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in Compteur de ohaleur pour liquides ou gaz en écoulÙùÀôiµJÀi"
Il a été proposé de mesurer la quantité de chaleur transportée par un liquide ou un gaz en écoulement dans une tuyauterie au moyen d'appareils de mesure du genre enregis- trant pour un certain temps l'intégrale d'une fonction de la température, spécialement des appareils de mesure à éva- poration et des appareils de mesure thermo-électriques.Cer- taines dispositions antérieures de ce genre ont eu pour but de disposer le groupe de mesure de manière que la tem- pérature de celui-ci suive d'aussi près que possible la température du flux de liquide, et le groupe de mesure a ainsi été obligé d'avoir une liaison convenable et condui- sant directement à la chaleur avec le tuyau à liquide .
Dans d'autres dispositifs de mesure antérieurement con- nus, une partie du courant a été obligée à s'écouler autour du groupe de mesure, et ce dernier a été monté séparément
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et a été relié au tuyau de liquide au moyen de tubes étroits. Il n'a pas été possible par ces dispositifs de construire l'élément compteur lui-même de la manière usuel- le pour les compteurs de chaleur gour installations domes- tiques mais il a par exemple été nécessaire d'employer de minces serpentins de tubes immergés dans un récipient à li- quide fermé, et cette construction connue peut par consé- quent être laissée de côté complètement lorsque la question est de fournir un compteur destiné à être employé dans les installations domestiques.
Les compteurs du premier type, d'autre part sont très simples mais ils ont les inconvénients très essentiels sui- vants :
1. La vitesse de décharge n'a aucune influence sur les indications du compteur, vu que le groupe de mesure suit la température de liquide, tout à fait indépendamment de la vi- tesse de ce dernier.
2. La température du groupe de mesure atteint très ra- pidement une valeur stationnaire qui est en grande partie égale à la température du liquide et descend très lentement après que le passage a cessé. Le facteur déterminant l'enre- gistrement du compteur sera par conséquent principalement l'intervalle de refroidissement et les conditions de tempé- rature pendant ce dernier sont entièrement indépendantes de la durée du passage.
En vue d'éviter les inconvénients des compteurs du der- nier genre mentionné, le compteur suivant la présente in- vention est construit de telle manière que le groupe de mesure à refroidissement par l'air qui, d'une manière con- nue en elle-même, est balayé par un courant partiel branché sur le tuyau, possède une tellement grande masse accumulant la chaleur, isolée du tuyau, que la température de ce groupe
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de mesure atteindra seulement après un déai considérable une valeur stationnaire, tandis qu'en même temps le groupe de mesure a des surfaces tellement grandes exposées au cou- rant partiel qu'il est capable de provoquer un refroidisse- ment considérable de ce courant partiel.
Un semblable compteur fonctionne de la manière suivan- te :
Lorsque le courant de liquide commence à passe r dans le tuyau principal, un courant partiel est produit qui balaye le groupe de mesure. Par suite de la disposition spéciale de ce dernier, comme on l'a décrite ci-dessus, sa tempéra- ture ne s'élève pas brusquement mais relativement lentement et cette élévation augmente avec la durée du passage et avec la vitesse de celuikci. La vitesse a de l'importance parce que le groupe de mesure refroidit sensiblementle cou- rant partiel et reçoit par conséquent une quantité de cha- leur beaucoup plus grande aux grandes vitesses qu'aux fai- bles vitesses.
Si le passage est de durée suffisante, un état stationnaire se produit alors, au cours duquel la tem- pérature du groupe de mesure augmente, par suite du refroi- dissement par l'air, avec la vitesse de décharge.
Lorsque l'écoulement du liquide dans le tuyau principal est arrêté, un intervalle de refroidissement pour le groupe de mesure commence. Par suite de l'isolement thermique,la température du groupe de mesure est indépendante du mefroi- dissement du tuyau principal, et si l'état stationnaire n'a pas été atteint pendant la décharge, cet intervalle de re- froidissement commepce à une température qui est d'autant plus élevée que la décharge a duré plus longtemps et que la vitesse de décharge a été plus élevée pendant la décharge, et également les conditions de température pendant cet in- tervalle de refroidissement dépendront par conséquent dans ce cas non seulement de la température de liquide mais éga-
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lement de la quantité qui passe.
