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DISPOSITIF DE DERIVATION D"UN EMBRANCHEMENT GAZEUX.
@ La présente invention est relative à un dispositif de dérivation d9un embranchement gazeux dans lequel un appareil de mesure de la quantité de gaz est disposé aussi bien dans le courant principal que dans le courant de dérivation, celui du courant partiel étant mis sous l'influence de l'ap- pareil du courant principal.
De tels dispositifs de dérivation trouvent de nombreux emplois pour la mesure des quantités de gaz circulant dans les canalisations, plus particulièrement pour la transmission à distance des résultats de la mesu- re ainsi que dans la transvaluation des volumes, là où le maintien de la proportionnalité en volumes entre courant principal et courant de dériva- tion était jusque ici indispensable.
Dans un dispositif connu de ce genre, dans lequel des ouvertu- res d'étranglement servent de dispositifs de mesure des quantités, on a prévu un régulateur ayant pour mission d'assurer que la chute active de la pression à l'endroit de l'étranglement du courant partiel soit à tout moment égale à la chute active de pression efficace à l'endroit d'étranglement de mesure de la canalisation principale.
De cette manière, (en tenant dûment compte des coefficients d'écoulement) le rapport de la quantité du courant partiel par rapport à la quantité du courant principal reste pour toutes charges égal au rapport entre les sections des deux étranglements
Dans un autre dispositif connu de dérivation de ce genre, les dispositifs de mesure sont des compteurs de volumes, et une soupape de ré- glage est disposée dans le courant partiel, laquelle est mise sous la dé- pendance du compteur du courant principal dans le sens de l'ouverture de la soupape, et de celle du compteur du courant partiel dans le sens de la fermeture, de telle manière que la vitesse de rotation du compteur du cou- rant partiel soit constamment égale bu proportionnelle à la vitesse de ro- tation du compteur du courant principal.
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On s'est efforcé dans ces dispositifs de dérivation de mainte- nir le courant partiel aussi petit que possible d'autant plus que fréquem- ment il est dirigé vers l'air atmosphérique, ce qui représente une perte.
D'un autre côté, ees dispositifs travaillent, ainsi que l'expérience l'a montré, d'une manière d'autant moins sûre que le courant partiel est plus petit par rapport au courant principal.
Les sections de mesure et les fines ouvertures de réglage (sou- pape à pointeau) sont d'autant plus sensibles aux saletés et aux séparations de condensat qu'elles sont plus petites, la soupape de réglage réagit alors d'une manière trop lente aux variations de pression (ondes de pression, dé- rangements du régulateur, etc), sa pression de fermeture devient trop peti- te pour réaliser une fermeture parfaite, de sorte que la fermeture assurée par le compteur du courant partiel (fluide de fermeture, membrane, glisse- ment) ne suffit plus ou bien est percée.
De tels dérangements sont inacceptables lorsqu'il s'agit d'ef- fectuer des transvaluations de volume ou des transmissions de résultats de mesure au moyen d'un courant partiel et par conséquent d'observer les limi- tes de tolérance prescrites.
Il a été également proposé d'utiliser au lieu du compteur de cou- rant partiel, une chambre de capacité variable, dont l'entrée et la sortie sont régies depuis le compteur du courant principal. Avec ce dispositif ce- pendant, à cause de la petitesse des quantités de gaz prélevées, on n'atteint pas la proportionnalité de volumes, requise entre le courant de dérivation et le courant principale Car non seulement le nombre horaire des soutirages doit être proportionnel aux volumes horaires de passage mesurés par le comp- teur du courant principal, mais il est encore nécessaire que les volumes partiels soutirés du courant principal soient égaux entr'eux même à des pressions de service diverses élevées et qu'ils se trouvent dans des condi- tions de travail ou état de service p1, T1,
Par la présente invention,
on réalise un dispositif de dérivation du genre déjà mentionné, qui se distingue par une insensibilité poussée au plus haut degré à l'égard des saletés et des séparations de condensat et qui' de plus remplit toutes les conditions pour effectuer une mesure irréprocha- ble, même sans proportionnalité de volume du courant partiel.
