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DISPOSITIF POUR LA MESURE QUANTITATIVE D'ECOULEMENTS DE FLUIDES.
La présente invention est relative à un dispositif de mesure d'écoulements de fluides au moyen d'éléments réversibles, tels que membranes, pistons ou organes analogues qui refoulent des gaz ou des liquides.
Les dispositifs connus- de ce type travaillent en partie en utilisant l'énergie cinétique du courant ou au moyen du renversement de sens du courant,. Tandis que dans le premier cas il est nécessaire, pour le fonctionnement, que l'écoulement ait une certaine vitesse minima, il apparaît dans les procédés connus qui travaillent au moyen du renversement de sens du courant, des facteurs d'inexactitude relativement importants.
Ces dispositifs jusqu'ici employés pour la mesure quantitative de fluides en écoulement ne sont pas utilisables dans le cas où le débit de fluide qui s'écoule est si faible qu'on ne peut plus obtenir, à partir d'un tel débit, une force d'entraînement. Pour mesurer des débits aussi faibles, on utilise jusqu'ici des dispositifs de ce genre travaillant également au moyen du renversement du sens du courant et qui n'agissent que par l'effet du poids du fluide. Ces appareils, qui ne peuvent être utilisés que pour des liquides, travaillent, certes, de façon très précise, mais donnent lieu à de tels inconvénients qu'ils ne peuvent pas être employés pour tous les buts, en particulier comme débimètre dans les automobiles. Le courant liquide doit pouvoir s'écouler librement à la sortie, vers le bas, ce qui empêche d'insérer le dispositif dans une conduite fermée.
En outre 1' appa- reil doit être à l'abri de toutes vibrations et placé d'une façon exactement horizontale, de sorte qu'il est tout au plus utilisable dans des cas spéciaux d'installations fixes.
On connaît également déjà un autre dispositif qui travaille avec
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une voie de passage périodiquement variable de l'écoulement et dans lequel l'interruption de l'écoulement et la chute de pression qui en résulte sont utilisés pour changer le sens de l'écoulement et pour exécuter la mesure .
Le courant reste interrompu jusqu'à ce que son sens soit changé. Le changement de sens n'est donc réalisé qu'une fois que la membrane, utilisée ici, est venue s'appliquer contre la paroi extrême d'une chambre et que l'écoulement du fluide a été interrompu par la différence de pression apparaissant en amont et en aval de la membrane. La différence de pression est, par suite, absolument indispensable ici pour provoquer le changement de sens de l'écou- lement.
Pour les raisons ci-dessus, il est impossible d'obtenir, dans l'appareil connu, que la sortie du liquide soit absolument continue; la colonne de fluide qui sort présente au moins des phénomènes d'oscillation qui peuvent agir de façon défavorable sur les appareils placés en aval et le cas échéant aussi réagir sur l'appareil de mesure lui-même. Du point de vue de son mode de construction, cet appareil présente encore l'inconvénient d'obliger à avoir, outre les soupapes de changement de marche, un dispositif de commande de l'écoulement et les soupapes correspondantes.
Dans l'appareil d'un type nouveau, décrit dans ce qui suit, il n'y a pas d'interruption directe de l'écoulement et le changement de sens de ce dernier est fonction soit du mouvement de chacun des organes de refoulement, soit des conditions de pression dans les chambres de mesure ou dans leur voisinage. Pour exécuter le changement de sens de l'ecoulement, on n'a besoin que des soupapes de changement de sens indispensables, et il n'y a pas dans l'appareil de dispositif de commande de l'écoulement, ce qui permet d'obtenir une sortie absolument continue de liquide avec une précision maxima de mesure. Avec le nouveau dispositif, il est pratiquement impossible que même la plus faible quantité de liquide ou de gaz puisse sortir sans influencer de façon correspondante le résultat de la mesure.
Conformément à la présente invention, il est prévu au moins deux chambres de mesure, cahcune d'elles étant divisée en deux chambres partielles par un organe de refoulement, et les soupapes de chaque chambre de mesure, qui introduisent et évacuent le fluide à mesurer, sont actionnées par l'organe de refoulement de l'autre chambre de mesure. En outre, il est prévu des moyens qui, lors du mouvement des organes de refoulement depuis leur position de fin de course jusqu'à leur position médiane, s'opposent au mouvement des dits organes, autrement dit lors du mouvement d'un des organes de refoulement d'une chambre depuis sa position de fin de course jus-. qu'à sa position moyenne il est à tout instant nécessaire que la pression du fluide soit plus élevée que la pression nécessaire pour déplacer l'organe de refoulement de l'autre chambre de mesure.
