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Installation pour la mesure des volumes de gaz passant dans une conduite .
La présente invention concerna un ensemble d'appareils applicables à la mesure des volumes de gaz passant dans une conduite et susceptible d'être employés notamment dans les Usines Métallurgiques, les Hauts-Fourneaux, les Aciéries,etc...
Cet ensemble constitue une installation volumetrique re- présentée partiellement en coupe figure 1 et comprend dans ses parties essentielles :
1 Compteur principal A qui est semblable à un ventila- teur positif du genre ROOTS ou dérivé et possède deux pistons rotatifs P et p' de profil spécial tournant dans des sens oppo- @
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sés autour de deux axes parallèles p et p'.
1 petit compteur sec ou hydraulique B au modèle employé comme conteur de consommation.
1 Régulateur de pression différentiel C représente à plus grande échelle en coupe sur la figure 2.
1 mouvement différentiel D en liaison avec un totali- sateur T.
I Clapet réducteur E intercalé dans la canalisation d'entrée du gaz.
Le compteur principal A fonctionne comme un récepteur dont .Les chambres de mesurage ont une capacité invariable ; cet appareil se suffirait à lui-même si l'étanchéité était rigou- reuse entre les pistons rotatifs P P' et l'enveloppe; cette étanchéité est impossible à réaliser, en pratique, parce que les organes mobiles doivent tourner très librement pour n'op- poser qu'une faible résistance au passage du gaz. Il faut donc ménager un certain jeu pour éviter tout frottement autre que celui des arbres des pistons dans leurs paliers. (Pour réduire ce frottement dans toute la mesure du possible, ces paliers sont à roulements à billes.) Le jeu laisse passer une certaine partie de gaz qui n'est pas mesurée.
L'expérience montre que le volume du gaz passant directement est constant quelle que soit la vitesse des organes rotatifs et dépend seulement du jeu, de la différence des pressions d'entrée et de sortie et, enfin) du poids spécifique du gaz mesuré.
Il s'ensuit que, pour obtenir un mesurage exact, il fau- drait ajouter au nombre de tours n qui correspond au volume théorique du compteur principal, un nombre de tours n' fonc- tion des trois facteurs mentionnés ci-dessus, c'est précisément le rôle que remplissent les appareils accessoires dont le fonc- @
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tionnement est décrit ci-après.
Le petit compteur B est branché en dérivation sur les tubulures d'entrée et de sortie du compteur principal au moyen de tuyaux t et t'.
Sur le tuyau t' se trouve intercalé le régulateur dif- férantiel C lui-même suivi d'une valve de réglage V qui, au moment de l'étalonnage de l'ensemble, permet de faire varier le débit du gaz passant dans cette dérivation et, par suite, la vitesse du petit compteur B.
Le régulateur différentiel 0 (figures 1 et 2) se compo- se d'une petite cloche f équilibrée à zéro par un contrepeids g ; le dessus de la cloche est en communication par un tuyau t" avec la conduite d'entrée en aval du clapet réducteur E.
Le dessous de la cloche f communique avec la conduite t' en amont de la valve de réglage V. La cloche f prend toujours une position d'équilibre telle que la pression à l'entrée de la valve V sclt précisément égale à la pression d'entres du compteur principal; il s'ensuit que, pour une section d'ouverture déter- minée de cette valve V, le débit de la dérivation et, par sui- te, la vitesse du compteur B dépendent seulement de la chute de pression due au compteur principal et de la densité du fluide.
On voit ainsi que le débit dans cette dérivation reste toujours proportionnel au volume de gaz qui passe directement dans le compteur principal sans être mesuré.
Le clapet réducteur E a pour but de créer quel que soit le débit une légère perte de charge constante d'environ 10m/m d'eau, qui permet non seulement de vaincre la résistance du compteur B laquelle varie de 2 à 5 m/m d'eau environ suivant sa, vitesse, mais de disposer également d'un léger excédent de pression à l'entrée du régulateur différentiel de manière que
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ce dernier puisse fonctionner normalement.
Le mouvement différentiel D se compose de deux roues planétaires r et r' et de deux satellites s et s .
La roue r est actionnée mécaniquement par le compteur principal, la roue r est actionnée mécaniquement par le petit compteur B et de telle manière que son action s'exerce dans le même sens que celle de la roue r.
Les satellites sont montes sur l'arbre de la minuterie de sorte que cette dernière est actionnée à une vitesse qui est elle-même égale à la demi-somme des vitesses des deux roues planétaires, en donnant par conséquent des indications qui correspondant au volume réel passant dans la conduite de gaz.
L'absorption de pression dans la compteur principal est la résultante de deux facteurs principaux.
1 ) frottement mécanique des arbres dans les paliers.
2 ) frottement des molécules gazeuses dans l'intérieur de l'appareil.
Le premier terme qui est le plus important dépend lui- même de deux autres facteurs qui sont le poids des organes mobiles et le coefficient de frottement. Or, le poids est canstent et le coefficient de frottement peut être considéré comme pratiquement invariable dans les limites adoptées pour la .vitesse de rotation de ces appareils*-
Quant au deuxième terme, il peut être considéré comme négligeable, attendu que les sections de passage sont relati- vement énormes et ne donnera lieu à aucune perte de charge sen- sible.
Comme conclusion , on peut, sans grande erreur, poser en
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principe que, pour un appareil et un fluide déterminés, et en se plaçant dans les conditions ordinaires de la pratique, le volume de gaz passant directement présente une valeur in- variable; il s'en suit que la roue planétaire r du mouvement différential pourrait être actionnée soit par un mouvement d'horlogerie, soit par un petit moteur électrique synchrone M comme représenté figure 3. sur la ligne d'alimentation de ce petit moteur serait placé un interrupteur de courant I se composant lui-même d'une clocha différentielle h soumise par en bas à la pression d'en- trée et par en haut à celle de sortie du compteur principal et baignant dans une garde de mercure H reliée à l'arrivée du courant.
Le couvercle isolé électriquement du corps de l' inter- rupteur serait pourvu d'une borne de départ de courant.
En fonctionnement normal, cette cloche serait poussée par la pression différentielle à fond de course supérieur en laissant passer librement le courant.
Dès que le courant gazeux cesserait de passer dans la compteur principal} la cloche s'abaisserait et, en coupant le courant électrique, arrêterait le moteur électrique synchrone.
Le but de cet interrupteur serait d'éviter automatiquement que la roue planétaire r'ne continue à tourner et à enregis- trer du volume, lorsque le compteur principal est lui-même à l'arrêt.