L'invention consiste principalement en ce que dans un dispositif de dérivation ayant un compteur de la quantité de gaz placé aussi bien dans le courant principal que dans le courant partiel, le compteur du courant par- tiel étant mis sous l'influence du compteur du courant principal, une cham- bre de soutirage de capacité interne constante est intercalée en amont du compteur du courant partiel et commandée par le compteur du courant princi- pal, chambre dont les soutirages sont additionnés sous la forme de levées de son dispositif de commande au résultat du compteur de courant partiel par l'intermédiaire d'une transmission qui tient compte de la capacité de la cham- bre et d'un dispositif de sommation.
L'invention et les idées à la base de l'invention seront décrites ci-après en détail en se reportant aux dessins oi-jnints Dans les diverses figures, les mêmes parties ou des parties correspondantes sont désignées par les mêmes chiffres de référencée
En se reportant à la fige 1 si une chambre 1 de capacité inva- riable V1, dans laquelle se trouve un gaz à la pression P1, est vidée à travers un etranglement 2, derrière lequel règne une pression P2, le gaz se di- late au volume V2 correspondant à cette pression.
Un compteur de volume 3 placé derrière l'étranglement 2, enregistrerait dans ce processus un volume ¯= V2 - V1, parce que la partie de volume V1 détendue à la pression P2 reste dans la chambrée
Le poids G2 de cette partie restante du volume, à l'état p, T2 est égal à
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Si maintenant la chambre 1 est à nouveau remplie de gaz à l'état P1, T1, le contenu, de la chambre montre après achèvement du remplissage une augmentation de poids de
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équation dans laquelle R est la constante du gaz en question.
Cette augmen- tation de poids est cependant égale au poids
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du gaz traversant le compteur de volume 3, c'est-à-dire qu'elle est G3 G1 G@ Le gaz qui pénètre dans la chambre 1 lors du remplissage de celle-ci a un poids ,
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où V1 est le volume évacuéréellement, qui ne représente pas une grandeur constante mais qui varie avec P1, T1
Cette circonstance cependant ne joue aucun rôle, quand on ajoute au. volume ¯ la quantité V1 On a alors
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En d'autres mots :
( ¯ + V1) représente le volume V1 dans un état P1, T1 transvalué à l'état P2, T2 C'est cependant la même chose que si lors du remplissage de la chambre 1 il n'y était rien resté et que la totalité du volume V1 avait été soutirée à l'état P1, T1
Si maintenant (en transférant cette considération dans le domai- ne de la mesure pratique de quantités de gaz circulant dans des canalisa- tions) dans une dérivation de courarit gazeux avec un compteur placé dans le courant principal et un compteur placé dans le courant partiel, on insère devant le compteur du courant partiel une telle chambre à capacité invaria- ble comme chambre de soutirage, si on laisse son entrée et sa sortie com- mandées par le compteur du courant principal et si on ajoute à l'enregistre- ment de la valeur n.
A du compteur de courant partiel par intermédiaire d'un dispositif de transmission tenant compte de la capacité de la chambre et d'un dispositif de sommation le nombre n. V1 des commutations d'évacuation du dispositif de commande, proportionnel au passage vers le compteur du courant principal, alors le nombre lu sur le cadran du mécanisme enre- gistreur, soit ne (¯ V1) représente d'après ce qui a été dit ci-dessus une mesure exacte calculée à l'état P2 T2 de la consommation de gaz du compteur du courant principal à l'état P1, T1
De cette manière, la nécessité d'obtenir avec des moyens tech- niques une dérivation irréprochable d'embranchement de courant proportionnel- le en volume, est complètement supprimée par la présente invention.
Or, on sait que la transvaluation des quantités se fait d'après Inéquation suivante ;
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% . o 3 Pa" Va T Ta Pl 1 - Â + VI) P2 Comme cependant on a ' 1 ' = T 2 il suffit de joindre au mécanisme du compteur du courant partiel une transmission va- riable et de la commander par un mécanisme de transvaluation sur lequel agit l'état P2 T2 Le cadran du mécanisme enregistreur donne alors le vo- lume du courant partiel réduit à l'état normal. Comme cependant, d'après ée qui précède, le nombre des soutirages est proportionnel au volume de gaz pouvant être lu au compteur du courant principal, on peut par un choix ap- proprié du rapport de transmission lire aussi directement sur le cadran du mécanisme enregistreur le passage de gaz réduit à l'état normal du compteur du courant principal.
