ou de la mem- brane ou analogue qui indique la différence de pression, donne le carré de la vitesse ou du poids de la vapeur, du gaz ou de l'air à mesurer, il s'agit par suite d'extraire la racine 

 <Desc/Clms Page number 6> 

 carrée de la grandeur des amplitudes pour que les lectures et que l'enregistrement soient linéaires et que le diagramme puisse être mesuré par planimétrie. A cet effet, la rotation de l'axe autour duquel se fait le mouvement angulaire qui pro- vient des oscillations de la colonne de mercure, ou de la mem- brane ou analogue   A   (fig.6) est transmis à un second axe A2 à la   distance e   et dont la rotation est provoquée au moyen d'une paire de leviers à roulement a b.

   Ce mouvement à roule- ment qui est employé au lieu de la transmission à roue dentée usuelle est basé sur le fait que pour extraire la racine carrée de l'expression, les courbes sont construites d'après la formule suivante: ss =   K #   (10 où o(   et/7   représentant les angles que font les rayons vec- teurs avec l'axe A, A2 dans chaque position. 



   Pour un point de roulement correspondant aux angles   #   ss le rapport de transmission, c'est-à-dire le rapport des rayons vecteurs est proportionnel à la vitesse angulaire, c'est-à-di- re que   r#   = dss   rss $d # D'après l'égalité 10 d ss = K et si on remplace r ss d# - 2#   par e -   r#  les deux rayons vecteurs sont donnés par:

   
 EMI6.1 
 
Ces formules montrent que lorsque les deux angles de- viennent nuls, la valeur de   #   devient égale à l'éloignement des   axes e   et la valeur de rp devient nlle Cela provient de ce que l'extraction de la racine même au début du mouvement s'effectue avec une exactitude suffisante car on a à l'effec- tuer avec des grandeurs finies, Le mouvement du levier b peut être emplôyé pour'enregistrer directement au moyen d'or- gane électrique, pour enregistrer au loin électriquement ;    sur descripteurs, par disposition d'un segment denté avec com-   mande pour donner des indications sur un cadran circulaire, 

 <Desc/Clms Page number 7> 

 pour enregistrer et pour indiquer en même temps, pour indiquer et pour compter, etc.... 



   La figure 7 représente un mode d'exécution d'un appa- reil de mesure enregistreur de vapeur. Les deux leviers   à rou   lement a et b ont des surfaces de roulement qui répondent à la   formule/?= = K #   
Le levier a ne comporte qu'un bras et peut basculer au- tour de l'axe A1. Le levier à deux bras b qui porte l'indica- teur enregistreur H peut basculer autour de l'axe de rotation A2 et est par conséquent constamment pressé par l'excès du poids de son second bras contre le levier a. Il est évident que chaque mouvement du   levier a.   esttransmis au moyen du levier correspondant b qui roule sur lui à l'enregistreur H. 



   Ce dispositif d'extraction de la racine carrée peut être employé bien entendu, également pour les dispositifs de mesure de liquides, d'eau,   etc...  

Claims (1)

1. RESUME.

   1- Dispositif de mesure pour corps gazeux (vapeur, air, gaz) dans lequel on mesure la vitesse du corps qui s'écoule par la différence de pression qui existe entre deux endroits situés avant et après un étranglement, au moyen de colonnes de mercure, membranes ou analogues, soumise à l'influence de cette différence de pression, caractérisé par le fait que l'élévation du niveau du mercure, le déplacement de la membra- ne,. etc... sont mis en outre sous la dépendance d'un manomè- tre, relié avec le corps gazeux à mesurer, (vapeur, air, etc...) de manière que l'axe de rotation destiné au mouvement angulaire nécessaire pour les lectures, l'enregistrement ou le compteur, puisse être maintenu en position fixe.