L'organe de refoulement d'une chambre doitpar suite, avoir atteint complètement sa position de fin de course pour que l'organe de refoulement de l'autre chambre de mesure se mette en mouvement. En d'autres termes, grâce à ce moyen, chaque chambre de mesure ne commence effectivement à fonctionner que lorsque l'autre chambre a complètement terminé son cycle de fonctionnement.
L'opposition, précédemment mentionnée, au mouvement des organes de refoulement peut être provoquée, conformément à la présente invention, par des moyens de freinage et par là on entend toutes les solutions constructives qui, soit dit encore une fois, obligent à ce que la pression du fluide à mesurer soit- plus forte lors du mouvement des organes de refoulement depuis leur position de fin de course jusqu'à leur position médiane, que lors du mouvement depuis la position médiane jusqu'à la position de fin de course.
Dans la forme de réalisation de la présente intention, chaque chambre partielle est réunie à l'entrée et à la sortie du fluide et peut être fermée en même temps que les dites entrées et sorties, et les soupapes de fermeture sont actionnées par des dispositifs de commande spéciaux réunis de leur côté aux organes de refoulement.
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Selon une autre caractéristique de la présente invention, on peut également prévoir un dispositif d'avancement, ce dispositif permettant, en s'ajoutant à la pression du fluide, d'aider les organes de refoulement à se déplacer de leur position médiane à leur position de fin de course.Un tel dispositif d'avancement peut aussi, conformément à la présente invention, être combiné en une seule pièce avec le dispositif de freinage. Ce disposi- tif d'avancement peut en même temps être utilisé pour faire fonctionner, à chaque changement de sens de l'écoulement, des contacts électriques d'au moins une chambre de mesure, en particulier pour actionner des dispositifs indicateurs ou enregistreurs.
On a décrit ci-après à titre d'exemple et représenté schématiquement au dessin annexé deux formes de réalisation de la présente invention.
Là Fig. 1 représente schématiquement, en coupe, un dispositif conforme à la présente invention.
La Fig. 2 est une coupe d'un détail du dispositif de la figure 1, dans la zone occupée par un organe de freinage de configuration spéciale réuni à un dispositif d'avancement.
La Fig. 3 est une coupe longitudinale, faite suivant la ligne III-III de la figure 4, d'une forme pratique de réalisation de la présente invention.
La fig. 4 est une coupe transversale de la forme de réalisation de la figure 3, cette coupe étant faite suivant la ligne IV-IV de la dite figure.
Dans le boîtier 1 d'un dispositif de mesure des débits, ce dispositif étant ici représenté schématiquement à titre d'exemple, sont placées deux chambres de mesure 2 et 3 qui sont divisées chacune, par une membrane 4, en deux chambres partielles. Les membranes 4 sont réunies l'une à l'autre par des tiges 5 et 6 guidés à travers les parois de chambres et qui actionnent les dispositifs, que nous décrirons plus loin, commandant l'admission du fluide aux chambres de mesure et son évacuation.
Les chambres de mesure 2 et 3 sont réunies, par les conduites 8,9 et 10, 11, à l'orifice d'entrée 7 du fluide. L'orifice de sortie 12 du fluide en écoulement est réuni de la même manière, par les conduites 13, 14 et 15, 16 aux deux parties de chaque chambre de mesure 2,3. Toutes les conduites qui viennent d'être mentionnées comportent, avant l'entrée ou avant la sortie des chambres partielles, des soupapes de fermeture contrôlables.
Dans les conduites 8, 9 et 10,11 se trouvent les soupapes 17, 18 et 19,20.
Dans les conduites d'évacuation 13, 14 et 15, 16 se trouvent les soupapes 21, 22 et 23, 24. Dans le présent exemple de réalisation, schématiquement représenté, on a utilisé des clapets sphériques chargés par ressorts, ouverts par un poussoir convenablement commandé et fermés par la pression d'un ressort.
La pression du ressort est calculée de manière à ce que la soupape ne puisse être ouverte par la pression du liquide.