Par conséquent, l'utilisation de la présente invention donne un procédé en deux phases de la transvaluation des quantités sans les sources d'erreur et de dérangement mentionnées ci-dessus, dans lequel on produit d'abord un courant de dérivation d'état intermédiaire P2 T2 et dans la transvaluation à l'état normal duquel, la commande du mécanisme enregistreur est directement transposée sur la quantité du courant principal.
La Fig. 2 montre schématiquement un exemple de réalisation de l'invention.
La chambre 1 décrite ci-dessus ayant une capacité invariable, l'étranglement 2 et le compteur 3 se trouvent ici dans une canalisation 4, 5 de la dérivation qui est placée du côté de l'entrée d'un compteur 7 me- surant le débit dans le conduit principal 6. A l'extrémité de la canalisa- tion 5 se trouve une soupape 8 construite à la manière d'une soupape de sù reté et qui peut être réglée à la pression requise P2
La chambre 1 est prévue avec une soupape d'admission 9 et une soupape d'échappement 10. Les deux soupapes sont prévues avec des ressorts puissants (non montrés) qui assurent une fermeture étanche de la chambre 1.
Dans la phase illustrée, les deux soupapes se trouvent dans la position de fermeture, la soupape; 9 à l'égard de la canalisation d'entrée 4 et la soupape 10 à l'égard de la canalisation d'échappement 5=
L'actionnement des deux soupapes se fait par le compteur du cou- rant principal 7 qui actionne un disque à came 12, 13 au moyen d'un arbre 11 La came 13 de ce disque actionne d'un côté la soupape d'admission 9 au moyen d'un levier basculant 15 tourillonné en 14, et d'un autre côté la sou- pape d'échappement 10 au moyen d'un levier basculant 17 tourillonné en 16.
Le levier basculant 15 porte un galet 18, par lequel il se place sous l'ac- tion du ressort de fermeture de la soupape 9 contre le disque à came 12, 13.
Le levier basculant 17 possède un galet correspondant 19, par lequel il se place sous l'action du ressort de fermeture de la soupape 10 contre le dis- que a came.
Si la came 13 soulève le galet 18, la soupape d'admission 9 s'ou- vre contre l'action de son ressort et du gaz s'écoule de la canalisation 4 dans la chambre 1, dont la soupape d'échappement 10 se trouve en ce moment en position de fermeture. Si au contraire la came 13 soulève le galet 19, alors la soupape d'échappement 10 s'ouvre et le gaz peut passer dans la ca- nalisation d'échappement 5 de la chambre 1 dont la soupape d'admission 9 se trouve maintenant en position de fermeture.
Le disque à came 12, 13 actionne de plus un dispositif à cliquet par. l'intermédiaire d'un galet 20 et fait avancer d'une distance égale à chaque soulèvement par l'intermédiaire de la tige 21 et du cliquet 22 la roue à rochet 23.
La rotation de la roue à rochet 23 est transmise par l'arbre 24 à un dispositif de transmission 25 qui transmet à son tour la rotation de
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celui-ci par l'arbre 26 à la roue planétaire 27 d'un dispositif différen- tiel dont l'autre roue planétaire 28 est actionnée par l'arbre 30 du comp- teur 3 du courant partiel. La roue 29 transfère la somme des mouvements des deux roues planétaires 27 et 28 au mécanisme enregistreur 32 par l'interné- diaire d9un dispositif de transmission variable 31
A chaque rotation du dique à came 12, 13, la soupape d'admission 9 et la soupape d'échappement 10 de la chambre 1 ainsi que le cliquet du ro- chet 23 sont actionnées une foiso Lors de l'ouverture de la soupape d'admis- sion 9,
la chambre 1 se remplit du gaz à l'état P1 T1 venant du côté admis- sion du compteur 7 du courant principal. La soupape 9 se ferme alors, et la soupape d'échappement 10 s'ouvre. Le gaz s'échappe maintenant de la chambre 1 dans la canalisation 5 en laissant un reste V1 et il se détend jusqu'à la pression P2 à laquelle la soupape de sûreté 8 a été réglée. La quantité de gaz 6 s'échappant par la canalisation 5 est-mesurée par le compteur du coù- rant partiel 3 et sort par la soupape de sûreté 8 dans l'air atmosphérique.
