FR2478304A1 - Debitmetre a induction de vortex stabilise - Google Patents

Abstract

LA PRESENTE INVENTION EST DU DOMAINE DE LA MESURE DES DEBITS. UN CAPTEUR A INDUCTION DE VORTEX CONFORME A L'INVENTION COMPORTE UN PREMIER OBSTACLE 11 MONTE DANS UN TUBE D'ECOULEMENT 10 ET UN SECOND OBSTACLE SITUE EN AVAL DU PREMIER EST CONSTITUE D'UNE PAIRE DE BARRETTES 13 ET 14 PARALLELES AU PREMIER OBSTACLE ET SEPAREES L'UNE DE L'AUTRE D'UN INTERVALLE 15 ET ENFIN DES MOYENS DE TRANSDUCTION (NON REPRESENTES SUR LES FIGURES) POUR PERCEVOIR L'ACTIVITE FLUIDIQUE DES VORTEX ENGENDRES PAR LES OBSTACLES ET PRODUIRE UN SIGNAL ELECTRIQUE. APPLICATIONS A LA MESURE DES DEBITS DES LIQUIDES ET DES GAZ.

Description

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La présente invention a trait d'une ma-

nière générale aux débitmètres à induction de vortex et elle a

plus particulièrement pour objet un débitmètre de ce type pré-

sentant un coût de réalisation modique et étant apte à la me-

sure des vitesses d'écoulement aussi bien des liquides que des

gaz avec une précision exceptionnelle.

Lorsque l'on veut mesurer un fluide tel

que pétrole ou gaz naturel,.on constate que le besoin de pré-

cision de la mesure croît en même temps que le prix de marché

du fluide en question; ainsi lorsque le pétrole était relati-

vement bon marché, on était très tolérant à l'égard des peti-

tes erreurs de mesure puisque celles-ci ne se traduisaient pas

par des différences significatives dans la valeur marchande.

Mais depuis les récentes hausses du prix du pétrole les

clients sont devenus attentifs à ce que ces fluides soient me-

surés de façon précise de telle sorte qu'ils ne paient que

l'exacte quantité fournies et pas davantage. Par un raisonne-

ment analogue les fournisseurs de ces précieux luides exigent des lectures précises puisque des erreurs de lecture pourraient donner lieu à une sous estimation des quantités fournies à

leurs clients au détriment du fournisseur. -

Les débitmètres qui, dans l'usage préci-

té sont capables d'apporter une mesure précise de la vitesse

d'écoulement, sont principalement du type à turbine ou du ty-

pe à déplacement positif. Dans les débitmètres du type à tur-

bine un rotor est situé sur le passage d'un courant qui agit sur les pales du rotor pour imprimer à celui-ci une rotation

dont la vitesse est proportionnelle à la vitesse de l'écoule-

ment du fluide; dans un débitmètre du type à déplacement po-

sitif un disque de mesure est forcé à se mouvoir sous l'avan-

ce d'un volume de liquide.

Bien que ces deux types précités de dé-

bitmètre donnent des mesures d'écoulement avec une bonne pré-

cision dans de bonnes conditions de fonctionnement, par le fait qu'ils font usage de parties en mouvement sujettes à

encrassement par des souillures véhiculées par le fluide me-

suré, et par le fait que les roulements ou les paliers de ces parties en mouvement sont sujets à usure, la précision de ces appareils peut être altérée par ces facteurs. De plus le coût

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de ces débitmètres à fonctionnement mécanique est élevé et croit de façon dramatique si l'on cherche à en augmenter la précision. L'objet de la présente invention est de proposer un débitmètre à induction de vortex de coût modique et capable de mesurer les vitessesd'écoulement des gaz ou des

fluides avec un haut degré de précision; bien que les débit-

mètres à induction de vortex de type connu ne présententpar rapport à ceux du type à turbine ou à déplacement positif,

aucune partie en mouvement, et qu'ils ne souffrent pas des in-

convénients mécaniques de ces derniers, le fait est que, du point de vue de la précision, ils présentent des performances qui sont loin d'atteindre celles des deux derniers types. Par

conséquent avant de se pencher sur la structure et la fonc-

tion d'un débitmètre à vortex à haute linéarité conforme à

l'invention, on va procéder à un rappel de l'état de la tech-

nique en matière de débitmètres à vortex.