Il peut être Prouvé mathématiquement que si l'on a les courbes intégrales pour les enregistrements du compteur,(par exemple la quantité de liquide évaporée d'un récipient d'éva- poration pendant les intervalles de chauffage et de refroi- dissement) il est possible de dimensionner le compteur de telle manière que la somme de ces courbes intégralesdonne une courbe principalement rectiligne, de telle/manière que le compteur donne en fait un enregistrement/de la quanti- té de chaleur apportée par le flux de liquide en prenant en considération convenable la vitesse et la durée de ces écoulements.
Qualitativement, on peut dire que la raison en est que le retard dans l'augmentation de température pendant la première phase de l'enregistrement (le chauffage) compensera le délai dans la diminution de température pendant la der- nière phase de l'enregistrement.
Sous ce rapport, il faut comprendre par tuyau à liquide n'importe quel organe parcouru par le liquide en circulation c'est-à-dire non seulement une tuyauterie mais également n'importe quelles parties spéciales de tuyauterie introduite dans celle-ci, telles que des robinets et des soupapes.
L'invention est décrite plus en détail ci-après avec référence au dessin dans lequel :
La fig. 1 montre une construction d'un compteur sui- vant l'invention, en coupe et en perspective.
La fig. 2 montre une autre construction de l'inven- tion en coupe verticale.
La fig. 3 est une coupe horizontale d'une troisième construction.
La fig.4 montre la même construction en vue e.: éléva- -,;ion de face et, pour ce qui concerne la moitié de auche, en coupe verticale.
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La fig. 5 est une coupe verticale d'une quatrième construction suivant l'invention.
Dans la construction représentée à la fig. 1, le groupµ de mesure est disposé comme compteur d'évaporation attaché à un cône de Venturi 1, introduit dans la tuyaute- rie . Ce cône est pourvu à ses extrémités de filetages/si- tués respectivement à l'intérieur et à l'extérieur pour la liaison à la tuyauterie de la manière ordinairement employée dans les tuyauteries, et sur le côté 11 est pourvu d'une bride 2 faite d'une pièce avec le cône et pourvue aux an- gles de trous pour le passage de boulons, isolés au point de vue de la chaleur, servant à attacher le compteur propre- ment dit.
Le compteur proprement dit possède une bride 7 corres- pondant à la bride 2 et peut être attaché à celle-ci au moyen de boulons, Du côté tourné vers la bride 2, la bride 7 possède une cavité circulaire 9 et lorsque le compteur est attaché au cône de Venturi une garniture 10 est insérée servant de couche intermédiaire isolante pour la chaleur entre ces deux pièces, cette garniture pénétrant dans la ca- vité 9 et étant ainsi maintenue en position par celle-ci.
Dans la garniture 10, on a prévu des canaux 11 et 12 qui, du côté de la garniture tourné vers le c8ne de Venturi, communiquent avec des canaux 5 et 6 dans ce dernier. De l'autre côté de la garniture, les canaux 11 et 12 se ter- minent dans une chambre 13 de l'enveloppe du compteur de telle manière que lorsque de l'eau se trouve dans la tuyau- terie et dans le cône de Venturi, la différence de pression entre les orifices des canaux 5 et 6 produit le branchement d'un êéoulement secondaire sur l'écoulement principal pas- sant par le cône de Venturi, cet écoulement secondaire pas-
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sant par le canal 5, le canal 11, la chambre 13, le canal 12 et le canal 8 pour Bevenir au cône de Venturi.
Ce courant partiel et, par suite de la garniture isolante 10 entre l'enveloppe du compteur et le cône de Venturi, principa- lement ce courant partiel seul sert à chauffer l'enveloppe du compteur qui sous d'autres rapports est construit de la manière usuelle et est supposé contenir à la fig. 1 un récipient d'évaporation avec un tube à mèche ou un moyen analogue pour assurer que l'évaporation est effectuée à par- tir d'un niveau sensiblement constant, de sorte que la mesure devient très sûre et que l'échelle du compteur peut être linéaire ou principalement linéaire, comme le montre le dessin.
En principe, les canaux 11 et 12 peuvent s'étendre à travers la garniture 10 de n'importe quelle manière ; de préférence toutefois, comme le montre la fig. 1, le dispo- sitif sera agencé de telle manière qu'une ligne reliant les extrémités des canaux tournées vers le cône de Venturi est principalement perpendiculaire à une ligne reliant les extrémités des canaux tournées vers l'enveloppe du compteur.