La rotation de la roue planétaire 30 correspond au volume mesuré Ô , et la transmission 25 est choisie de telle manière que l'avancement de la roue 27 correspondant à chaque avancement de la roue à rochet 23, soit en rapport avec la capacité 7 de la chambre 1 ou du gaz résiduel qui s'y trouve à l'état p , T2 En conséquence, le mouvement de l'arbre de la roue 29 constitue une mesure de la somme des soutirages de gaz n.¯ pris par le compteur 3 du courant de dérivation d'un côté et du produit n.V1 du nombre d'évacuatîons de la chambre 1 dépendant de ces soutirages de gaz et de sa capacité interne, d'un autre côté. La somme est la quantité du courant par- tiel à l'état P2 T2 proportionnelle au passage dans le compteur du courant principal.
Un dispositif de transmission variable est joint au mécanisme d'enregistrement 32, qui est actionné par un mécanisme de transvaluation (non montré) exposé ainsi que le compteur 3 à l'état P2,T2 du courant par- tiel. Par conséquent$ le mécanisme enregistreur 32 montre directement la quantité de gaz passée réduite à l'état normal, et notamment suivant le'rap- port de transmission, celle du compteur du courant partiel ou celle du comp- teur du courant principal.
Il est à noter également que l'on peut aussi utiliser la soupape d'échappement 10 de la chambre 1 comme soupape d'étranglement. Dans ce cas on peut supprimer l'étranglement 2. Et lorsque la pression barométrique à ce moment doit valoir d'état intermédiaire, on peut également supprimer la soupape de sûreté 8.
Comme lors du remplissage de la chambre 1 avec du gaz de service à l'état P1 T2 il y reste encore un résidu de gaz à l'état P2, T2, il se produira un mélange, la température de mélange n'étant pas égale à la tem- pérature de service dans la canalisation du courant principal.
Afin d'éviter qu'une erreur dans la mesure ne se produise de cet- te manière, on prévoit suivant un autre trait caractéristique de l'invention, à la chambre de soutirage du courant partiel un dispositif de rinçage placé sous la commande du compteur du courant principal, au moyen duquel au début de la période de remplissage le résidu gazeux est projeté hors de la chambre par le gaz'de service de la canalisation principale.
Dans le dispositif montré dans la fige 3, la chambre de soutira- ge 3 du courant partiel est prévue avec un tel dispositif de rinçage. La chambre 1 présente du coté opposé aux soupapes 9 et 10, une troisième sou- pape 33 qui la ferme à l'égard d'une canalisation de connexion 34 du côté échappement du compteur 7 du courant principal. La soupape 33, dénommée "sou- pape de rinçage" ci-après, est actionnée au moyen d'un deuxième disque à came 35 fixé sur l'arbre 11 avec la came 36 par l'intermédiaire du galet 37 et du levier 39 qui est disposé à basculement sur un pivot 38.
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La position des deux disques à came 12 et 35 l'un par rapport à l'autre et la dimension ou longueur d'arc des cames 13 et 36 sont choisies de telle manière que la soupape de rinçage 33 ne soit ouverte chaque fois qu'après un certain temps après l'ouverture de la soupape d'admission 9, et ensuite reste ouverte en marne temps que celle-ci pendant un certain temps et que les deux soupapes se ferment simultanément.
Si le compteur du courant principal est un compteur à roue de mesure (compteur Woltman, compteur à roue hélicoïdale), les canalisations 4 et 34 peuvent être disposées directement avant et derrière la section de mesure, car dans ce cas la quantité de gaz de rinçage est proportionnel- le au passage vers le compteur du courant principal et se laisse étalonner en même temps que celui-ci.
Si cependant le compteur du courant principal est par exemple un compteur à piston rotatif, alors la chute de pression entre le côté admission et le côté échappement du compteur, même pour des passages de gaz extrêmement faibles, est si importante, que la quantité de gaz de rin- gage devient grande hors de proportion.
