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La présente invention concerne un compteur à roue ( roue à ailettes, roue hélicoïdale, roue de turbine) destiné en particulier à des milieux.gazeux. Dans ce compteur l'angle que font le courant de fluide devant être mesuré et la roue à aubes, ainsi que la valeur de la section. de mesure, sont réglés automatiquement en fonction du débit,afin d' obtenir ainsi une relation, linéaire ou selon toute autre loi, entre le débit et la vitesse de rotatior., de la roue.
Dans son brevet belge 503.544 du 26 mai 1951, le demandeur à décrit un mode de réalisation d'un tel appareil, dans lequel on utilise pour atteindre ce résultat, une roue de mesure dont la position varie en fonction du débit, roue qui comporte des aubes disposées parallèlement à son axe et tordues autour de leurs lignes médianes longitudinales.
L' expérience a montré que, dans de tels compteurs, il se produisait certains écarts par rapport à l'indication théorique, dus à une déformation du diagramme des vitesses qui se produit dans la section de mesure lorsque ses bords sont relativement éloignés l'un de l'autre .
Ces compteurs connus comportent également le danger lorsque ils sont utilisés, que lors de discontinuités ou pulsations d' écoulement l' amortissement de la roue, extrêmement sensible, ne soit pas suffisant et que la roue prenne un mouvement saccadé, ce qui peut facilement le détériorer. Il n' est pas possible ici d' utiliser un amortisseur à air de grandes dimensions '''1 un amortisseur hydraulique, car le freinage ainsi imposé à la roue entraînerait des erreurs de mesure.
La présente invention élimine ces inconvénients. Elle consiste essentiellement en ce que le compteur est muni d'un organe de commande, indépendant de la roue, ( membrane, piston, cloche plongeuse ou appareil équivalent) qui est influencé par la chute active de pression à la section de mesure et qui règle, en même temps, la grandeur de la section de mesure et la variation de l'angle d' incidence du courant sur la roue de mesure.
Dans un compteur du genre décrit dans le brevet précité à aubes tordues autour de leur ligne médiane, on peut réaliser.la présente invention de préférence en entraînant par le dispositif de commande précité un appareil auxiliaire qui, en fonction du débit , à la fois, déplace en bloc la sectior de mesure le long des aubes de la roue et modifie 1' écartement des bords définissant la grandeur de la dite section, les éléments servant de supports à ces bords étant accouplés par des moyens de transmi ssi on.
Dans les compteurs utilisant une roue du type normal, à ailettes planes et radiales, l' invention peut être réalisée par exemple de la façon suivantes
L'organe de commande précité sert à la fois, d'une part à entraîner un appareil réglant la direction de jet gazeux, dont les organes directeurs servent également d'organes d' étranglement de la section de mesure, et d' autre part à entraîner un dispositif de réglage d'une charge variable imposée à l'organe de commande.
La description qui va suivre en regard du dessin annexé, donné à titre d' exmple non limitatif, fera oien comprendre comment l' invention peut être réalisée, les particularités qui ressortent tant du texte que du dessin faisant, bien entendu, partie de ladite invention.
Un exemple de réalisation de 1' invention, applique à un compteur du genre cité en premier lieu, est représenté en coupe schématique sur les figs. 1 et 2 dans deux positions de fonctionnement différentes.
Dans un boîtier 1, dont la face inférieure comporte une ouverture 2 du raccordement à 1, tubulure d' amenée 3 est montée sur la pointe 4 d'une colonne 5, de préfe@unce de hauteur réglable, la roue de mesure 6,
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dont 1' arbre 9) servant à 19 entraînement 'l- du mécanisme enregistreur, s'engage dans le support de pointe 11 fixé dans la face supérieure 10 de boîtier.
La chambre 12 , qui contient le mécanisme d' entraînement 7-8 est protégée par un carter cylindrique 13o Le mécanisme totalisateur, non représente, est supposé placé, à 1' extérieur, sur le boîtier. il peut être constitué d'une manière quelconque connue, et ne fait d'ailleurs pas -partie de 1' invention.