La fig. 2 montre la partie sensible à la chaleur d'un groupe compteur électro-méxax thermique, c'est-à-dire une série d'endroits de soudure 17 d'une thermo-batterie prévue dans l'enveloppe du compteur recevant l'action de la chaleur, laquelle enveloppe suivant la présente invention est replie par exemple d'une paraffine 15 ayant un point de fusion approprié , et d'un isolateur 14 en vue d'augmen- ter le temps d'enregistrement et la capacité de chaleur; spécialement pendant l'opération de fusion et de solidifica- tion, commençant de préférence à la température la plus basse se produisant en pratique, cette disposition oblige la capacité thermique à être spécialement grande, par suite de la grande chaleur de fusion et la grande chaleur spécifi-
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que de la paraffine ou de la matière analogue.
A la fig.2 également la liaison du tube d'eau est effectuée au moyen d'un cône de Venturi avec une bride venue de fonte pour la fixation.
Lorsque l'organe sensible à la chaleur des compteurs suivant la présente invention consiste en une série d'en- droits soudés appartenant à une thermobatterie, il est im- portant d'assurer que l'autre série d'endroits soudés dans la thermo-batterie possède à tout moment une température appropriée, de telle manière que l'enregistre ent du cons- teur correspond à la consammation réelle. La solution la plus évidente correspond aux accessoires employés dans d'autres applications correspondantes de thermo-batteries et consiste à disposer les endroits soudés froids de telle manière que leur température soit principalement constante.
Ceci peut évidemment être fait dans le cas des dispositifs de compteurs suivant la présente invention, mais de ce fait certains défauts de précision dans la mesure peuvent être introduits parce qu'il est difficile de faire en sorte qu'aucune différence de température n'existe entre les deux endroits soudés lorsqu'il n'y a pas de liquide s'écou- lant dans le tuyau . Lorsqu'une semblable différence de température est produite, un certain courant passe dans le compteur électrique appartenant à l'appareil et bien que ce courant soit petit, il peut, avec le temps, provoquer une erreur assez considérable .
En vue d'éviter cet inconvénient, suivant la présente invention, les endroits soudés froids 18 appartenait au compteur peuvent être disposés de telle manière qu'ils ont la même connexion de transport de la chaleur avec le tuy.u de liquide que les endroits soudés chauds. A la fig. 2, les endroits soudés froids 18 sont représentés disposés de cet- te manière, c'est-à-dire qu'ils sont attachés au tuyau de liquide et isolés de celui-ci de la même manière que les
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erdroéts soudés chauds.
Comme on l'a représenté, la dispo- sition peut être de nature telle que les deux séries d'en- droits soudés sont disposées d'une manière parfaitement symétrique, la seule différence étant qu'aucun courant partiel ne peut circuler dans le voisinage des endroits soudés froids de manière à échauffer ceux-ci.
Lorsqu'aucun courant ne passe à travers le tuyau à liquide, les deux sé- ries d'endroits soudés recevront par conséquent l'action de la chaleur d'une manière parfaitement identique,mais lorsqu'un courant s'écoule , un courànt partiel est branché vers les ndroits soudés chauds et provoque un accroisse- ment de température des endroits soudés chauds, correspan- dant à la température et à la vitesse de l'eau, tandis qu'au contraire aucune augmentation correspondante de température des endroits soudés froids ne se produira.
La formation d'un courant partiel servant à baigner le compteur de chaleur peut être effectuée, non pas au moyen d'un c8ne de Venturi, mais au moyen d'organes de n'importe queele autre nature, par exemple une pièce intercalaire de Venturi, un anneau de Venturi ou une tuyère normale, un dispositif à tube de pitot, un système approprié d'ailettes de guidage ou de surfaces de guidage, etc..
Dans la construction représentée aux fig. 3 et 4, le compteur consiste en une paroi 19 à laquelle est attachée une enveloppe 20 supportant une échelle de lecture 21 pour- vue de deux: fentes de lecture. Le coté postérieur de la paroi 19 contient un canal 22 qui, à partir d'un point 23 situé vers le niveau du milieu du tuyau à liquide,s'étend en zig-zag vers l'extrémité inférieure de la paroi et de là revient à un autre point situé sur le c8té du point 23. Le canal 22 est fermé à la partie postérieure au moyen de la plaque métallique 24.
