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Diviseur de flux.
L'invention concerne les diviseurs de flux et vise à améliorer ceux-ci de façon que la précision de la mesure soit soustraite à l'influence de la pression statique dans la con- duite principale, c'est-à-dire que le diviseur de flux puisse dériver de la conduite principale, indépendamment de la pres- sion statique dans celle-ci, un flux partiel, proportionnel au débit dans la conduite principale.
Deux exemples d'exécution de l'invention sont représen- tés dans les dessins annexés, dans lesquels:
La figure 1 est un premier exemple de dérivation en coupe longitudinale et axiale.
Les figures 2 et 3 montrent une modification par rapport
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à la figure l, également en coupe verticale et longitudinale.
La figure 4 montre un deuxième exemple d'exécution, tou- jours en coupe verticale et longitudinale.
Dans le premier exemple d'exécution (figure 1), le boî- tier du diviseur de flux se compose de deux parties 1 et 2-et est divisé par la membrane 3 en deux chambres 4 et 5 reliées par les canaux 6 et 7 à la conduite principale, au niveau du diaphragme ou analogue. L'obturateur de soupape est désigné par 8. Dans un forage 9 de la partie 1 estengagé un bouchon
10 qui porte à son extrémité supérieure le siège de soupape 11 et est muni lui-même d'un forage 12 reliant la chambre 4 à ,l'espace 13 formé par la partie inférieure du forage 9 et re- lié lui-même par un canal 14 à l'appareil de mesure, de pré- férence un compteur à gaz. Au-dessous de la chambre 13 est situé un espace 15 obturé par un bouchon 16 et relié d'une part, par un forage 17, à la chambre 4 et d'autre part, par un forage--18, à l'espace 13.
Dans le forage 18 coulisse un piston oblong 19 dont le joint étanche peut être assuré de façon complémentaire par une garniture à lèvres 20 ou système ana- logue et dont la partie supérieure porte, dans une cuvette 21, de la façon qui ressort du dessin, un obturateur de soupape 22.
Le siège de soupape correspondant à cet obturateur est cons- titué par la surface enbout inférieure du bouchon 10. Dans des forages 24 du bouchon 10 sont insérés de petits ressorts hélicoïdaux 25 qui tendent à écarter l'obturateur de soupape'
22 de son siège 23. La section du forage 18 est légèrement inférieure à celle du forage 12.
Lorsqutune pression statique élevée règne dans la conduite -.principale dont il s'agit de mesurer le débit, et que, cette conduite étant parcourue par un flux, la pression différentielle au niveau du diaphragme ou analogue provoque l'ouverture de la soupape de division de flux 8, 11, cette dernière est soumi- se, dans les exécutions connues, à une aspiration qui attire
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l'obturateur 8 et la membrane 3 contre le siège de soupape 11 et réduit d'autant la valeur de mesure indiques. Ici', pour éliminer cet inconvénient, on soumet le courant partiel en aval de la soupape de division à une pression de retenue. Ceci est réalisé par la soupape 22, 23, dénommée dans la suite soupape.de pression do retenue.
En effet, lorsque la pression, croit en 4, elle croît également en 15 par l'intermédiaire de 17. Comme il n'existe en 13 que la faible pression d'amont de l'instrument de mesure, le piston 19 est refoulé vers le haut et, de ce fait, l'obturateur 22 pressé sur son siège 23, cela avec une pression qui, en négligeant ici la pression différentielle au niveau du diaphragme ou analogue, est pro- portionnelle à la pression statique dans la conduite princi- pale. Etant donné que la section du piston 19 est inférieure à la section effective de la soupape 22, 23, la force qui tend à fermer cette soupape est inférieure à la force que le courant dérivé venant de 12, doit exercer pour ouvrir cette même soupape.
En choisissant convenablement le rapport des sections de 19 et de 12, on peut obtenir pour chaque pression élevée une faible chute de pression et donc une aspiration peu importante, de sorte que le résultat de la mesure ne sera pas affecté. Lorsque la pression statique dans la conduite principale baisse notablement, par exemple jusque deux ou jus- que une atm. eff., la vitesse d'écoulement au niveau de la soupape de division de flux 8, 11 baisse au-dessous de la vi- tesse du son, et la soupape de retenue 22, 23 doit être ren- due inopérante. Ceci est réalisé grâce aux faibles ressorts 25 qui sont à même d'écarter l'obturateur 22 de son siège 23 avec une force telle qu'ils surmontent l'effort exercé par le piston 19, lequel est peu important en raison de la pres- sion statique réduite en 15.
D'autre part, l'effort exercé par les ressorts 25 est si réduit qu'il peut être négligé aux pressions statiques élevées, de sorte que la pression de re- tenue est, dans ce cas également, toujours sensiblement pro- @ portionnelle à la pression dans la conduite principale et
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s'élève par exemple 9 atm. efff @@@@on pour 100 atm. eff. et à 9,5 atm. eff.environ pour 10 atm. eff .