La roue de mesure a la forme d'une roue de turbine, comportant une couronne d'aubes 14 dirigées vers le bas et présentant une torsion
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autour de leur ligne n±dim;o Un cylindre 15, de meise axe que 11 arb+1 9 et la colonne 5 , et mobile dans le sens de cet axe, forme avec son bord supérieur 16 le bord inférieur de la section de mesure, tandis que son bord inférieur 17 est relié, de fagon étanche, à la paroi du boîtier 1 par une membrane 18 très mobile.
De plus, des supports 19 dirigés vers le intérieur, sont prévus sur le bord inférieur du cyl¯ndre 15. Ces .supports attaquent les
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leviers 22 aux points 21, par -. intermédiaire des leviers 20, ces le- viers 22 étant articulés en 23 à la colonne 5. Les extrémités externes 24 de ces leviers 22 sont articulées à des tiges25, elles-mêmes arti-
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culées au point 2±-à un anneau circulaire 2in Cet anneau 27 constitue, par son bord externe 28, le bord supérieur de la section de me sure. Son ouverture centrale 29 est obturée vers l'intérieur de la roue, par une membrane 30 également très mobile, dont la partie centrale est fixée de façon étanche sur la colonne 5.
Les mobilités relatives du cylindre 15 et de l'anneau 27 sont définies de façon univoque par la disposition des points d' articulation 21 et 24. Il correspond donc à chaque position du levier oscillant 23 à une position bien définie en hauteur du cylindre 15, c'est-à-dire une position bien définie de son bord supérieur 16 par rapport à la
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couronne d'aubes 14. En meias temps, à chaque position du levier oscillant 22 correspond également une position bien définie er hauteur de l'anneau 27. La distance des deux bords 16 et 28 de la section de mesure est définie par le rapport des distances des points d'articulation 21 et 24 au point d' articulation 23.
Il existe alors, à tout moment, entre la position en hauteur du bord supérieur 16 du cylindre et sa distance de l'anneau
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27, c'est-à-dire du bord supérieur 28 de la sectiac de mesure, une correspondaitoe univoque.
= e courant gazeux, arrivant par 1<- tu lure 3 et sortant par la tu ?oelua - 31, subit un étranglement dans 1. " motion de mesure, a'esta entre les bords 16 et 28, ce qui crée une différence de pression de part 3t d'autre de l' étranglement. Cette différence de pression agit sur les deux membranes 18 et 30, et exerce une poussée verticale ascendante sur tout le système mobile avec ses membranes de commande.
Le poids du système s' oppose à cette poussée, il est choisi de fagon à la compenser.
Si le débit et par conséquent la différence de pression sur les
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deux faces de la section de mesure croit, 1* poussée croit aussi, 1' éctui- libre précédent entre le poids et la pour 3ée est rompu, et tout le systène
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mobile à membranes est soulevé jusqu'à ce que la section de mesure atteigie une dimension telle que la poussée créée par la. différence de pression
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soit de nouveau compensée par le poids du système mobile, Dans cette opération, la section de assure s'est déplacée par rapport aux aubes 14, et le courant gazeux sortant de la section de mesure frappe les aubes dans une zone autre que la précédente.
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Si la torsion des aubes 14 est alors choisie de sorte que la variation de l'angle d' attaque corresponde à la variation du débit, la vitesse de cotation de la roue de mesure est¯proportionnelle au débit, pour toute position de la section de mesure, ce qui résulte immédiate- ment des considérations suiv@@@es.
Le poids constmt . @@vstème à membranes 18 et 30, mobile verti- calement, entraîne la constance de la chute active de pression à le. section de mesure, et du mens coup la constance de la vitesse de sortie, Le dé- placement de la section de mesure et la variation de ses dimensions sont fonction du débito Si maintenant la tangente de l'angle d' inci- dence est,-dans toute position, proportionnelle au débit, il apparaît alors clairement sans autres explications, que la vitesse de rotation de la roue doit être une fonction linéaire du débit.
