Appareil indicateur de débit pour écoulements gazeux
La présente invention a pour objet un appareil inditeur de débit pour écoulements gazeux, comprenant un flotteur obturant partiellement un conduit approximativement vertical parcouru de bas en haut par le fluide, qui entraîne ce flotteur vers le haut.
Dans les appareils de ce type connus, le conduit, généralement en matière transparente, est de section divergente pour que le flotteur prenne une position dépendant du débit. Ces appareils connus sont d'un prix élevé, résultant de la difficulté de façonner avec précision ce conduit divergeant. En outre, ce genre d'appareils ne convient guère à la mesure de débits importants ou très variables.
L'invention vise à fournir un appareil de fabrication beaucoup plus simple, convenant notamment aux installations de ventilation.
L'appareil objet de l'invention est caractérisé en ce que le conduit est de section droite constante dans sa partie parcourue par le flotteur, sa paroi présentant dans cette partie au moins une fente longitudinale ou des ouvertures échelonnées en hauteur, créant à l'amont du flotteur une fuite augmentant d'importance au fur et à mesure de l'élévation du flotteur, dont la position en hauteur est fonction du débit.
Le dessin représente à titre d'exemple, des formes d'exécution de l'appareil objet de l'invention.
Les fig. 1 et la sont des vues en coupe verticale et en plan d'une première forme d'exécution.
Les fig. 2 et 3 sont des vues respectivement en élévation et en perspective, de deux variantes de l'appareil de la fig. 1.
La fig. 4 est une vue en élévation d'une seconde forme d'exécution.
La fig. 5 est une vue en coupe verticale d'une troisième forme d'exécution.
La fig. Sa est une coupe selon la ligne Sa-Sa de la fig.. 5.
La fig. 6 est une coupe verticale d'une quatrième forme d'exécution.
La fig. 6a est une coupe selon la ligne 6a-6a de la fig. 6.
La fig. 7 est une coupe longitudinale d'une cinquième forme d'exécution.
La fig. 8 est une vue d'un élément de l'appareil de la fig. 9, selon la flèche 8 de la fig. 7.
La fig. 9 est une coupe selon la ligne 9-9 de la fig. 7.
L'appareil représenté à la fig. 1 comporte un conduit vertical 1, de section droite de forme carrée et de surface constante. Ce conduit est en tôle mince. Son extrémité supérieure est ouverte et son extrémité inférieure est emboîtée dans l'extrémité d'une gaine de ventilation 2 servant à amener de l'air dans un local.
Un flotteur 3 logé dans le conduit 1 obture partiellement ce dernier. Ce flotteur est constitué par un cône en tôle mince placé la pointe en bas et dont la base circulaire tournée vers le haut est ouverte. La pointe du flotteur 3 est soudée à une mince tige 3a placée en diagonale dans le conduit. La base circulaire du flotteur est d'un diamètre légèrement plus petit que la largeur intérieure du conduit, le long duquel le flotteur est libre de se déplacer verticalement. Au repos, le flotteur 3 occupant la position inférieure représentée à la fig. 1, prend appui sur une traverse 4 située à la base du conduit.
Deux parois opposées du conduit 1 sont découpées de fentes longitudinales 5, de largeur constante. Dans une variante, ces fentes pourraient être remplacées par des séries d'ouvertures échelonnées en hauteur.
Lorsque l'écoulement d'air amené par la gaine à un faible débit, I'air peut s'écouler à vitesse réduite par l'intervalle compris entre le flotteur et la paroi du conduit, sans soulever le flotteur.
Lorsque le débit augmente, la vitesse de l'air dans cet intervalle croît progressivement, ainsi que la pression dynamique qui est proportionnelle au carré de cette vitesse. Pour une vitesse d'écoulement donnée, le flotteur 3 est donc soulevé.
Au fur et à mesure de l'élévation du flotteur, la surface de la partie des fentes 5 située sous le bord du flotteur augmente, de sorte qu'une partie croissante de l'air peut s'échapper latéralement par la fuite ainsi créée sous flotteur. Du fait de cette fuite, la vitesse de l'air dans l'intervalle compris entre le bord du flotteur et la paroi du conduit diminue, et le flotteur retrouve une position d'équilibre dans laquelle il s'arrête.
Cette position dépend donc du débit d'air, et l'appareil peut être étalonné au moyen de repères 6 reportés sur le bord de la fente 5 et devant lesquels se déplace le bord 7 du flotteur servant d'indicateur de débit.
Dans l'appareil représenté à la fig. 1, les fentes S de largeur constante sont faciles à découper avec précision dans la tôle du conduit.
Dans une variante représentée à la fig. 2, des fentes 8 présentent une partie inférieure étroite 9 et une partie supérieure plus large 10. Cette disposition entraîne un changement d'échelle au droit du changement de largeur de la fente.
Le même résultat pourrait être obtenu dans une variante non représentée, avec des fentes de largeur constante, mais de longueurs différentes.
Dans la variante représentée à la fig. 3, les fentes ont une section variable, croissant de manière régulière avec la hauteur.
Cette conformation des fentes ramène l'échelle à une division présentant des intervalles moindres pour les grands débits que pour les petits débits.
Dans la forme d'exécution représentée à la fig. 4, les fentes 11 sont également de largeur constante, mais l'extrémité supérieure du conduit 12 est obturée par un couvercle 13.
L'air ayant passé entre le flotteur 14 et la paroi du conduit doit donc s'échapper par la partie supérieure lia des fentes, située au-dessus du bord du flotteur.