La figure 2 montre une modification de l'exemple d'exé- cution décrit ci-dessus. Dans cette variante, l'effort de fer- meture de la soupape de retenue 22, 23 est produit par un soufflet élastique. Toutefois, comme il n'est guère possible d'exécuter des soufflets élastiques aussi petits que ceux re- @ quis ici, on monte en opposition un grand soufflet 30 et un petit soufflet 31. Le canal 17 débouche d'en bas dans les deux souffletsqui communiquent entre eux. Il s'ensuit que la pression en amont de la soupape ce± division 8, 11 tend à pro- duire l'extension des soufflets.
Ces derniers sont situés dans un espace 32 qui correspond à la chambre 13, dans lequel débouche le canal 12 et d'où part le canal 14 vers l'instru- ment de mesure. Ainsi, la.face extérieure des sifflets est soumise à la pression, sensiblement constante,qui règne en aval de la soupape de retenue 22, 23. Le soufflet 31 est muni d'une butée 33'dont la hauteur peut .être réglée à partir de .l'extérieur au moyen d'une vis 34, comme, représenté dans les dessins.*Au point de raccordement des deux soufflets est pré- vue une plaque 35 reliée par des jambes 36 à la cuvette 37 qui reçoit l'obturateur 22.
L'indice 38 désigne des bossages destinés à guider les jambes 36. On voit que lorsque la pres- sion venant de 17 s'accroît dans l'espace délimité par les soufflets, l'effort axial qui se manifeste au soufflet 30 et qui n'est que partiellement neutralisé par l'effort axial qui influence le soufflet 31, applique l'obturateur 22 plus fortement contre son siège 33,. provoquant ainsi une élévation 'de la pression de retenues '
Dans la variante selon la figure 3, les soufflets sont remplacéspar un tube de Bourdon 40 soumis intérieurement à la pression avant de la soupape de;division de flux et, ex- térieurement, à la pression existant en aval de la soupape de
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retenue.
Le tube de Bourdon 40 est muni à son extrémité supé- rieure d'une coupelle 41 dans laquelle pénètre une pointe conique 43, solidaire de la cuvette 42 qui reçoit l'obtura- teur 22. Cette cuvette est guidée à l'aide d'ailettes 44, de lA.façon indiquée dans la figure. Pour permettre le réglage du tube 40, celui-ci est engagé par son extrémité inférieure dans un bouchon 45 se vissant dans le boîtier et muni d'une gorge 46 d'une largeur telle que cette gorge communique tou- jours avec le canal 17 dans les limites dé la course de vis- sage du bouchon 45. Un canal 47 relie la gorge 46 à l'espace intérieur du tube de Bourdon, de sorte que le fluide parvient dans l'intérieur du tube de Bourdon par le trajet 17, 46, 47 et s'efforce à étendre celui-ci.
Sous les autres rapports l'exposé relatif à l'exécution de la figure 2 s'applique ici également.
Dans la variante selon la figure 2, comme dans celle de la figure 3, on peut utiliser des ressorts 25 selon la figure 1. Dans le second exemple (figure 4) le siège de la soupape de divisioi de'flux et l'obturateur de la soupape de retenue forment une seule pièce et sont mobiles dans le sens axial, avec ceci que cette pièce mobile est guidée à joint hermétique entre la chambre située en amont de la soupape di- viseuse de flux et la chambre qui se trouve en aval de la sou- pape de retenue. Le siège de la soupape diviseuse, désigné par 51 est muni à sa partie inférieure d'un évasement 52 qui forme l'obturateur de la soupape de retenue.
Le siège de cette dernière soupape est constitué par un bouchon à vis 53 qui se visse dans une bride 55 qui obture la partie inférieure du bottier et qui est garanti contre les fuites et contre toute rotation inopportune, par un contre-bouchon 56 à disque d'é- tanchéité 57. La pièce 51, 52 se déplace dans un forage 58 dont le diamètre est inférieur à celui de l'obturateur 52.
Cette pièce est guidée à l'aide de saillies 59 solidaires du
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boîtier 51,,ainsi qu'au moyen d'un épaulement 60 solidaire de cette pièce. Celle-ci est en outre entourée d'une membrane de garhiture 61 qui isole hermétiquement la chambre 4, située en amont de la soupape diviseuse, vis-à-vis de la chambre 62, située en a val de la soupape de retenue 52, 53. La pression en 4 étant supérieure à celle en 62, la membrane de garniture demeure appliquée axialement contre l'épaulement 60. Par con- séquent, la pression existant dans le forage 58 agit sur la pièce 51, 52.