Ces considérations sont valables aux basses pressions , Afin qu'elles restent exactes pour toutes les pressions de service; il faut veiller à ce que la vitesse de sortie reste constante. Mais puis- que cette vitesse de .sortie dépend du rapport entre la,chute active de pression et le poids spécifique du gaz, et par conséquent des variations de ce rapport, il faut maintenir ce rapport invariable.
@ Selon une autre particularité de 1' invention, on obtient ce résultat en donnant à la charge le système mobole à membranes, donc à la chute active de pression à la section .de mesure,une loi ci variation linéaire en fonction du poids spécifique du gaz.
Dans la réalisation représentée sur les figs.l et 2, il est prévu à cet effet au moins une membrane auxiliaire 32, soumise sur une face à la pression de service dans le bottier, et sur son autre face à la pression atmosphérique. La force qui tend à déplacer cette membrane ( ou ces membranes) est transmise par une tringle 33 au levier 35 articu- lé en 34, et ensuite par la tringle 36 au levier oscillant 22.
Pour des pressions de service relativement élevées, les varia- tions de la pression atmosphérique sont sans influence. Par contre , pour les basses pressions,par exemple celles des réseaux de gaz urbains, l' influence de la pression atmosphérique sur l' indication du débit est plus grande. On peut alors tenir compte simplement de la pression atmosphérique en utilisant, au lieu d'une membrane auxiliaire 32 jouant le rôle de manomètre, une ou plusieurs capsules barométriques. La charge du système mobile à membrane 18-30 est fonction de la pression atmosphé- ri que, et lesvariationsde cette pression sont compensées . On peut évidemment aussi disposer la ou les capsules barométriques entièrement à l'intérieur du boîtier 1, c'est alors de la pression absolue ( p = p + ba ) que l'on tient compte.
La figo 3 représente un exemple de réalisation de l'invention adaptée à un compteur du deuxième type cité. Dans la mesure où les dispositions de cette figure correspondent à celles des figs. 1 ou 2, les diverses parties portent les mêmes références.
Dans le boîtier 1;se trouve un récipient 37 suspendu à une cloison 39 fixée en 38 de açon étanche aux parois 1 du bottier . L' ouverture supérieure du récipient 37 est fermée par une membrane 18, dont le centre est renforcé par un plateau 40. Le plateau 40 porte une tige 41, mobile longitudinalement entre les guides 42 et 43.
Le mouvement du plateau 40 est transmis par les tiges 44 et par les manivelles 45 à des surfaces directrices inclinables 46. Ces surfaces directrices sont, comme le montre la figo 4 en représentation latérale agrandie, disposées chacune dans un évent 47, lui-même fixé dans une ouverture correspondante du plancher 39, par une bride 48.
Un certain nombre de ces évents à surfaces directrices inclinables sont disposées en
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cercle autour du centre de la cloison 39 Sur cette cloison se trouve la pointe de montage de l'arbre 9 de la roue à aubes 6, dont les aubes radiales sont placées devant lesouvertures des évents 47.La roue de mesure 6 est entourée, sur toute la hauteur de ses aubes, d'un cylindre
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49 dirigeant 1' écoulemento Du côté de la tubulure d' amenée 3 , le ga? pénètre dans le boîtier 1 en-dessous de la cloison 3g ; du côté de la tu -1-iire de sortie 31 le gaz sort du boitier 1 au-dessus de la cloison o i - ,-;;
conduite 50 transmet la pression de sortie au récipient 37, de sort que la chute activa de pression à la section de mesure agit sur la membrane 18 et par là sur tout le système, mobile avec elle.
Ici, le poids du système mobile à membrane 18 et la poussée
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verticale agissent dans le même sens. Il n' existe donc eaIJu.""'" zozo de rappel s' opposant à la poussée, et Qui son état d'équilibre à la membrane 18.Il faut donc créer une telle force de rappel, On y parvient,selon
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ulle-partioâlariti de cet exemple de réalisatiôneen compensant avec excès le poids du système mobile à. membrane de commande 18 par un contrepoids disposé sur un levier à deux bras, le surplus de poids produisant la force de rappel désirée.
