Compteur à moulinet
Le brevet principal a pour objet un compteur du type à moulinet pour la mesure des volumes de fluide écoulés dans un circuit de distribution, comprenant, d'une part, une enveloppe tubulaire, limitée intérieurement par une surface cylindrique, et dans laquelle est disposé, du côté de l'arrivée du fluide dont on veut mesurer le débit volumique, un stabilisateur à palettes hélicoïdales fixes, destiné à imprimer au fluide qui le traverse un mouvement de rotation dans une direction fixe par rapport à l'axe général du compteur, quel que soit le débit de ce fluide et, d'autre part, un organe de mesure comprenant un moulinet monté à rotation libre autour de l'axe général du compteur à la suite dudit stabilisateur, l'axe de ce moulinet entraînant un compte-tours pour l'enregistrement du débit volumique du fluide traversant le compteur,
caractérisé par le fait que le moulinet est constitué par une turbine à ailettes conformées de façon à pouvoir dévier le fluide de la trajectoire qui lui a été imposée par le stabilisateur et recueillir ainsi une puissance aux dépens de ce fluide, ladite turbine étant en outre assujettie à un dispositif régulateur comprenant un organe de freinage destiné à créer un couple résistant variable sur la turbine, et un organe placé à l'arrière de ladite turbine pour détecter la vitesse de rotation résiduelle du fluide à la sortie de cette turbine, et régler la variation du couple résistant de l'organe de freinage en fonction de ladite vitesse de rotation résiduelle du fluide pour ramener et maintenir constamment cette vitesse à une valeur nulle,
de façon que le compteur fonctionne dans les conditions de rendement maximum de la turbine pour lesquelles la vitesse de rotation de celle-ci est proportionnelle au débit volumique du fluide traversant le compteur.
Lorsque le fluide sort du moulinet à une vitesse de rotation résiduelle nulle, la puissance recueillie par le moulinet aux dépens du fluide qui le traverse est maximum. Dans ces conditions, le rendement du moulinet, c'est-à-dire le quotient de la puissance recueillie sur son axe par la puissance initiale du fluide du fait de la force vive de celui-ci à l'entrée dudit moulinet, est maximum. Dans les conditions de rendement maximum du moulinet, la vitesse de rotation de celui-ci est proportionnelle au débit volumique du fluide qui traverse le compteur, et le compte-tours entraîné par l'axe du moulinet peut alors intégrer le débit de fluide par rapport au temps et indiquer directement les volumes de fluide écoulés.
La présente invention concerne un perfectionnement au compteur de ce type, portant essentiellement sur le dispositif régulateur et permettant, entre autres avantages, d'élargir les limites d'utilisation du compteur aux faibles débits.
La présente invention a pour objet un compteur du type à moulinet pour la mesure de fluides écoulés dans un circuit de distribution, comprenant, d'une part, une enveloppe tubulaire, limitée intérieurement par une surface cylindrique et dans laquelle est disposé, du côté de l'arrivée du fluide dont on veut mesurer le débit volumique, un stabilisateur à palettes hélicoïdales, destiné à imprimer au fluide qui le traverse un mouvement de rotation autour de l'axe général du compteur et, d'autre part, un organe de mesure comprenant un moulinet monté à rotation libre autour de l'axe général du compteur à la suite dudit stabilisateur, l'axe de ce moulinet entraînant un compte-tours pour l'enregistrement du débit vo ludique du fluide traversant le compteur,
ledit moulinet étant constitué par une turbine à ailettes conformées de façon à pouvoir dévier le fluide de la trajectoire qui lui a été imposée par le stabilisateur et recueillir ainsi une puissance importante aux dépens de ce fluide, ladite turbine étant en outre assu jettie à un dispositif régulateur comprenant un organe détecteur placé à l'arrière de ladite turbine pour détecter la vitesse de rotation résiduelle du fluide à la sortie de la turbine, ledit dispositif régulateur agissant sur la turbine pour ramener et maintenir constamment la vitesse de rotation résiduelle du fluide à la sortie de la turbine à une valeur nulle, de façon que-le compteur fonctionne dans les conditions de rendement maximum de la turbine, pour lesquelles la vitesse de rotation de celle-ci est proportionnelle au débit volumique du fluide traversant le compteur.
Ce compteur est caractérisé en ce que ledit dispositif régulateur comprend un organe de réglage commandé par cet organe détecteur et agissant directement sur le fluide à l'entrée de la turbine pour modifier sa vitesse de rotation en fonction de la vitesse de rotation résiduelle du fluide à la sortie de cette turbine, de façon à ramener constamment cette vitesse de rotation résiduelle à une valeur nulle, sans faire varier le débit du fluide qui traverse le compteur.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'objet de l'invention.