A cette dernière pièce 51, 52 est fixée une plaque 63 contre laquelle s'appuient des ressorts 25 qui, tout comme dans le premier exemple, maintiennent la soupape de re- tenue ouverte lorsque la pression statique dans la conduite principale est réduite.
Lorsque, la conduite principale étant parcourue par un flux, la soupape diviseuse 8, 51 s'ouvre, et vu que la soupape de retenue 52,53 est encore fermée, il s'établit dans le creux de la pièce 51, 52, et donc sous l'obturateur 52, la même pres- sion qu'en 4, pression qui agit également sur la pièce 51, 52, . mais dans le sens opposé, avec toute la section de l'orifice 58. Comme la section de 52 est supérieure à la section de 58, la pièce-51, 52 s'élève et ouvre la soupape de retenue, cela d'une quantité telle que la pression dans le creux de 51, 52, c'est-à-dire, la pression de retenue, compense la pression en
4. Il stensuit que, quelle que soit la pression statique, ces deux pressions sont inversement proportionnelles aux surfaces sur lesquelles elles agissent.
Donc, dans cette exécution éga- lement, la pression de retenue croît en substance proportion- nellement à la pression statique dans la conduite principale.
Un avantage particulier de cette construction réside en ce que l'on peut régler le siège de soupape 53 à partir de l'exté- rieur et en ce que la pièce 51, 52 est mobile axialement, de sorte que la soupape diviseuse s'ouvre facilement.
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Flow divider.
The invention relates to flow dividers and aims to improve them so that the accuracy of the measurement is subtracted from the influence of the static pressure in the main duct, that is to say the divider flow can derive from the main pipe, independently of the static pressure in the latter, a partial flow, proportional to the flow in the main pipe.
Two exemplary embodiments of the invention are shown in the accompanying drawings, in which:
FIG. 1 is a first example of a derivation in longitudinal and axial section.
Figures 2 and 3 show a modification from
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in Figure l, also in vertical and longitudinal section.
FIG. 4 shows a second exemplary embodiment, still in vertical and longitudinal section.
In the first example of execution (figure 1), the housing of the flow divider consists of two parts 1 and 2 - and is divided by the membrane 3 into two chambers 4 and 5 connected by the channels 6 and 7 to the main pipe, at the diaphragm or the like. The valve shutter is designated by 8. In a borehole 9 of part 1 is engaged a plug
10 which carries at its upper end the valve seat 11 and is itself provided with a bore 12 connecting the chamber 4 to the space 13 formed by the lower part of the bore 9 and itself connected by a channel 14 to the measuring device, preferably a gas meter. Below the chamber 13 is located a space 15 closed by a plug 16 and connected on the one hand, by a borehole 17, to the chamber 4 and, on the other hand, by a borehole - 18, to the space 13.
In the borehole 18 slides an oblong piston 19, the tight seal of which can be provided in a complementary manner by a lip seal 20 or similar system and the upper part of which carries, in a bowl 21, as shown in the drawing, a valve plug 22.
The valve seat corresponding to this shutter is formed by the lower end surface of the plug 10. In holes 24 of the plug 10 are inserted small helical springs 25 which tend to move the valve plug apart.
22 of its seat 23. The section of borehole 18 is slightly smaller than that of borehole 12.
When a high static pressure prevails in the main pipe whose flow rate is to be measured, and when this pipe is traversed by a flow, the differential pressure at the diaphragm or the like causes the opening of the dividing valve of flux 8, 11, the latter is subjected, in known embodiments, to a suction which attracts
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the shutter 8 and the diaphragm 3 against the valve seat 11 and reduces the indicated measured value accordingly. Here, to eliminate this disadvantage, the partial stream downstream of the dividing valve is subjected to a back pressure. This is achieved by valve 22, 23, hereinafter referred to as a back pressure valve.
In fact, when the pressure increases in 4, it also increases in 15 by means of 17. As there is only the low upstream pressure of the measuring instrument in 13, the piston 19 is forced back towards the top and, therefore, the shutter 22 pressed on its seat 23, this with a pressure which, neglecting here the differential pressure at the diaphragm or the like, is proportional to the static pressure in the main pipe. blade. Since the section of the piston 19 is less than the effective section of the valve 22, 23, the force which tends to close this valve is less than the force which the bypass current coming from 12, must exert to open this same valve.
By suitably choosing the ratio of the sections of 19 and 12, it is possible to obtain for each high pressure a small pressure drop and therefore a small suction, so that the result of the measurement will not be affected. When the static pressure in the main line drops significantly, for example to two or down to one atm. eff., the flow velocity at the flow dividing valve 8, 11 drops below the velocity of sound, and the check valve 22, 23 must be rendered inoperative. This is achieved thanks to the weak springs 25 which are able to move the shutter 22 away from its seat 23 with a force such that they overcome the force exerted by the piston 19, which is not very important due to the pressure. static pressure reduced by 15.