Pour ce cas spécial, l'invention prévoit la disposition d'une écluse actionnée depuis le compteur du courant principal et intercalée en- tre la chambre de soutirage 1 et la canalisation d'échappement du compteur 7 du courant principal, et qui sépare le résidu de gaz ou le mélange de gaz rincé hors de la chambre 1, d'un côté de la chambre 1, d'un autre cô- té de la canalisation d'échappement du compteur 7 du courant principal, jusqu'à ce que la soupape de rinçage 33 se soit formée, après établissement de l'état P1 T2 dans la chambre.
Un mode de réalisation d'une telle écluse est illustré schémati- quement dans la fig. 4.
Dans la canalisation de connexion 34 prévue entre la chambre de soutirage 1 du courant partiel et le côté échappement du compteur du courant principal se trouve un carter d'actionnement 40 à deux ouvertures 41 et 42, qui sont actionnées depuis le compteur du courant principal par l'intermédiaire de ,l'arbre 11, d'une manivelle 43 et d'un tiroir 44 ac- tionné par celle-ci.
L'ouverture 41 est connectée au moyen d'une canalisa- tion 45 avec l'espace inférieur 46, l'ouverture 42 est connectée par une canalisation 47 avec l'espace supérieur 48 d'un carter 50 divisé en deux parties au moyen d'une membrane 49. La canalisation 47 est rattachée à la canalisation 52 qui prolonge la canalisation 34 et effectue la connexion avec le coté échappement du compteur 7 du courant principal. La membrane 49 est chargée par un poids 51.
Si la chambre 1 est remplie, lorsque les soupapes 9 et 33 sont ouvertes la pression du côté admission de l'écluse est augmentée de la chute de pression du compteur 7 du compteur à piston rotatif par rapport au côté échappement, et par conséquent elle est aussi plus grande que la pres- sion de l'espace 48 au-delà de la membrane 49 de 1-'écluse. Si maintenant le tiroir 44 libère l'ouverture 41 le gaz sort de la chambre 1 par la ca- nalisation 45 dans l'espace 46, et la membrane 49 est soulevée, ce qui fait que le gaz chassé de l'espace 48 s'écoule par la canalisation 52 vers la sortie du compteur de gaz à piston rotatif.
Le poids 51 est choisi de telle manière que la pression dans la région inférieure de mesure soit amplement suffisante pour soulever avec certitude la membrane 49. ' Maintenant, du gaz de service à l'état P1, T1 pénètre à nouveau dans la chambre 1 et chasse le mélange de gaz de service et de gaz résiduel hors de la chambre- Avec des dimensions appropriées de la membrane 49, ce rinçage suffit pour assurer que le remplissage de la chambre 1 soit exclu- sivement fait de gaz de service à l'état P1, T1 Si ensuite le tiroir 44 relie les ouvertures 41-et 42 entr'elles, la membrane descend sous l'action du poids de charge 51 et refoule le gaz de rinçage qui se trouve en-dessous d'elle à travers les canalisations 45 et 47 dans la canalisation 52,
et de cette manière un volume égal est aspiré dans l'espace 48 au-dessus de la
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membrane 49 Le tiroir 44 est naturellement actionné de telle manière qu'il n'effectue la connexion avec la chambre 1 que lorsque la soupape de rinçage 33 est ouverte.
Comme le courant de rinçage est proportionnel au volume de pas- sage.vers le compteur 7 du courant principal, il peut sans difficulté être incorporé dans la mesure et l'étallonage de,.celui-ci et de cette manière (voir fig. 2) indiqué au mécanisme enregistreur 32.
Un autre mode de. réalisation de l'écluse de rinçage est indiqué schématiquement et à titre d'exemple dans la fige 5. Il -convient plus parti- culièrement pour les cas qui nécessitent une réduction du dispositif à des dimensions aussi petites que possible.