   2.- Modes d'exécution dans lesquels: a) la différence de pression étant mesurée par une colon- <Desc/Clms Page number 8> ne de mercure, on fait varier automatiquement pour adapter la variation de hauteur correspondant à la différence de pression, aux variations de pression du corps à mesurer, la surface transversale du récipient à flotteur, de manière que cette variation de surface dépende de façon linéaire du rapport d'un poids spécifique initial supposé invariable, du corps à mesurer, au poidsspécifique variable réel de ce corps, à chaque moment.

   b) à cet effet, un corps cylindrique rectangulaire creux, disposé perpendiculairement à l'axe du flotteur communique avec le récipient à flotteur, un piston qui se déplace de fa- çon étanche dans ce corps étant sous l'influence d'un manomè- tre relié au corps gazeux à mesurer, les variations de ce ma- nomètre étant transmises au piston de manière à faire varier la surface transversale du récipient à flotteur suivant la variation du poids spécifique du corps gazeux. c) la transmission entre la course du manomètre et le mouvement du piston dans le corps creux qui forme prolongement du récipient à flotteur se fait au moyen d'un engrenage à courbes dentées répondant aux conditions données par la formu- le:

   EMI8.1 d H = fI . f'2 a s d'où H indique la course d sn b a. se du piston, f1 la surface du récipient à mercure soumis à la pression la plus forte, f2 la surface du récipient à flotteur, qui est à la pression la plus faible, b la largeur du piston, horizontalement perpendiculairement à la course. a et an le rapport des poids spécifiques, t et en de la vapeur aux pressions absolues p, Pn correspondantes, s et sn la course du manomètre à ressort, à la pression initiale (la plus élevée) et à une pression-inférieure quelconque. d) Dans le cas où l'on mesure la différence de pression ci-dessus indiquée, au moyer.

   d'une membrane et pour faire correspondre le mouvement angulaire correspondant à cette <Desc/Clms Page number 9> différence de pression, du levier qui commande indirectement l'indicateur, l'enregistreur, ou le compteur aux variations de pression du corps à mesurer, on fait varier automatiquement la longueur de ce levier de manière que son mouvement angulaire provoqué par la différence de pression, varie également propor- tionnellement aux poids spécifiques du corps.

   e) A cet effet un patin relié verti calement' de façon cou- lissante à.une tige coulissante prenant part aumouvement de la membrane est sous l'influence d'un manomètre commandé par la pression du corps à mesurer, manomètre dont les variations font coulisser le patin de manière qu'un galet porté par ce patin maintienne ce levier contre lequel il est pressé par un contre-poids, à des distances variables de son point d'articu- lation, et fasse varier par suite le mouvement angulaire de ce levier qui est transmis indirectement à l'indicateur, l'enre- gistreur ou le compteur, proportionnellement aux variations du poids spécifique du corps à mesurer.

   f) La transmission entre la course du manomètre, et le mouvement du patin, destinée à faire varier la longueur efficace du levier h, est obtenue au moyen d'une commande à courbes dentées, dont la courberépond aux exigences de la formule: EMI9.1 d u 1 an (1 et s indiquant la lon gueur d sn s a du levier et de la course du manomètre, pour la pression initiale, la plus élevée,ul'allongement du levier, sn la course du manomètre à ressort, pour une pression basse quel- conque et a et an lesrapports des poids spécifiques aux pressions absolues p et pn 3. - Appareil de mesure d'après1 dans lequel le mouvement transmis par les variations de la colonne de mercure, de la membrane, etc...

   à un axe, sont transmis à un second axe au moyen d'une paire de leviers roulant l'un sur l'autre et tels que, pour transformer le mouvement du premier axe, qui est proportionnel au carré de la vitesse d'écoulement, <Desc/Clms Page number 10> en un mouvement du second axe proportionnel à cette vitesse, les courbes de roulement des deux leviers répondent à l'éga- lité /! = K # où # et/3 représentent les angles que font les rayons vecteurs correspondants de chacune des courbes, avec la ligne de jonction des axes.