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Perfectionnements aux appareils mesureurs du débit des fluides.
On sait qu'il est facile de mesurer le débit d'un fluide dans une conduite en intercalant dans cette conduite un obstacle, par exemple un diaphragme percé d?un orifice plus petit que la section de la conduite, qui y produit une chute de pression fonction de la différence des vitesses dans la conduite et dans l'orifice du diaphragme. En mesurant cette chute de pression avec un manomètre différentiel, on peut en déduire par le calcul, la vitesse et le débit dans la conduite. Il suffit de connattre les constantes de construction.
On a déjà indiqué qu'on pouvait utiliser pour cette mesure un manomètre à mercure et en tirer les moyens de transmettre cette mesure à distance électriquement.
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La figure 1 est le schéma d'un tel appareil. Le fluide subit en franchissant l'orifice calibré 0 une chute de pression que mesure la différence h des niveaux du mer- cure dans les deux branches A et B.
On fait généralement A de diamètre grand par rap- port à celui de B pour que le niveau s'y déplace le moins possible, toute la variation de niveau se faisant alors presque exclusivement dans la branche B.
Pour transmettre la mesure à distance., une résistan- ce électrique R est placée dans le tube B et un circuit électrique passe par la source S, la résistance R, un ampère- mètre A et un ampère*heure-mètre C. Quand la chute de pres- sion à travers 0 fait monter le mercure d'une hauteur h une portion de R est court-circuitée par le mercure et le courant dans A et C augmente d'intensité. On peut donc par la valeur de cette intensité connaître le débit qui lui correspond à travers 0.
Pratiquement la résistance R est placée (figure 2) en dehors du tube B et un certain nombre de plots sont soudés dans le verre du tube B pour permettre au mercure de court- circuiter la résistance R par sections successives.
La présente invention comporte diverses réalisations nouvelles de cette résistance R et de sa liaison avec le mer- cure du manomètre.
On remarquera d'abord (figure 2) que si le débit @ du fluide croît progressivement dans la conduite, l'intensité @ du courant électrique ne suit pas cette progression dune maniè- re absolue.
Si on représente (figure 3) suivant Om les hauteurs de mercure qui correspondent aux débits Q portés suivant 0 Q, la courbe 0 X représente la variation de h en fonction de Q.
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la courbe 0 X a une allure parabolique comme on voit.
Soit T le tube de verre, a et b deux plots successifs de la résistance R. On voit que l'appareil mesure le débit correspondant au point B tant que le mercure n'a pas atteint le plot a. Il est évident que l'ampère-heure-mètre enregis- trera par suite moins que le débit réel. Si par exemple le débit croissait proportionnellement au temps, Om deviendrait l'axe des temps et 0 X serait la courbe du débit en fonction du temps. La surface comprise entre 0 X-0 M et la parallèle M m à 0 Q serait l'intégrale du débit dans le temps 0 m.
Mais quand le mercure irait de b en a, la valeur mesurée resterait B B' et par suite le débit enregistré serait celui 0 B L A' au lieu de 0 B A A'. Le triangle A L B ne serait pas enregistré et par suite on voit qu'avec la disposition habituelle le compteur enregistrera toujours moins que la valeur réelle. On remarquera que cette erreur croît d'importance quand le débit décroît.
La méthode proposée par la présente invention, pour faire disparaître cette cause d'erreur, est de prolon- ger les plots vers le bas en a c b d, d'une longueur à peu près égale à la moitié de leur intervalle.
Quand le mercure atteint c la mesure qui était B B' devient brusquement A A' et par suite la courbe réellement intégrée au lieu de la courbe 0 X est encore en escalier, mais elle est B h g A au lieu de B L A; il est évident que l'intégration sera beaucoup plus exacte.
Au lieu de prendre un tube de verre de petit diamètre pour la branche du manomètre où monte le mercure on peut (figure 4) prendre un bloc métallique A avec une rai- .nure fermée par une glace V maintenue par un couvercle B.
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Les plots L sont alors placés dans des trous C percés dans le bloc A et ils y sont isolés. Une variante de cette construction consisterait à faire le bloc A en un corps isolant dans lequel serait directement encastrés les plots L.
Quant à la résistance, elle peut être constituée par un empilage de bobines R maintenu par une enveloppe de protection E.