Il est bien connu que dans certaines

conditions la présence d'un obstacle dans un conduit d'écou-

lement donne lieu à des vortex périodiques; pour des nombres de Reynolds petits l'écoulement en aval de l'obstacle est de

nature laminaire, mais lorsque les nombres de Reynolds s'ac-

croissent des configurations régulières de vortex se produisent; ces configurations sont connues sous le nom de couloir de vortex de Karman; la fréquence à laquelle les vortex sont induits dans le couloir de Karman est fonction de la vitesse d'écoulement; c'est ce phénomène qui est exploité dans un

débitmètre à induction de vortex destiné à la mesure volumé-

trique de l'écoulement de fluide traité ou débité en vue de mener à bien diversesopérations de contrôle. Des débitmètres de ce type sont décrits dans les brevets US 3,116,639(BIRD)et

US 3,650,152(WHITE). Les débitmètres existants du type à in-

duction de vortex sont capables d'effectuer des mesures de

débit en volume ou en masse.

Dans un débitmètre à induction de vor-

tex, la fréquence d'induction est proportionnelle à la vélo-

cité du fluide passant dans le tube d'écoulement contenant le corps inducteur, mais seulement aussi longtemps que le point de séparation à partir duquel l'induction a lieu reste fixe, et qu'un phénomène de contreréaction entraînant l'induction

à passer d'un côté à l'autre du corps inducteur reste cons-

tant. Dans sa forme la plus élémentaire, le corps inducteur est un simple cylindre monté en travers du tube d'écoulement la difficulté rencontrée avec ce type d'obstaclesest que le point de séparation (à savoir la précision à laquelle les

vortex se détachent du corps) évolue avec le nombre de Rey-

nolds. Cela a pour conséquence que la file de vortex tend à

serpenter dans le tube d'écoulement en aval du corps induc-

teur. Si l'angle de cette file de vortex change le phénomène de contreréaction provoquant le passage alternatif d'un côté à l'autre du corps inducteur change aussi, ce par quoi il se produit une déviation par rapport à la fréquence prévue de

l'inducteur, avec comme résultat final une précision de mesu-

re et une répétabilité faibles.

On trouve dans le commerce des débit-

mètres à vortex pourvus de corps inducteursconçus pour surmon-

ter ces inconvénients, grâce à l'optimisation de la géométrie et de la dimension du corps inducteur en fonction du calibre du tube d'écoulement. Le brevet US 3,572,117 (RODELY) décrit

un corps inducteur non profilé ayant une configuration géomé-

trique conçue pour minimiser les irrégularités du sillage os-

cillant; ce débitmètre constitue un perfectionnement par rapport aux débitmètres à corps cylindriques; toutefois dans des conditions de travail non idéales la file ou sillage de

vortex crééepar ce corps non cylindrique peut devenir à l'oc-

casion intermittenteou sinueuse, ce qui entraîne les mêmes dé-

savantages rencontrés avec les corps cylindriques.

Le brevet US 3,589,185(BURGESS)décrit une forme perfectionnée de débitmètres à vortex dans laquelle le signal dérivé de l'oscillation fluidique est relativement fort et stable de manière à donner un rapport signal/bruit convenable assurant une information précise sur la vitesse d'écoulement sur une plage assez large. Dans ce débitmètre un

assemblage formant obstacle est monté dans le conduit d'écou-

lement, l'assemblage étant constitué par une pièce fixée en travers du conduit avec son axe longitudinal à angle droit avec la direction d'écoulement des fluideset par une bande montée en travers du conduit à l'arrière de ladite pièce et