Ainsi, au fur et à mesure de l'élévation du flotteur, d'une part la section de la fuite amont représentée par la partie inférieure 1 lb des fentes augmente, et d'autre part, la résistance offerte au passage de l'air autour du flotteur augmente, par suite de la diminution de la surface de la partie supérieure 1 la des fentes.
I1 en résulte que l'élévation du flotteur 14 ne se fait plus en progression linéaire mais selon une échelle 15 beaucoup plus serrée vers le haut que vers le bas.
L'appareil de la fig. 4 très facile à fabriquer du fait de la largeur constante des fentes peut ainsi être agencé pour le contrôle de débits très différents, correspondants par exemple, l'un, à un repère inférieur 16 voisin du bord inférieur de la fente, et l'autre, à un repère supérieur 17 voisin du couvercle 13.
Dans la variante représentée aux fig. 5 et Sa, le conduit 18 et le flotteur 19 sont de section circulaire. Le conduit 18 est, par exemple, constitué par un tronçon de tube extrudé en matière plastique transparente, et son extrémité supérieure est obturée par une plaque 18' collée. Dans cette variante, le flotteur 19 présente un diamètre extérieur voisin du diamètre intérieur du conduit. I1 comporte toutefois un orifice axial 19a jouant le même rôle que l'intervalle compris entre le conduit carré et le flotteur circulaire de l'appareil précédemment décrit.
Dans la variante représentée aux fig. 6 et 6a, l'appareil comporte un corps 20 constitué par un élément en matière plastique de section constante formé par extrusion. Ce corps présente deux conduits parallèles 21 et 22 communiquant l'un avec l'autre par une fente longitudinale 23 délimitée entre deux ailes intérieures 24 et 25 séparant les conduits 21 et 22.
Le corps 20 est fixé sur un boîtier de base 26 comprenant deux chambres 27 et 28 servant, la première, à l'amenée du gaz, et la seconde, à sa sortie. Un flotteur 29, de section carrée, est logé dans le conduit 21 dont la section est circulaire. Un doigt 29a du flotteur, engagé dans la fente 23, empêche le flotteur de tourner.
L'extrémité supérieure des conduits 21 et 22 est fermée par un couvercle 30.
Dans cette variante, l'appareil fonctionnne de la même manière que l'appareil de la fig. 4, mais le gaz dont le débit est mesuré est récupéré dans la chambre de sortie 28.
Dans la variante représentée aux fig. 7, 8 et 9, l'appareil comporte un corps formé d'une plaque de base 32 et d'un couvercle 33 collé sur cette plaque de base. Deux canaux parallèles 34 et 35, de section droite de forme circulaire, sont creusés mi-partie dans la plaque 32 et mi-partie dans le couvercle 33.
La partie centrale 37 du couvercle compris entre les deux creusures semi-cylindriques est légèrement en retrait par rapport à la face contiguë de la plaque de base, de sorte qu'il est constitué par une fente axiale 36 faisant communiquer les deux canaux 34 et 35 sur la majeure partie de leur longueur.
La plaque de base 32 comporte des ailes 38 destinées à prendre appui sur les bords d'une ouverture découpée dans la paroi d'une gaine de ventilation 39 (fig. 9), et les deux canaux parallèles 34 et 35 communiquent à leur base, le premier, avec une tubulure d'admission 41, et le second, avec une tubulure d'échappement 42.
Une balle 43 logée dans le canal 34 constitue l'indicateur de débit, sa position en hauteur variant avec ce dernier, comme dans les formes d'exécution précédemment décrites.
Les tubulures 41 et 42 présentent des embouchures situées dans des plans perpendiculaires à l'écoulement dans la gaine et qui sont tournées respectivement vers l'amont et vers l'aval, de sorte qu'elles constituent des prises de pression dynamiques.
Des cavaliers 45, logés dans une rainure latérale du couvercle et dont la position le long de cette rainure est réglable, permettent d'étalonner l'appareil. D'autres formes d'échelles peuvent également être prévues.
Dans une variante, un écran amovible 47, formé d'une tôle présentant une patte de support 48 peut être placé entre les deux tubulures pour augmenter la différence de pression entre les prises amont et aval.
Les différentes pièces de l'appareil seront de préférence établies en matière plastique moulée, une matière transparente étant choisie pour le couvercle 33 afin que la position de la balle 43 soit bien visible.
La balle 43 est en une matière légère, en matière plastique expansée par exemple, de sorte que l'appareil peut avoir une grande sensibilité. La largeur de la fente 36 peut également être modifiée pour permettre d'utiliser l'appareil pour la mesure de débits très différents.
Les appareils représentés aux fig. 1 et 4 sont d'une forme très simple et peuvent être construits en tôle mince à l'aide des machines usuelles employées pour la fabrication des gaines de ventilation. Ils conviennent notamment pour le contrôle de l'arrivée d'air dans les locaux ventilés artificiellement, tels que des abris antiaériens.
Leur fonctionnement est très sûr et leur entretien est nul car il n'y a aucune articulation nécessitant un graissage. En outre, lorsque l'installation est en marche, le flotteur est en suspension dans le courant d'air et ne touche pas les parois du conduit, de sorte qu'il n'y a aucune usure. Il n'y a pas d'usure et la précision de mesure reste constante.
On note enfin que ces appareils peuvent être exécutés à peu de frais même pour des sections de passage importantes.