On peut aussi (figure 5) prendre un bloc isolant D, y fixer les plots L, les bobines R recouvertes par un couvercle B et introduire le tout dans un tube de verre ou de toute autre nature A en noyant ensuite les bobines R du rhéostat dans un isolant S tel que le compound employé pour les boites de câbles électriques. Ce mode de construction se prêterait particulièrement à une réalisation économique pour les basses pressions.
Un autre mode de construction de la série de résistances qui constitue le rhéostat est représenté figure 5.
Un tube en matière isolante 1 est muni de collerettes entre lesquelles on bobine les résistances du rhéostat.
Les jonctions entre bobines successives sont soudées à des fils 3 isolés qui pénètrent à travers la paroi du tube et suivent ensuite vers le haut l'intérieur du tube. Le tout est introduit dans un tube isolant fermé dans le bas 2, et les fils qui viennent des points de jonction des résistances sont repliés sur la surface extérieure du tube 2 et de préférence encastrés dans des rainures creusés.= suivant les génératrices. Les fils 3 descendent à des niveaux réglés de façon à suivre la loi de variation de la résistance avec la hauteur du mercure comme il est indiqué figure 3.
L'un d'eux correspond à l'extrémité supérieure du rhéostat , et se termine par un plot sur le couvercle 11 du tube 2.
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La figure 6 représente également l'ensemble d'une réalisation du manomètre. Les deux branches de l'U qui contient le mercure sont l'une un gros tube de fer 4 soudé dans des bases 5 et 6 en fer qui peuvent recevoir d'autre part un gros tube de verre 7, rendu étanche par des pressegarnitures 8 et 9. Les garnitures sont par exemple des anneaux de caoutchouc représentés en noir dans la figure 6. On introduit dans le tube de verre 7 la cartouche cylindrique qui constitue l'ensemble des résistances contenues dans le tube isolant 2. Une vis 10 avec garniture étanche permet de maintenir le plot 11 du sommet de la cartouche entre une borne isolée 12 qui permet d'établir le circuit constitué par la source de courant, l'ampèremètre, le compteur ampèremétrique et le rhéostat. Le mercure monte dans l'espace annulaire compris entre la cartouche 2 et le tube de verre 7.
La pression du fluide dans la conduite est transmise au mercure par un liquide incapable de l'altérer, par exemple de l'huile qu'on introduit comme le mercure, par le tube 15 fermé par un bouchon à vis. Des tubes de verre 14 et 14' rendus étanches par des garnitures isolent électriquement le manomètre de deux bouteilles 15 et 16 intercalées entre la conduite et le manoètre.
La bouteille 15 reçoit la pression de la conduite par un tube 17 qui amène au fond de la bouteille l'eau condensée qui le remplit. Il s'établit ainsi un niveau 19 qui sépare l'eau de l'huile. Celle-ci descend sur le mercure par le tube 18.
L'autre bouteille est partagée en deux par une cloison 20. L'eau condensée venant de la conduite, en aval )du diaphragme vient se déposer en-dessus de cette cloison,
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en 21, par le tube 22. Un tube 23 réunit l'huile qui se pose sur l'eau avec l'huile de la chambre inférieure et du manomètre.
Si une manoeuvre intempestive des robinets placés sur les conduites 17 et 22 vient à se produire, les bouteilles évitent tout déréglage. En effet, soit par exemple une augmentation brusque de pression dans le tube 4 qui chasse le mercure, par le tube 7 et le tube 14' dans la bouteille 16.
Le mercure vient dans le fond de la bouteille et l'huile du tube 4 vient ensuite passant en bulles à travers le mercure, pour gagner par le tube 23 le haut de la bouteille, sans y entraver le mercure.
A la suppression de la pression de déréglage, le mercure retombe donc en place et l'appareil reprend son service.
On remarquera que le jeu entre les tubes 7 et 2 doit être faible pour que la section réservée au mercure dans cette branche du manomètre soit faible par rapport à la section du tube 4 qui constitue l'autre branche. Cela peut être une gêne en construction et oblige à construire des résistances très peu encombrantes.
La figure 7 représente une variante dans laquelle la cartouche des résistances est placée dans une des bouteilles où la place est moins mesurée que dans le tube de verre.