Le compteur est attaché, de la manière représentée à
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la fig. 1, à un cône de Venturi 1 inséré dans le tuyau à liquide et la fixation est effectuée par le fait que la paroi 19 est reliée au moyen de boulons à une plaque métal- lique 25 introduite entre le tube Venturi et la paroi du. compteur et attachée à une bride ou un bossage du cône de Venturi au moyen d'autres boulons déplacés par rapport aux boulons mentionnés en premier lieu . Entre la paroi et la plaque métallique 25, ainsi qu'entre cette dernière et le cône de Venturi, des garnitures isolantes 26 sont interca- lées et la plaque métallique 25 possède un trou central et s'étend au/delà des garnitures isolantes de façon à for- mer une nervure de refroidissement 27.
Grâce à cette dis- position , on obtient l'avantage que seule une certaine quantité de chaleur est transmise au groupe compteur par la liaison au cône de Venturi, à travers l'isolement.
Les garnitures isolantes sont percées de canaux commu- niquant à une extrémité avec les points supérieurs du canal 22 et à leur autre extrémité avec un trou 28 se rendant vers la gorge du cône de Venturi et, respectivement, versune rainure annulaire entourant celle-ci, cette rainure commu- niquant avec un autre point du cône de Venturi .
Le principe du compteur représenté aux fig. 3 et 4 est exactement le même que pour le compteur représenté à la fig. 1, mais le premier a différents avantages. Ainsi par exemple la forme du canal 22 fait que ce canal a une très grande longueur virtuelle, ce qui signifie qu'un échange de chaleur très efficace aura lieu entre le courant partiel et la paroi . On voit directement que ces dispositions contri- buent favorablement à obtenir les effets poursuivis par la présente invention.
Par suite de la disposition du trou 28 et de la rainu-
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re 29, le groupe compteur peut être monté dans n'importe quelle position par rapport au cône de Venturi. Le mode d'isolement représenté aux fig. 3 et 4 doit également être considéré comme très efficace.
La paroi de compteur, aux fig. 3 et 4, est en outre représentée pourvue d'une chambre 30 située au sommet et remplie de paraffine . Comme dans la construction représen- tée, à la fig. 2, cette disposition provoque une augmenta- tion de la capacité d'accumulation de chaleur du groupe compteur. Ceci est spécialement important dans le cas de très longues périodes de décharge, vu que par suite de l'exis- tence de la paraffine le groupe compteur peut éviter,pendant très longtemps, d'entrer dans un état stationnaire .
Dans la construction représentée à la fig. 5, le grou- pe compteur est monté sur un dispositif de retenue d'eau 32 branché sur le tuyau à liquide 31, un courant partiel étant produit dans ce dispositif de retenue au moyen d'un tube de Pitot 33 lorsqu'un écoulement de liquide a lieu dans le tuyau principal.
Grâce à cette construction , l'eau immobilisée dans le dispositif de retenue effectue principalement l'isolement du groupe compteur par rapport au tuyau 31.
Dans les constructions représentées aux fig. 3, 4 it 5, l'écoulement de liquide à travers le canal 22 et, respecti- vement, à travers le tube de Pitot et le dispositif de rete- nue produit, par suite de la différence de température du liquide en différents points, une pression de poussée agis- sant contre la pression de poussée produite par le cône de Venturi ou le tube de Pitot. Cette contre-pression varie suivant d'autres règles que la pression de poussée principa- le et peut par conséquent être utilisée, par un dimension- nament approprié, pour agir de telle manière sur la vitesse
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d'écoulement du liquide qu'on peut obtenir une meilleure approximation de la proportionalité désirée entre les lectu- res du compteur et la quantité de chaleur transportée par le courant de liquide.
Cette caractéristique est due à ce que le courant partiel est transporté vers le bas par rap- port à ses points de liaison au courant principal.
REVENDICATIONS.
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1. Compteur pour la quantité de chaleur transportée par un écoulement de liquide ou de gaz à travers un tuyau,com- prenant un groupe compteur du genre enregistrant uneinté- grale, pendant un'certain intervalle de temps, d'une fonc- tion de la température, caractérisé en ce que le groupe compteur refroidi par l'air, qui est baigné d'une manière connue par un courant partiel branché sur le tuyau, possède une tellement grande masse d'accumulation de chaleur, isolée du tuyau, que sa température atteint une valeur stationnai- re seulement après un retard considérable,le groupe compteur ayant en outre des surfaces tellement grandes exposées au courant partiel qu'il est capable de provoquer un refroi- dissement considérable du courant partiel.