Le compteur, tel qu'il est représenté au dessin, comprend une enveloppe généralement cylindrique 1, à l'intérieur de laquelle est monté un stabilisateur 2 à palettes mobiles 2a montées à pivotement entre l'enveloppe 1 et un carter central 3, au niveau de renflements la, 3a, prévus pour permettre le débattement des dites palettes ; le carter est maintenu en place par des pattes 3b soudées à la paroi intérieure de l'enveloppe 1. A la suite du stabilisateur est placé un moulinet constitué par une turbine axiale à action pure 4 composée d'un moyeu 4a, d'un flasque 4b et d'ailettes 4c portées par ledit moyeu et remplissant tout l'espace libre entre ce moyeu et l'enveloppe, au jeu mécanique près.
L'axe 5 de la turbine tourne dans deux paliers 6, 7 ménagés respectivement dans la paroi arrière et dans la paroi avant du carter 3, et entraîne, par l'intermédiaire d'un système à vis 8 et roue dentée 9, l'axe 10 d'un compte-tours qui tourne dans des paliers 11, 12 portés respectivement par le carter 3 et par l'enveloppe 1.
Le dispositif régulateur comporte une girouette 13 composée d'un moyeu 13a, d'un flasque 13objet d'ailettes radiales planes 13c, servant d'organe détecteur de la vitesse de rotation du fluide à la sortie de la turbine 4; l'axe 14 de la girouette tourne dans des paliers 15, 16 prévus respectivement dans la paroi avant et dans la paroi arrière du carter 17, maintenu en place par des pattes 17a soudées à la paroi intérieure de l'enveloppe 1 ; cet axe porte une vis sans fin 18 entraînant une roue dentée 19 calée sur un levier coudé 20 tourillonnant dans deux paliers 21, 22 portés respectivement par le carter 17 et l'enveloppe 1.
L'extrémité libre 20a du levier traverse une bague circulaire 23 au niveau d'un trou 23a et commande par l'intermédiaire de cette bague un jeu de leviers coudés 24 montés à pivotement dans des paliers 25 portés par l'enveloppe 1 et servant de pivots aux palettes 2a du stabilisateur; les extrémités libres 24a de ces leviers traversent la bague 23 au niveau des trous 23b.
En fonctionnement, le fluide dont on désire mesurer le débit volumique traverse l'enveloppe 1 dans le sens indiqué par les flèches f, f est orienté par le stabilisateur 2 qui lui imprime un mouvement de rotation; le fluide orienté est dévié de sa trajectoire par la turbine 4 qui recueille ainsi une puissance importante aux dépens de ce fluide; la puissance recueillie par cette turbine est maximum lorsque le fluide sort de ladite turbine à une vitesse de rotation nulle, c'est-à-dire qu'il sort de la turbine en filets parallèles à l'axe du compteur. Dans ce cas, la girouette 13 ne recevant aucune impulsion reste immobile.
Le compteur fonctionne alors dans les conditions de rendement maximum de la turbine, et la vitesse de rotation de celle-ci est proportionnelle à la vitesse de rotation du fluide à la sortie du stabilisateur 2 ; le compte-tours peut donc intégrer le débit de fluide par rapport au temps et indiquer directement les volumes de fluide écoulés.
Dans le cas contraire où le rendement de la turbine n'est pas maximum, le fluide sortant de la turbine 4 aura encore une certaine vitesse de rotation et il imprimera une rotation dans le mme sens que le sien à la girouette 13. Celle-ci fera pivoter le levier 20 dans le sens correspondant entraînant ainsi la rotation de la bague 23 et par suite le pivotement des leviers 24 assujettis à cette bague. Les palettes 2a du stabilisateur sont simultanément pivotées dbun mme angle, faisant varier ainsi la vitesse de rotation du fluide à l'entrée de la turbine 4 et par suite la vitesse de rotation de cette turbine dans le sens qui permet de ramener la vitesse de rotation résiduelle du fluide à la sortie de ladite turbine à une valeur nulle. Le compteur fonctionne alors dans les conditions de rendement maximum de la turbine.
Grâce au perfectionnement ci-dessus décrit, la construction du compteur est simplifiée, étant t donné que l'on a pu supprimer tout le dispositif de freinage préconisé dans le brevet principal.
De plus, les limites d'utilisation du compteur ainsi perfectionné se trouvent élargies, notamment dans les zones de faibles débits, du fait que l'orientation des palettes permet de régler la section de passage pour conserver au fluide sortant du stabilisateur une vitesse convenable pour agir sur la turbine.
En variante, on pourrait remplacer la turbine axiale à action pure par une turbine d'un type quelconque, par exemple une turbine radiale, une turbine Pelton, etc.