Dans cette construction les bobines de résistance sont enfilées sur une tige B en matière isolante. Les points de jonction entre les bobines sont soudés à des fils D qui s'allongent le long du groupe de bobines et de la tige A pour former par leurs extrémités dénudées les plots du rhéostat.
Tous ces fils sont attachés ensemble et peuvent être enrobés dans une matière isolante sauf à leur extrémité. L'extréimité supérieure est reliée à une borne F isolée, analogue
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à une bougie d'allumage de moteur à explosion, vissée dans le couvercle de la bouteille K.
Un tube G partage la bouteille en deux parties concentriques qui jouent le rôle de protection déjà examiné dans l'étude de la figure 6.
Le tube H est rempli d'eau condensée venant du diaphragme de la conduite, cette eau descend dans la partie inférieure de la partie annulaire en refoulant l'huile par les trous 1 dans la partie centrale. Cette huile a été au préalable versée par le bouchon V.
Le fond de la bouteille reçoit la partie inférieure du tube de verre L, qui forme une branche du manomètre et dans lequel plongent la tige B et les extrémités des fils D. Un fond perforé avec une rondelle isolante U maintient centrée la tige B sans s'opposer aux mouvements du liquide.
On remarquera qu'en cas de refoulement du mercure dans la bouteille il ne pourrait être chassé au dehors et resterait au voisinage de la rondelle U.
L'autre branche du manomètre est formée par le tube T dont la partie supérieure, grâce au diaphragme W, joue le rôle de séparateur, un bouchon V' permet d'y introduire de l'huile, le tube P y amène la pression, le tube 0 permet à l'huile de descendre sur le mercure M sans que l'eau puisse y atteindre. On remarquera que cette construction met l'un des pôles du circuit électrique en contact par le mercure, avec la masse de l'appareil. Il faudra donc isoler celui-ci si l'on veut isoler de la terre le circuit.
L'appareil de la figure 7 permet l'emploi d'un simple tube de verre, analogue aux tubes de niveau des chaudières, à la place des tubes spéciaux avec bornes nombreuses scellées dans le verre qui sont nécessaires pour le montage indiqué figure 2. On peut donc construire toutes les cartou-
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ches de résistances à l'avance et faire une fabrication en série tandis que l'emploi d'un tube de verre avec bornes scellées dans sa paroi exige l'étalonnage des résistances en fonction du tube de verre qu'elles doivent accompagner et par suite un réétalonnage en cas de rupture du tube de verre.
Les figures 8 et 9 représentent deux coupes otho- gonales d'une autre variante qui joint aux avantages de la précédente un bien moindre encombrement.
Deux blocs de métal fonte ou acier A et B portés par une base D supportent tout l'appareil.
Un tube t coupé en deux par une cloison w constitue la première bouteille de dépôt. Elle reçoit la pression du fluide par le tube p et la transmet au mercure par l'intermédiaire de l'huile qui remplit la chambre inférieure de cette bouteille au-dessus du niveau n, le mercure étant dans la partie inférieure au-dessous du niveau m. Les deux chambres communiquent par le tube o.
Le tube de verre 1 contient les contacts que le mercure doit rencontrer dans son ascension. Il communique par le bas avec la première bouteille et par le haut avec la seconde bouteille k. La communication a lieu par une chambre intermédiaire s où le mercure serait retenu s'il était soufflé par une brusque différence de pression. Le tube! l'empêcherait de tomber dans la bouteille k qui reçoit la pression par le tube h et la perturbation terminée, il retomberait à sa place.
Les contacts de la résistance sont constitués par des fils tels que d qui traversent en des endroits convenables le tube isolant b en verre ou autre isolant conve- nable. Un isolant solidifié quelconque, par exemple la bake-
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lite, peut remplir le tube b et constituer non seulement sa fermeture, mais un protecteur pour l'ensemble des fils tels que d qui sortent du haut du tube i et vont se lier aux bobines a qui constituent les segments de la résistance variable.
Une borne f isolée soutient les bobines a et leur tube de protection. Elle permettra de prendre contact avec l'extrémité de la résistance opposée aux fils des contacts d.
Dans cet appareil, comme dans le précédent, les bobines et leurs contacts d'une part, le tube de verre d'autre part sont aisément amovibles et remplaçables.