Les soupapes précédemment mentionnées sont actionnées par des dispositifs de commande constitués essentiellement par des poussoirs, à guidage axial, entratnés par des leviers coudés. Dans la description ciaprès et sur le dessin on a désigné les poussoirs appartenant à une soupape par le chiffre de référence de la soupape suivi de la lettre et, de même, on a désigné les leviers coudés par le chiffre de référence de la soupape correspondante suivi de la lettre b. Les leviers coudés sont réunis, de même qu'avec les poussoirs, par des coulasses, avec les doigts d'entraînement 25 montés sur les tiges 5 et 6 des membranes.
Les leviers coudés peuvent basculer dans le boîtier 1 sur des supports 26, tandis que les poussoirs des soupapes sont guidés axialement dans des perçages 27 des parois intermédiaires 28 du boîtier.
Sur les tiges 5 et 6 sont, en outre, montés des dispositifs de
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freinage constitués par des leviers basculants 29 et 30, qui peuvent pivoter sur les supports 31 dans le bottier et qui, lors du mouvement des tiges 5 et 6, sont entraînes par des guidages à coulisse 32. L'extrémité libre du levier basculant 29 est réunie à des ressorts 33 également raccordés aux supports 31, de manière à ce que lorsque les membranes 4 se déplacent depuis leurs positions de fin de course jusqu'à leur position médiane, les ressorts 33 soient tendus, les mouvements des membranes étant ainsi gênés, dans cette zone de déplacement, par la tension des ressorts, et secondés par la détente des ressorts depuis la position moyenne jusqu'aux positions de fin de course.
Grâce à la disposition précédemment décrite, un dispositif d'avancement est combiné en même temps avec le dispositif de frpinage.
On signalera que l'exemple de réalisation qui vient d'être décrit et représenté schématiquement n'a pour but ,comme indiqué précédemment, que de préciser le mode de fonctionnement et les principes de construction du dispositif et que, pour rendre le dessin clair, on a supprimé tous les moyens permettant d'assurer l'étanchéité des tiges de guidage ou pour faire changer de direction aux tiges 5 et 6 dans les chambres de mesure.
Le mode de fonctionnement du dispositif décrit est le suivant : le fluide, par exemple un liquide, qui pénètre en 7 à l'intérieur du boîtier, se divise par les conduites 8,9,10 et 11, pour arriver aux soupapes 17, 18, 19 et 20. Le fluide peut, le dispositif étant en état de fonctionnement, comme représenté sur le dessin, traverser la soupape ouverte 17 et parvient dans la partie gauche de la chambre de mesure 2, chargeant la membrane 4 de cette chambre, ce qui déplace dette membrane dans le sens de la flèche 34 vers 1' autre extrémité de la chambre de mesure, le liquide qui se trouve dans la partie droite de cette chambre s'écoulant par la soupape ouverte 22 et par la conduite 14 vers la sortie 12 du boitier.
La menbrane 4 de la chambre de mesure 3 est appliquée lors de ce processus, par exemple lors du mouvement de la membrane de la chambre 2 dans le sens de la flèche 34, contre la paroi terminale gauche de la chambre 3 et la tige 6 se trouve ainsi dans l'une de ses positions de fin de course,position pour laquelle, comme déjà mentionné, les deux soupapes 17 et 22 sont ouvertes et les soupapes 21 et 18 fermées .Lors du mouvement de la membrane 4 de la chambre de mesure 2 dans le sens de la flèche 34, cette membrane entraine la tige 5 dans la même direction et, depuis la position de fin de course jusqu'à la position atteinte sur le dessin, les soupapes 19 et 24 restent fermées,
mais les poussoirs correspondants 19a et 24a se sont déjà rapprochés des clapets de fermeture des soupapes de sorte qu'une fois que la membrane 4 de la chambre 2a atteint sa position médiane, les soupapes 19 et 24 sont ouvertes. Lors du mouvement décrit de la membrane jusqu'à la position représentée sur le dessin, les soupapes 20 et 23 se sont par contre fermées, sous l'effet du retour en arrière des poussoirs correspondants 20a et 23a provoqué par la pression des ressorts et lorsque le mouvement se poursuit, ces soupapes restent fermées, les barres correspondantes continuant leurs courses.