espacée de celui-ci de manière à délimiter un intervalle ser-

vant à piéger les vortex de Karman et à stabiliser et renfor-

cer leur couloir. Les vortex sollicitent un capteur qui pro-

duit un signal dont la fréquence est proportionnelle à la vi-

tesse d'écoulement. Dans un autre brevet BURGESS,

US 3,888,120 ayant trait à ce type de débitmètre, il est dé-

crit un assemblage formant obstacle, constitué par une partie frontale fixe contourée, destinée à séparer le courant de fluide entrant dont on cherche à déterminer la vitesse, et

par une partie arrière non profilée qui est conformée de ma-

nière à interférer avec le couloir de vortex, dans le sillage de la partie frontale et qui est soutenue en porte-à-faux par cette partie de manière à-définir un intervalle. La partie arrière peut être légèrement défléchie par rapport à la partie

frontale, ce par quoi elle est excitée en un mouvement vibra-

toire minuscule par les vortex; les vibrations sont perçues par une jauge de contrainte de manière à produire. un signal

proportionnel à la vitesse d'écoulement.

Le débitmètre de liquide5à vortex modèle 10LV1000 fabriqué par la Compagnie FISCHER & PORTER à WARMINSTER aux ETATS-UNIS, fonctionne selon les principes établis dans le brevet US 3,888,120. Un tel débitmètre à vortex constitue une version très bien commercialisée d'un débitmètre à vortex utilisant un inducteur en deux parties,

et sa précision est excellente sur les fluides à faible vis-

cosité, telle que l'eau, avec une plage de fonctionnement

étendue d'environ 2%.

Cependant certaines applications de

mesure de fluides nécessitent un degré de précision plus éle-

vé,sur une plage de fonctionnement encore plus grande. De plus

dans certaines applications le fluide mesuré subit des varia-

tions de viscosité, est soumis à des turbulences, ou autres perturbations, qui affectent défavorablement les précisions

de mesure réalisées avec des débitmètres du type 1OLV1000.

En vue de proposer un débitmètre à induction de vortex dans lequel la fréquence des inductions

de vortex est réalisée avec précision, en dépit des turbulan-

ces et autres facteurs de perturbations qui tendent à dégrader la linéarité, une précédente demande de la Demanderesse, US 4,030,355 (HERLZ) décrit un débitmètre dont l'assemblage formant obstacle, est constitué d'une partie frontale fixe et d'une partie arrière pouvant être infléchie, dite pour cela pivotable ou déformable, soutenue en porte-à-faux au moyen de barrettes depuis la partie frontale, ladite partie arrière

ayant une ouverture centrale ménageant un passage au fluide.

La partie frontale du débitmètre selon le brevet précité est chanfreinée de manière à provoquer la séparation du fluide 1o entrant et à en diviser le courant pour créer une série de vortex alternant d'un côté à l'autre du plan médian de la

partie frontale; puisque les vortex se détachent d' eux mê-

mes de la partie frontale.,des aires alternés de basse pres-

sion sont créés, aires qui se déplacent d'un côté à l'autre en produisant une poussée oscillante à l'arrière de la partie frontale et entraînant la partie arrière pivotable dans un

mouvement périodique de balancement à une fréquence propor-

tionnelle à la rapidité du fluide entrant; ce balancement est perçu par une jauge de contrainte montée sur la barrette à

laquelle la partie arrière est suspendue.

L'ouverture centrale de la partie arriè-

re permet l'écoulement du fluide à travers elle et adoucit la turbulance derrière la partie frontale pour créer à un degré suffisant une suite ordonnée de vortex s'étirant le long de l'axe du tube d'écoulement; un tel passage central améliore

significativement la précision et répétitibilité des mesures.

Dans un débitmètre à vortex du type du brevet précité, la partie arrière pivotable est relativement

lourde, et bien que ce débitmètre ait d'excellentes caracté-

ristiques hydrauliques, il est particulièrement sensible aux

effets d'oscillation, et bien qu'il soit possible de contre-

balancer partiellement à ces effets indésirables, il en per-

siste toujours quelquesuns; cependant, alors que le débit-

mètre précité est utilisable d'une manière générale avec des liquides, il n'est pas acceptable d'une manière générale pour

la mesure des écoulements gazeux; la raison de cette limita-

tion tient à ce qu'en milieu liquide des forces relativement importantes sont développées par les vortex, tandis que, dans

les écoulements gazeux ces forces sont de plusieurs fois infé-

rieures aux précédentes et la sensibilité du débitmètre est insuffisante pour répondre de manière effective à cellerci,

particulièrement s'il se produit un affaiblissement des oscil-

lations fluidiques, comme cela a lieu quelquefois.