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e ...:;erfectionne:
r#nt est représenté à la partie inférieure de la fig. 3. -r la tige 41 est articulée en 51 une tige 52 qui s' articule elle-même en 53 à un levier à deux bras 54,55, articulé en 560 Le bras 55 de ce levier a la forme d' un secteur et fournit à la fois
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la force de compensation et la force de rappel du système mobile à mem- brane.
Dans l'exemple de réalisation des figures 1 et 2 , la vitesse à la sortie de la se ¯on de mesure était constante en grandeur et direct! en de sorte que la candi,-ion posée plus .haut, de porportionnalité entre la tangente de l'angle d'incidence et le débit était réalisée automatiquement par la torsion correspondante des aubes de la roue. Dans la disposition de la figo 3 il faut par contre,pour remplir la condition , puisque -les aubes planes de la roue possèdent partout la mené orientation,modifier en même temps la direction du flux et sa vitesse, afin que la vitesse de la roue rete toujours proportionnelle à. la tangente de l' angle d'@ attaque.
Afin que le système mobile à membrane 18 règle toujours l' angle d'orientation du dispositif directeur, de sorte que cette condition soit remplie-;. il faut que le contrepoids 55 varie en même temps que le débit, de telle sorte que la vitesse d' écoulement dans la section de mesure corresponde à la variation de la tangente de l'angle d' attaque.
@ A cette fin, le oras de levier 55 en forme de secteur comporte une série de chevilles de longueurs différentes, perpendiculaires au secteur Ces chevilles coopèrent avec une série correspondantes de charges
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58 , qui inilénenda.:IlJD)3nt l'une de l'autre et indépendamment du levier 55 peuvent osciller autour de son point d' articulation 56, et dont les extrémités libres reposent sur un support commun 59, masses qui sont soulevées successivement par les chevilles 57 lorsque le secteur oscille.
La figure 5 montre,tournée de 90 , la disposition des éléments de ce dispositif.
Dans le mode de réalisation de la fige 3 , le mécanisme enregis-
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treur, non représenté, est supposé monté à 1'* extérieur sur le bo..1er, par exemple à l' intérieur d'un capot 61 fermé par une glace 60. Cette disposition, usuelle dans d' autres types de compteurs, ne fp:. .-#.... tie de l' invention; elle n' est mentionnée ici que pour compléter la description .
Les exemples de réalisation indiqués montrent bien que la trésente invention atteint le résultat visé en permettant de prév@@r
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un amortissement aussi puissant que l'on veut du système mobile à mem- branes, parce que la rotation de la roue n' est modifiée en aucune façon par un tel amortissements Ces exemples montrent immédiatement, que la commande des diverses variables ne nécessite que de très faibles for- ces de rappel; de sorte que les compteurs conformes à l'invention ne provoquent qu'une faible chute de pression, et possèdent, par la, même une portée de mesure et une gamme d' utilisation supérieures à celle des compteursà roue de typesconnus.
Enfin, les exemples de réalisation décrits montrent que, selon la présente invention, la section de mesure demeure relativement petite, même aux grands débits si petite même que des courants tranversaux,sen- sibles dans les appareils antérieurs, et qui pourraient conduire à des distorsions du diagramme d' écoulement telles que celles mentionnées plus haut, ne se produisent plus.
La réalisation de l'invention n'est évidemment pas liée aux exemples de réalisation représentés et décrits,mais elle est susceptible des modifications les plus variées.C'est ainsi que l'on peut modifier la disposition du système mobile à membranes, par exemple de façon que le courant soit dirigé de l'extérieur vers 1' intérieur , la roue ( roue à ailettes, tambour à ailettes, etc.)étant alors disposée à l'intérieur du système.
De plus, on peut aussi ,par exemple dans les réalisations des figo 1 et 2 ,prévoir une variabilité de la charge du système mobile à membranes, variabilité permettant de réduire la torsion des aubes autour de leur ligne médiane.