Si la membrane 4 de la chambre 2 atteint sa position de fin de course vers la droite, les soupapes 17,18, 21 et 22 qui sont commandées par la membrane de la chambre 3 se trouvent encore dans la position représen- tée sur le dessin, tandis que maintenant les soupapes 19 et 24 sont ouvertes et les soupapes 20 et 23 actionnées par la membrane de la chambre 2 ou par la tige 5, sont fermées.
Puisque, comme décrit plus haut, les soupapes sont prêtes à être commandées des avant le début du mouvement de la membrane 4 de la chambre 3 ou dès avant la fin du mouvement de la membrane dans la chambre 2 ou puisque les soupapes ont déjà pris leur position définitive dans ce stade de fonctionnement, le liquide en écoulement, qui pénètre encore dans la chambre 2, charge déjà la membrane de la chambre 3. Le liquide ne Peut pourtantpas commencer à pénétrer dans la chambre 3, car le mouvement de la membrane de cette chambre est empêché- par le dispositif de freinage, à savoir le levier basculant 29,
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soumis à la tension du ressort 33.
C'est seulement lorsque la membrane de la chambre 3 a atteint sa position de fin de course vers la droite, que la pres- sion du liquide dans la conduite 10, pression agissant sur la membrane de la chambre 3, peut surmonter ce freinage et la membrane se déplace alors davan- tage dans le sens de la flèche 35, le levier basculant 29 se déplaçant alors au-delà de sa position médiane dans la position opposée à celle représentée sur le dessin et étant aidé, après avoir dépassé le point mort dans sa position médiane, dans son mouvement par la détente du ressort 33. Le mouvement de la membrane est ainsi aidé par la pression du liquide et en outre par le dispo- sitif d'avancement constitué simultanément par le levier basculant.
Lors du mouvement décrit de la membrane de la chambre 3 dans le sens de la flèche 35 et par suite de la tige 6, les soupapes 17, 13, 21 et 22 sont prêtes et ré- glées, la membrane de la chambre 2 étant immobile, de manière à ce que jus- qu'à la position médiane de la membrane de la chambre 3, les soupapes 17 et 22 soient fermées et les soupapes 13 et 21 ouvertes une fois dépassée la posi- tion moyenne. Même dans ce cas le membrane de la chambre 2, membrane qui est alors déjà soumise à la pression du liquide dans la conduite 9, grâce à la soupape ouverte 18, ne peut pas encore se déplacer vers la gauche, car la tige 5 est freinée par la position correspondante prise par le levier basculant 30 soumis à la tension du ressort.
Ce freinage n'est surmonté que lorsque la membrane a atteint dans la chambre 3 sa position de fin de course.
Sur la figure 2 on a représenté, plus en détail, le dispositif de freinage réuni à un dispositif d'avancement et relié à un contact. Le levier basculant 29 peut pivoter sur le support 31 et est entraîné par le mouvement de la tige 6, au moyen de la coulisse 32, dans le sens de la flèche 36, à l'encontre de l'action du ressort 33. Autour du point de basculement 37 du levier 29 peut simultanément basculer un autre levier 33 sur lequel est fixé le ressort 33. Le levier 33 se déplace entre deux doigts de contact 39 et 40 réunis à un dispositif enregistreur, par l'intermédiaire d'un relais non représenté, sur le dessin.
Le dispositif constitue ce qu'on appelle un mécanisme de rotation brusque avec déclenchement par basculement et le levier 38, qui, dans la position représentée, constitue un contact électrique avec le doigt 39, s'incline dans l'autre direction, lorsque l'on a très peu dépassé la position moyenne du'levier basculant 29 lors du déplacement de ce dernier dans le sens de la flèche 36, et établit un contact avec le doigt 40. De cette façon chaque changement de remplissage de la chambre de mesure peut être indiqué ou enregistré, par exemple 'par un compteur à commande électrique.
Sur les figures 3 et 4 on s représenté en coupes longitudinale et transversale un exemple pratique de réalisation. Dans le boîtier cylindrique la se trouvent les deux chambres de mesure 2a et 3a séparées par les membranes 4c et 4b . Le boitier est fermé des deux côtés par les couvercles 41 et 42. L'orifice d'entrée 7a du liquide est réuni d'une part, par les soupapes 7c et 18a et les conduites 8a et 9A aux deux chambres partielles de la chambre de mesure 2a ,et d'autre part, par les soupapes 20a et 19a et les conduites 10a et 11a , aux chambres partielles de la chambre de mesure 3a.