On the other hand, the force exerted by the springs 25 is so small that it can be neglected at high static pressures, so that the retaining pressure is in this case also always substantially proportional to the pressure. the pressure in the main line and
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rises for example 9 atm. efff @@@@ on for 100 atm. eff. and at 9.5 atm. eff. approximately for 10 atm. eff.
Figure 2 shows a modification of the exemplary embodiment described above. In this variant, the force for closing the check valve 22, 23 is produced by an elastic bellows. However, as it is hardly possible to produce elastic bellows as small as those required here, a large bellows 30 and a small bellows 31 are mounted in opposition. The channel 17 opens out from below into both. bellows that communicate with each other. It follows that the pressure upstream of the valve this ± division 8, 11 tends to produce the extension of the bellows.
The latter are located in a space 32 which corresponds to chamber 13, into which the channel 12 opens and from which the channel 14 leaves towards the measuring instrument. Thus, the outer face of the whistles is subjected to the pressure, substantially constant, which prevails downstream of the check valve 22, 23. The bellows 31 is provided with a stop 33 ', the height of which can be adjusted from from the outside by means of a screw 34, as shown in the drawings. At the point of connection of the two bellows is provided a plate 35 connected by legs 36 to the bowl 37 which receives the shutter 22 .
The index 38 designates bosses intended to guide the legs 36. It can be seen that when the pressure coming from 17 increases in the space delimited by the bellows, the axial force which manifests itself at the bellows 30 and which no longer exists. 'is that partially neutralized by the axial force which influences the bellows 31, applies the shutter 22 more strongly against its seat 33 ,. thus causing an increase in the 'retention pressure'
In the variant according to FIG. 3, the bellows are replaced by a Bourdon tube 40 subjected internally to the pressure before the flow dividing valve and, externally, to the pressure existing downstream of the flow valve.
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detention.
The Bourdon tube 40 is provided at its upper end with a cup 41 into which penetrates a conical point 43, integral with the bowl 42 which receives the stopper 22. This bowl is guided with the aid of fins 44, in the way shown in the figure. To allow adjustment of the tube 40, the latter is engaged by its lower end in a stopper 45 which is screwed into the housing and provided with a groove 46 of a width such that this groove always communicates with the channel 17 in the housing. the limits of the screw stroke of the plug 45. A channel 47 connects the groove 46 to the interior space of the Bourdon tube, so that the fluid reaches the interior of the Bourdon tube via the path 17, 46 , 47 and is working to expand it.
In other respects, the description relating to the execution of FIG. 2 also applies here.
In the variant according to figure 2, as in that of figure 3, it is possible to use springs 25 according to figure 1. In the second example (figure 4) the seat of the flow divider valve and the flow shutter. the check valve form a single piece and are movable in the axial direction, with this that this movable part is guided with a hermetic seal between the chamber situated upstream of the flow divider valve and the chamber situated downstream of the valve. the check valve. The seat of the divider valve, designated by 51 is provided at its lower part with a flare 52 which forms the shutter of the check valve.
The seat of the latter valve is constituted by a screw cap 53 which is screwed into a flange 55 which closes the lower part of the casing and which is guaranteed against leaks and against any untimely rotation, by a counter-cap 56 with a disc of The seal 57. The part 51, 52 moves in a borehole 58, the diameter of which is smaller than that of the shutter 52.
This part is guided using projections 59 integral with the
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housing 51, as well as by means of a shoulder 60 integral with this part. This is also surrounded by a garhiture membrane 61 which hermetically isolates the chamber 4, located upstream of the divider valve, vis-à-vis the chamber 62, located downstream of the check valve 52, 53. The pressure at 4 being greater than that at 62, the packing membrane remains applied axially against the shoulder 60. Consequently, the pressure existing in the borehole 58 acts on the part 51, 52.
Attached to this last part 51, 52 is a plate 63 against which springs 25 bear which, as in the first example, keep the check valve open when the static pressure in the main line is reduced.
When, the main pipe being traversed by a flow, the divider valve 8, 51 opens, and since the check valve 52,53 is still closed, it settles in the hollow of the part 51, 52, and therefore under the shutter 52, the same pressure as in 4, pressure which also acts on the part 51, 52,. but in the opposite direction, with the whole section of the orifice 58. As the section of 52 is greater than the section of 58, the part-51, 52 rises and opens the check valve, this by an amount such that the pressure in the trough of 51, 52, that is, the back pressure, compensates for the pressure in
4. It is assumed that, whatever the static pressure, these two pressures are inversely proportional to the surfaces on which they act.
Thus, in this embodiment as well, the back pressure increases substantially in proportion to the static pressure in the main line.
A particular advantage of this construction is that the valve seat 53 can be adjusted from the outside and that the part 51, 52 is axially movable so that the divider valve opens. easily.