La présente invention a pour princi-

pal objet de proposer un débitmètre à induction de vortex de faible coût, qui soit sensible et précis-aussi bien avec les liquides et avec les gaz, la fréquence d'induction deSvortex étant reliée de façon précise à la rapidité du fluide malgré

l'affaiblissement, les turbulences, les variations de rapidi-

té de l'écoulement du fluide et les autres perturbations qui, dans les débitmètres précédemment cités, tendent à dégrader

la qualité-de cette relation.

L'invention a aussi pour objet de pro-

poser un débitmètre à induction de vortex dont la linéarité

soit ajustable, de manière à obtenir un degré optimal de pré-

cision du débitmètre.

L'invention a encore pour objet un dé-

bitmètre qui soit sensible aux vortex générés aussi bien par

des courants liquides que gazeux, avec une très grande préci-

sion, supérieure à + 0,25 % de la vitesse d'écoulement sur

une plage de vitesse de 1 à 15, ce degré de précision suppor-

tant avantageusement la comparaison avec les meilleurs débit-

mètres à turbine ou à déplacement positif.

Brièvement exposés ces buts sont at-

teints par un débitmètre à induction de vortex stabilisé pour la mesure précise de la vitesse d'écoulement d'un liquide ou d'un gaz à travers un tube d'écoulement, un tel débitmètre incorporant un obstacle frontal monté transversalement dans

ledit tube, l'axe longitudinal dudit obstacle étant perpendi-

culaire à l'axe du tube; supporté à l'arrière, ou en aval,

de l'obstacle frontal, et séparé de celui-ci d'un certain in-

tervalle, se trouve un obstacle arrière, ou aval, constitué par une paire de barrettes parallèles dispoMes symétriquement

par rapport à l'axe d'écoulement et situéesdans un plan per-

pendiculaire à celui-ci.

En fonctionnement, comme le courant fluide entrant est divisé en s'écoulant au-delà de l'obstacle frontal, il se crée une zône stagnante dans l'intervalle qui

est initialement alignée avec l'axe d'écoulement; mais com-

me des vortex se détachent successivement de l'obstacle fron-

tal et apparaissent alternativement sur chacun des côtés de l'intervalle, la dépression produite par chaque vortex attire

la zône stagnante en face de la barrette voisine du vortexle flui-

de contournant l'autre barrette et opposant à celle-ci une force de tractionou de succion; puisque les vortex alternent d'un côté à l'autreles forces de succion imposées alternent à une vitesse proportionnelle à la vitesse des fluides; un système

de transduction est prévu pour détecter cette activité alter-

native dans le tube, de manière à produire un signal dont la

fréquence est reliée linéairement à la vitesse d'écoulement.

La présente invention sera mieux com-

prise et des détails en relevant apparaîtront à la descrip-

tion qui va être faite de formes particulières d'exécution en

relation avec les figures des planches annexées dans lesquel-

les La fig.l est une vue schématique en perspective d'un débitmètre à induction de vortex stabilisé conforme à l'invention, La fig.2 est une coupe longitudinale du précédent,

La fig.3 est une illustration schémati-

que du comportement du débitmètre lorsqu'un vortex se détache de l'un des bords du corps inducteur, La fig.4 illustre schématiquement ce comportement lorsqu'un vortex se détache de l'autre bord, Lesfig.5,6,7 illustrent schématiquement trois étapes successives du fonctionnement du débitmètre,

Les fig.8 A,B,C illustrent schématique-

ment trois arrangements de capteurs thermiques utilisables avec le débitmètre de l'invention, Les fig.9 ABC illustrent de la même manière trois arrangements de capteurs de pression, Les fig.10 ABC illustrent de la même manière trois arrangements avec des capteurs à ultrason, La fig. 11 est une courbe illustrant la relation entre la vitesse de rotation et le pourcentage

d'erreur dans une lecture de vitesse d'écoulement avec un dé-

bitmètre de l'invention.