Il en est de même pour l'orifice de sortie 12a du liquide qui est relié, d'une part, par les soupapes 21a et 22a et les conduites 13a et 14a aux deux chambres partielles de la chambre de mesure 2a , et d'autre part, par les soupapes 23a et 24a et les conduites 15a et 16a aux deux chambres partielles de la chambre de mesure 3a. Les soupapes 17c, 18a, 22a et 21a qui sont ajoutées à la chambre de mesure 2a, sont actionnées par les poussoirs de soupapes 17d, 18b, 22b et 21b et leur commande est obtenue par les leviers à deux bras 43 et44, qui peuvent basculer sur les supports 26a et qui sont réunis à la tige 5a de la membrane 4b de l'autre chambre de mesure. Pour accoupler les leviers 43 et 44 à la tige 5a , les dits leviers s'engagent et sont guidés dans une fente 45 par l'intermédiaire d'un doigt d'entraînement 46 de la tige 5a.
Les leviers 43 et 44 sont placés à peu près dans le plan de symétrie du boîtier et, comme on le voit sur la figure 4, sont coudés dans la zone de la tige 5a. On reconnaît sur la figure 4, '! moquée seulement en trait interrompu, la paire de leviers qui vient d'être
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décrite, tandis que la paire identique de leviers, accouplée avec la tige 6a de l'autre membrane, est indiquée sur ce dessin en trait plein. Sur chacune des extrémités libres des leviers 43 et 44 est montée une barre 47 et 43 qui reçoit les extrémités de deux ressorts 33 symétriques par rapport à la paire de leviers.
Ces ressorts provoquent, lors du mouvement des membranes, le freinage déjà signalé entre une position de fin de course et la position médiane des membranes, tandis qu'ils accélèrent le mouvement des dites membranes une fois dépassée la position médiane et jusqu'à ce qu'elles atteignent l'autre position de fin de course.
L'une des membranes 4b est réunie à une autre tige 49 qui est guidée vers l'extérieur à travers le couvercle 42 et qui entraîne, par une crémaillère 50, un pignon 51 placé sur l'arbre d'entraînement 52 d'un compteur 53.
Le mode de fonctionnement de cet exemple de réalisation représenté sur les figures 3 et 4 est analogue à celui de l'exemple schématique représenté sur la figure 1.
La présente invention ne se limite pas aux deux formes de réalisation décrites et représentées précédemment à titre d'exemple, mais englobe au contraire tous les appareils de mesure de fluides en écoulement qui travaillent avec au moins deux chambres de mesure séparées par des organes de refoulement et dans lesquels l'introduction et l'évacuation du fluide de chaque chambre sont commandées par l'organe de refoulement de l'autre chambre.
REVENDICATIONS
1) Dispositif pour la mesure quantitative d'écoulements de flui- des au moyen d'éléments réversibles, tels que membranes, pistons ou organes analogues, qui refoulent des gaz ou des liquides, caractérisé par la prévision d'au moins deux chambres de mesure, dont chacune est divisée en deux chambres partielles par un organe de refoulement, chaque chambre partielle étant reliée d'une manière obturable à l'arrivée et au départ du fluide, les soupapes d'arrêt des conduits d'arrivée et de départ étant en communication avec des dispositifs de commande, les soupapes de chaque chambre de mesure étant actionnée par l'organe de refoulement de l'autre chambre de mesure, avec interposition des dispositifs de commande, des organes de freinage étant prévus qui,
lors du mouvement des organes de refoulement depuis leur position de fin de course jusqu'à leur position médiane, exercent une action de freinage sur ces organes de refoulement.
2) Dispositif selon la revendicationl, caractérisé en ce que les dispositifs de commande affectés à une chambre de mesure sont couplés à 1' élément de refoulement de l'autre chambre de mesure et vice versa à l'aide d'un doigt d'entraînement.
3) Dispositif selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'organe de freinage est calculé de telle façon que l'effort de freinage est seulement vaincu après que l'organe de refoulement de l'autre chambre a atteint sa position de fin de course.
4) Dispositif selon une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par un dispositif d'avancement pour les organes de refoulement, dispositif dont l'action, en s'ajoutant à celle du fluide, aide les organes de refoulement à se déplacer de leur position médiane à leur position de fin de course.
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