La canalisation 34 aboutit ici dans un récipient cylindrique vertical 55 avec ajutages d'admission et d'évacuation latéraux, dans lequel est disposé, maintenu par un ressort 54, un tiroir à double piston 55, 56, pouvant être facilement déplacé. Ce tiroir dans une de ses positions extrê- mes ferme le cylindre 53 au moyen du piston 56 contre la canalisation 52 menant du côté échappement du compteur 7 du courant principal, et dans la- quelle se trouve la soupape 57 La canalisation 34 est connectée par une soupape de retenue 58 et canalisation 59 avec l'extrémité supérieure du cy- lindre 53
L'actionnement de l'écluse se fait ici aussi depuis le compteur de courant principal par l'arbre 11 Sur cet arbre se trouve fixé un disque à came 60,61, qui possède en plus de la came 61 un entraineur 62.
Celui-ci saisit une fois à chaque rotation de l'arbre Il l'extrémité inférieure de la tige du tiroir 63, qui est pourvue dans ce but d'un crochet ou saillie 64, et entraine la tige 63 sur une certaine distance contre l'action du res- sort 54, pour la libérer à nouveau lors du retrait du disque à came 60, 61 dans la position marquée en traits interrompus.
Dans ce processus, les pistons 55 et 56 sont déplacés vers 1'ar- rière sous la tension des ressorts 54 et du gaz est aspiré de la canalisa- tion 34 à travers la soupape de retenue 58 dans la partie supérieure du cy- lindre 53, tandis que la soupape 57 est fermée.
Peu avant d'atteindre la position extrême inférieure, dans la- quelle 1'entraineur 62 lâche la tige 63, la came 61 par soulèvement du ga- let 65 ouvre la soupape 57. Après libération de la tige 63, le tiroir à pistons 55, 56 est tiré vers le haut par le ressort 54, mais est'amorti dans son mouvement, parce que le piston 55 comprime le gaz se trouvant en- dessous de lui et celui-ci ne peut s'échapper que lentement grâce à un man- que d'étanchéité voulu existant entre piston et cylindre.
De la canalisation 34 s'échappe maintenant du gaz de rinçage par le cylindre 53 dans la canalisation 52 jusquà ce que le piston 56 fer- ' me à nouveau la canalisation 52 et par conséquent aussi le chemin vers la sortie du compteur 7 du courant principal. Ensuite la soupape 57 se ferme à nouveau, et le processus sé répète. Le mouvement vers l'avant du tiroir à pistons est délimité par une saillie 66 qui détermine également la posi- tion de début illustrée dans la figure.
Depuis l'ouverture de la soupape 57 jusqu'à la fermeture de. la canalisation 52 par le piston 56, il se= passe toujours à peu près le même laps de temps, que le compteur à piston rotatif fonctionne rapidement ou lentement. On peut notamment dans ce cas ne pas complètement incorporer à l'étalonnage l'erreur produite par le courant de rinçage. Comme cependant
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à cause de la petitesse du courant partiel, cette erreur 'l'sprési:m.rte -en sas. xiinlüxr paaï.l;,ic:=la négliger.
La présente invention n'est pas limitée aux exemples décrits et illustrés mais peut recevoir les modifications les plus diverses. Par exem- ple, on pourra très avantageusement placer la canalisation 4, 5 du courant partiel avec la chambre de soutirage 1 et le dispositif de rinçage, complè- tement ou partiellement dans le gaz à mesurer: De cette manière la chute de
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température se produisant à l'étranglement 2, et représentant quelques di- xièmes de degré Celsius, pourra être compensée et en même temps on empêche ainsi un échange de chaleur de se produire entre le courant partiel et l'es- pace environnante
On peut naturellement inclure aussi dans ces modifications le compteur 3 du courant partiel et le dispositif de transvaluation qui lui est accouplé.
Il y a aussi des modes de réalisation avantageux, spécialement dans les compteurs à gaz Woltman et à roue hélicoïdale, lorsque la canalisa- tion du courant partiel est insérée avec chambre de soutirage, étranglement, compteur de courant partiel et dispositif de transvaluation dans le.noyau aé- rodynamique du compteur.
Si le dispositif de dérivation suivant l'invention est employé pour indication à distance au moyen d'un courant partiel, on supprime le dispositif d'addition ou sommation 20-32, et comme compteur de courant par- tiel on peut se servir d'un mode de réalisation qui ne prend que le nombre des impulsions de passage, quelle que soit leur importance, par exemple un dispositif à membrane, à piston, à clapet, à flotteur ou analogue qui pen- dant la course de commande rend libre l'écoulement du courant partiel.