Les f ig.1 et 2 représentent un débit-

mètre conforme à l'invention qui comprend un tube 10 qui, en pratique, est interposé sur la ligne d'adduction de liquide

oude gaz dont on veut mesurer le débit.

A l'intérieur du tube 10, représenté avec une section transversale circulaire, se trouve monté transversalement un corps non profilé, ou obstacle frontal il à section transversale rectangulaire; l'axe longitudinal Y

de l'obstacle frontal est perpendiculaire à l'axe longitudi-

nal X ou axe du tube; le courant entrant qui arrive sur l'ob-

stacle il est divisé par celui-ci en produisant des perturba-

tions fluidiques en forme-de couloir de vortex de Karman; l'obstacle frontal, ou encore inducteur, peut avoir n'importe quelle forme fonctionnelle connue et avoir une géométrie du

type décrit dans les brevets sus visés.

Supportés à l'intérieur du tube d'é-

coulement 10 derrière l'obstacle frontal il et séparés de

celui-ci d'un intervalle 12, se trouve un obstacle arrière.

constitué par une paire de barrettes parallèles 13 et 14 dis-

posées symétriquement par rapport à l'axe d'écoulement X et situées dans un plan Z par rapport à cet axe; l'espace entre

les barrettes 13 et 14 définit une ouverture de passage 15.

Un système de transduction pouvant avoir des formes variées

telles que montrées dans les fig.8,9,10 est prévu pour perce-

voir l'activité fluidique survenant dans le tube comme résul-

tat de l'induction de vortex, et pour générer un signal dont

la fréquence est en relation linéaire avec la vitesse d'écou-

lement.

Dans une forme préférée de réalisation de cette structure d'induction de vortex, l'encombrement de

l'ensemble formé par les obstacles avant et arrière, est com-

pris dans le diamètre intérieur du tube et est très court de

manière à autoriser un prix relativement bas et une construc-

tion simplifiée d'une exceptionnelle stabilité.

Comme cela apparaît sur la fig.1 la

dimension A représente le diamètre intérieur du tube d'écou-

lement 10, la dimension B la largeur de la section rectangjulaire de l'obstacle frontal 1i et la dimension C l'épaisseur de cet

obstacle; la dimension D représente l'étendue de l'interval-

le 12; la dimension E l'épaisseur des barrettes 13 et 14 de l'obstacle arrière; la dimension F l'espacement 15 entre les barrettes et G l'encombrement en largeur de l'obstacle arriè- re.

La longueur de l'ensemble de l'obsta-

cle le long de l'axe X est défini par C+D+E; dans la forme représentée cette longueur est très sensiblement plus courte que celle des ensembles inducteurs utilisés jusqu'à ce jour dans leurs versions commerciales, telles que le modèle LVI; cette très courte longueur, qui autorise un débitmètre très court pourvu d'excellentes performances,est d'une très grande importance économique dans l'application de l'invention aux

débitmètres de grande taille.

A titre d'exemple, et dans une forme préférée de réalisation de l'invention, la dimension B est égale à 0,266 x DI (DI = diamètre intérieur du tube 10), la

dimension C est égale à 0,124 x DI; D, qui représente la di-

mension de l'intervalle est d'environ 0,143 x DI; la dimen-

sion D, comme cela sera expliqué plus loin en détail, est ré-

glable pour optimiser la linéarité du débitmètre; la dimen-

sion E est égale à 0,046 x DI, la dimension F est égale à

0,123 x DI et la dimension G est égale à 0,302 xDI; une tel-

le configuration est capable de fournir des mesures avec une précision supérieure à 0,25% à la vitesse d'écoulement dans

une plage de 1 à 15 de cette vitesse.

Sur la fig.3 l'obstacle inducteur

est représenté schématiquement par le rectangle 11 et la pai-

re de barrettes 13 et 14, par des rectangles plus petits si-

tués en aval de l'inducteur 11 à la distance d'intervalle 12; le fluide entrant est divisé par l'obstacle frontal 11 en deux courants passant le long de chacun dei-ces bords opposés et il se produit des vortex alternatifs dans chacun des côtés

de l'intervalle 12, à une fréquence porportionnelle à la vi-

tesse d'écoulement.

Il résulte de cette action d'induc-

tion qu'un train mobile de vortex Vr se propage le long du côté droit du tube 10 et qu'un pareil train Vl se propage le long du côté gauche; lorsque le courant fluide a dépassé

l'obstacle 11 il se forme une zône stagnante S dans l'inter-

valle 12, laquelle zône se trouve initialement allignée sur l'axe X. La fig.3 montre un seul vortex Vr dans le côté droit du tube, au voisinage de l'intervalle 12, ce vortex créant une région en dépression L; la dépression

L déplace la zône stagnante S depuis l'axe du tube X et l'at-

tire vers elle jusqu'à une position stable en face de la bar-

rette 14 de l'obstacle arrière; la conséquence d'un tel dé-

placement de la zône stagnante est que le fluide entrant est entraîné à s'écouler autour et au-delà de l'autre barrette 13 et à travers le passage 15 situé entre les barrettes, d'o il résulte finalement la naissance d'une force de traction,

ou de succion sur la barrette 13.

Sur la fig.4 la situation s'analyse de manière inverse et il en résulte une force de tractio4 ou de

succionsur la barrette 14.

Sur la fig.5 il apparaît que l'écoule-

ment ne peut pas être stable puisque, provenant d'un bord ou de l'autre de l'obstacle frontal il cherche à passer dans le passage 15 entre les barrettes 13 et 14; cette condition

est comparable à celle du flip-flop électrique auquel il man-

que une position centrale stable; puisque la zône stagnante S dans l'intervalle 12 cherche naturellement à migrer vers

l'une ou l'autre des barrettes 13 et 14, une condition quel-

que peu instable règne en l'absence des vortex.

Lorsque cependant un vortex Vr appa-

raît dans le côté droit de l'intervalle 12, et qu'un vortex Vl apparaît après celui-ci dans le côté gauche des régions

L, des dépressions résultantes infléchissent les forces flui-

diques; une force de pression relativement petite entraîne la zône stagnante S à basculer d'un côté à l'autre au fur et à mesure que des vortex alternatifs sont induits; aussitôt que la zône stagnante S a basculé en face de la barrette 13

(fig.6) ou en face de la barrette 14 (fig.7) l'autre barret-

te est exposée à la pleine force de traction.

Puisque l'action d'induction a seule-

ment pour effet de piloter la zône stagnante S qui a tendance à être bistable, alors, même un petit vortex de type amorti est capable de faire basculer la zône stagnante S dans l'une

ou l'autre position en face des barrettes.

En d'autre terme lorsque des forts vortex sont produits dans des conditions normales de fonction- nement, une zone stagnante S est alternativement basculée d'une barrette à l'autre de façon positive; mais lorsque, comme cela arrive occasionnellement unaffaiblissement ou

* amortissement donne lieu à des vortex plus faibles le bascu-

lement continuenéanmoins d'avoir lieu. Ceci a pour conséquen-

ce que l'on peut obtenir un signal très régulier et uniforme en dépit de la variation de force des vortex développés dans

le tube.

Disposition des capteurs L'utilisation des capteurs thermiques pour détecter des vortex dans un débitmètre est connue et décrite, par exemple, par le brevet US 3,572,117(RODELY); de tels capteurs consistent en des éléments résistifs sensibles à la température chauffés électriquement dont la résistance

peut varier en fonction du refroidissement dû au courant fluidi-

que au voisinage de l'élément de manière à produire un cou-

rant variable, ce par quoi les oscillations fluidiques dé-

tectées par le capteur, sont converties par un signal élec-

trique correspondant.

Avec un assemblage d'obstacle conforme à l'invention, tel que représenté en fig.8A, une paire de capteurs thermiques 16 et 17 sont montés sur la face amont des barrettes 13 et 14, chaque capteur produisant un signal

représentatif de la vitesse d'écoulement.

D'une autre manière, telle que montré

en fig.8B des capteurs thermiques 18 et 19 peuvent être pla-

cés sur la face amont de l'obstacle frontal 11 au voisinage des bords de celle-ci, ou bien, comme cela est montré en fig.8C un seul capteur thermique 20 peut être placé en aval de l'ensemble du double obstacle; puisque des oscillations

fluidiques de fréquence proportionnelle à la vitesse d'écou-

lement sont développées en des points variés de la région de

l'ensemble et au voisinage de celui-ci dans le tube d'écou-

lement, le placement adéquat des capteurs thermiques peut être empiriquement déterminé en recherchant ceux des sites

qui donnent les meilleurs signaux.

Au lieu d'utiliser des capteurs ther-

miques pour percevoir les oscillations fluidiques, on peut aussi utiliser des capteurs de pression du type piézo-élec-

trique ou de n'importe quel autre type connu.

A cette fin, tel-que cela est montré

sur la fig.9A une paire de capteurs de pression 21 et 22 peu-

vent être montés sur les côtés opposés de l'obstacle frontal 11; ou encore,tel que cela est montré en fig.9B une paire de capteurs pressosensibles 23 et 24 peuvent être montés sur la face amont des barrettes 13 et 14 de l'obstacle arrière pour capter les forces de succion imposées à celles-ci; ou

bien encore,tel que montré en fig.9C des capteurs presso-

sensibles 21 et 26 peuvent être montés sur le tube 10 et être disposés dans des positions diamétralement opposées en aval

de l'ensemble des obstacles, de manière à percevoir les fluc-

tuations de pression en ces sites, résultant des vortex al-

ternativement développés.

Dans le montage de transduction repré-

senté en fig.10A la perception des vortex est réalisée au moyen d'un transmetteur ultrasonore 27 monté sur le tube 10 de manière à projeter un faisceau d'ultrasons dans un passage 28 traversant le tube à travers l'intervalle 12 compris entre l'obstacle frontal 11 et les barrettes 13 et 14 d'obstacle arrière; ce faisceau ultrasonore est reçu par un récepteur ultrasonore 29 monté sur le cOté opposé du tube; les vortex traversant le pinceau 28 modifient les caractéristiques de transmission du milieu et en conséquence modulent le signal

fourni par le récepteur 29, d'o il résulte un signal repré-

sentant la vitesse d'écoulement.

D'une autre manière, tel que réprésen-

té en fig.10B,1'émetteur et le récepteur ultrasonores respec-

tivement 27' et 29' peuvent être montés à une certaine dis-

tance en amont de l'ensemble des obstacles, ou encore tel que cela est représenté en fig.10C à une certaine distance en aval de cet ensemble, tel que c'est le cas pour l'émetteur et le récepteur 31. On notera que n'importe quelle forme

connue de capteurs de vortex peut être utilisée avec un as- semblage à double obstacle tel que celui du débitmètre de l'invention.

Linéarité: On notera que la fabrication du débit-

mètre de l'invention avec les tolérances habituelles de fa-

brication autorise une précision de + 0,5 % sur la vitesse d'écoulement alors que le débitmètre est intrinsèquement capable de fournir une précision de + 0,25%; puisqu'il n'est

pas toujours possible de déterminer quels facteurs sont res-

ponsables de petites erreurs, on doit appliquer une méthode de sélection fine ou d'ajustement de la courbe d'erreurs si l'on désire fabriquer ces débitmètres en mettant en oeuvre

des moyens habituels et sans imposer de tolérances plus con-

traignantes.

La courbe de la fig.11 sur laquelle est porté le pourcentage d'erreurs en fonction de la vitesse

d'écoulement, montre comment l'ajustement de la courbe d'er-

reurs peut être effectué simplement par un petit changement de dimension D qui est la dimension de l'intervalle entre les obstacles amont et aval; cette courbe montre l'effet de la variation de D, DI étant plus petit que D2, sur une courbe d'erreurs pour un appareil ayant une erreur initiale nulle ou petite; cet effet sera d'autant plus important que

l'erreur initiale sera grande.

Claims (2)

R E V E N D I C A T I O N S

1.- Débitmxtre à induction de vortex stabilisé destiné à la mesure des fluides, caractérisé:

en ce qu'il comprend pour agir en com-

binaison: - un tube d'écoulement destiné à conduire le fluide sou-

mis à mesure, ledit tube ayant un axe longitudinal d'écou-

lement, - un obstacle frontal ou amont disposé transversalement dans ledit tube et ayant une géométrie prédéterminée, pour diviser le courant de fluide dans celui-ci et entraîner l'induction alternative de vortex sur chacun de ses côtés à une vitesse de répétition proportionnelle à la vitesse d'écoulement du fluide, ce par quoi des trains de vortex sont produits d'amont en aval le long descôtés droit et gauche dudit tube d'écoulement, - un obstacle arrière ou aval supporté dans ledit tube à

l'arrière ou en aval de l'obstacle amont à un certain in-

tervalle de celui-ci, ledit obstacle arrière étant cons-

titué par une paire de barrettes parallèles disposées sy-

métriquement par rapport à l'axe d'écoulement et situées dans un plan perpendiculaire à celui-ci,

d'o il résulte que le courant de flui-

de divisé, lorsqu'il passe au-delà de l'obstacle frontal, développe la zône stagnante dans l'intervalle qui est initialement alligné dans l'axe d'écoulement, mais comme des vortex se détachent successivement de l'obstacle frontal et apparaissent alternativement sur chacun des bords de l'intervalle, la zône de basse pression produite par chaque vortex attire la zône stagnante en face de la barrette voisine du vortex, le fluide s'écoulant alors entoure et au-delà de l'autre barrette et lui imposant

une force de succion, les forces de succion étant impo-

sées aux barrettes alternativement à une fréquence pro-

portionnelle à la vitesse d'écoulement du fluide, et - des moyens de transduction pour percevoir l'activité

fluidique dans ledit tube et produire un signal électri-

que correspondant; 2.- Débitmètre selon la revendication 1, caractérisé

en ce que lesdits moyens de transduc-

tion sont constitués au moins par un capteur thermique; 3.- Débitmètre selon la revendication 2, caractérisé en ce que deux capteurs thermiques sont montés respectivement sur chacune des faces aval des deux barrettes de l'obstacle arrière 4.- Débitmètre selon la revendication 1, caractérisé en ce que deux capteurs thermiques sont montés sur une face amont de l'obstacle frontal; 5.- Débitmètre selon la revendication 2, caractérisé dans lequel le capteur thermique est disposé dans le tube d'écoulement en aval de l'obstacle arrière; 6.- Débitmètre selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de transduction sont constitués par au moins un capteur de pression 7.- Débitmètre selon la revendication 6, caractérisé: en ce qu'une paire de capteurs de pression sont montés sur les côtés opposés de l'obstacle frontal;

8.- Débitmètre selon la revendication 6, caractérisé en ce que deux capteurs de pression sont montés respectivement sur les faces amont de deux barrettes de l'obstacle arrière; 9.- Débitmètre selon la revendication 6, caractérisé en ce que deux capteurs de pression

sont disposés dans ledit tube en aval de l'obstacle ar-

rière; 10.- Débitmètre selon la revendicationi, caractérisé

en ce que lesdits moyens de trans-

duction sont constitués par un système ultrasonore com-

portant un transmetteur disposé sur l'un des côtés du tube d'écoulement et destiné à projeter un pinceau ul-

trasonore à travers le tube de manière telle que le pin-

ceau soit modulé par les vortex présents dans le tube,

et un récepteur disposé sur l'autre côté du tube de ma-

nière à intercepter le faisceau modulé; 11.- Débitmètre selon la revendication 10, caractérisé en ce que ledit pinceau ultrasonore s'étend à travers ledit intervalle compris entre les obstacles amont et aval; 12.Débitmètre selon la revendication 10, caractérisé en ce que ledit pinceau ultrasonore

est situé en aval dudit obstacle arrière.