FR2509867A1 - METHOD AND DEVICE FOR MEASURING FLOW RATES, ESPECIALLY VARIABLE FLOW RATES - Google Patents
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Abstract
Description
Procédé et dispositif de mesure de débits,
notamment de débits variables
La présente invention concerne un procédé et un dispositif de mesure de débits, notamment variables, en particulier aussi dans le cas de processus hautement transitoires ainsi que dans les écoulements pulsatoires.Method and device for measuring flow rates,
including variable flow rates
The present invention relates to a method and a device for measuring flow rates, in particular variable flows, in particular also in the case of highly transient processes as well as in pulsating flows.
La présente invention se rapporte notamment à un procédé de mesure de la vitesse, du débit-masse et du débit-volume d'un écoulement compressible, notamment aussi dans le cas de processus hautement transitoires, à l'aide d'appareils de prise de pression très sensibles, placés dans la conduite parcourue par le fluide.The present invention relates in particular to a method for measuring the speed, the mass flow and the volume flow of a compressible flow, in particular also in the case of highly transient processes, using measuring devices. very sensitive pressure, placed in the pipe traversed by the fluid.
La présente invention concerne également un dispositif destiné à la mise en oeuvre dudit procédé. The present invention also relates to a device intended for implementing said method.
Pour mesurer le débit et la vitesse des écoulements on connaît un grand nombre de types de débimètres. Abstraction faite des débimètres qui comportent des dispositifs de comptage ou de mesure mis en mouvement mécaniquement, il existe des appareils qui utilisent, comme mesure du débit, la différence de pression entre deux points situés à des endroits où le système de conduites présente des diamètres différents. Le tube venturi est un exemple connu de ce mode de mesure. Or, tous ces appareils de mesure ne conviennent pas pour fournir des résultats précis dans le cas des processus hautement transitoires, c'est à-dire.lorsque le débit varie rapidement par unité de temps. La demande de brevet allemand 28 53 083 décrit un dispositif de mesure qui convient aussi pour les débits subissant de fortes variations.Dans ce cas, un émetteur et un récepteur d'ultrasons sont disposés l'un derrière l'autre dans le sens de l'écoulement, à l'intérieur d'un tube. Par comparaison des phases des ondes provenant de l'émetteur avec les ondes de signalisation produites par le récepteur, on obtient l'information voulue sur la vitesse d'écoulement et sur le débit, mais ce dispositif nécessite l'utilisation d'un émetteur d'ultrasons, ce qui peut entraîner la mise en oeuvre de moyens supplémentaires et une sensibilité aux perturbations. A large number of types of flowmeter are known for measuring the flow rate and the speed of the flows. Apart from flow meters which include mechanically counting or measuring devices, there are devices which use, as a measure of flow, the pressure difference between two points located at places where the pipe system has different diameters . The venturi tube is a known example of this measurement mode. However, all of these measuring devices are not suitable for providing precise results in the case of highly transient processes, i.e. when the flow rate varies rapidly per unit of time. German patent application 28 53 083 describes a measuring device which is also suitable for flow rates subject to large variations. In this case, an ultrasonic transmitter and receiver are arranged one behind the other in the direction of the flow, inside a tube. By comparing the phases of the waves coming from the transmitter with the signaling waves produced by the receiver, the desired information is obtained on the flow speed and on the flow rate, but this device requires the use of a d 'ultrasound, which can lead to the implementation of additional means and sensitivity to disturbances.
La présente invention a par conséquent pour objet de mettre au point un procédé et un dispositif destinés aux mesures de débit, qui permettent d'éviter les inconvénients des systèmes de mesure connus jusqu'à présent et qui ne nécessitent pas l'introduction de signaux supplémentaires. De plus, aucune pièce à mouvement mécanique ne doit être disposée dans l'écoulement. Néanmoins, la vitesse, le débit-masse et le débit-volume doivent être mesurés avec une grande précision, notamment dans le cas de processus hautement transitoires. The object of the present invention is therefore to develop a method and a device intended for flow measurements, which make it possible to avoid the drawbacks of the measurement systems known up to now and which do not require the introduction of additional signals. . In addition, no mechanical movement part should be placed in the flow. However, speed, mass flow and volume flow must be measured with great accuracy, especially in the case of highly transient processes.
La présente invention permet de résoudre ce problème par le fait que la pression est mesurée à des intervalles de temps A t identiques en au moins deux points de la conduite parcourue par le fluide, ces points se succèdant dans le sens de l'écoulement. L'intervalle de temps At entre deux mesures est inférieur ou égal au quotient obtenu en divisant la distance L entre les appareils de prise de pression par la vitesse du son c. Les valeurs mesurées au moment t sont traitées, dans chaque cas, à l'aide des résultats des mesures effectuées au moment t - At, par une installation électronique de traitement des données, en vue de la résolution de l'équation d'écoulement non stationnaire de fluides compressibles. The present invention makes it possible to solve this problem by the fact that the pressure is measured at identical time intervals A t at at least two points of the pipe traversed by the fluid, these points succeeding each other in the direction of flow. The time interval At between two measurements is less than or equal to the quotient obtained by dividing the distance L between the pressure tapping devices by the speed of sound c. The values measured at time t are processed, in each case, using the results of the measurements made at time t - At, by an electronic data processing installation, with a view to solving the non-equation of flow. stationary of compressible fluids.
On traite habituellement les liquides entant que fluides non compressibles et à écoulement stationnaire, ce qui donne lieu à différentes simplifications dans les équations d'écoulement et dans la théorie relative aux appareils de mesure à utiliser. Cependant, dans les processus hautement transitoires, cette approximation n'est pas acceptable sans autres précautions, car elle conduit à des erreurs considérables du fait que les termes non stationnaires sont négligés dans les équations d'écoulement. Liquids are usually treated as non-compressible, stationary-flow fluids, which gives rise to various simplifications in flow equations and in the theory of the measuring devices to be used. However, in highly transient processes, this approximation is not acceptable without other precautions, because it leads to considerable errors because the non-stationary terms are neglected in the flow equations.
On peut démontrer que, dans ce cas, la mesure de la pression en deux points qui se succèdent dans le sens de l'écoulement et sont situés dans la conduite parcourue par le fluide suffit en tant qu'information pour la détermination de tous les paramètres significatifs de l'écoulement, lorsque les mesures de la pression sont effectuees à un rythme préétabli avec un intervalle de temps Et. L'intervalle de temps At entre deux mesures doit alors être inférieur ou égal au quotient obtenu en divisant la distance L entre les appareils de prise de pression par la vitesse du son c.A l'aide d'une installation électronique de traitement des données, et en utilisant les résultats des mesures effectuées au moment t - At, on peut, à partir des valeurs de pression mesurées au moment t, résoudre l'équation d'écoulement non stationnaire de fluides compressibles. Ce procédé ne nécessite pas l'emploi de géné- rateur de son supplémentaire ; il se sert des variations de la pression qui existent, en tout état de cause, dans un écoulement variable. Il est par conséquent d'une précision particulière dans le cas des processus hautement transitoires et des écoulements pulsatoires.En outre, il ne nécessite pas la présence d'éléments incorporés sur le trajet de l'écoulement, ni n'impose des modifications de la section d'écoulement, ce qui supprime complètement le risque habituel d'un encrassement du dispositif de mesure faussant en conséquence les valeurs mesurées. It can be demonstrated that, in this case, the measurement of the pressure at two successive points in the direction of flow and located in the pipe traversed by the fluid is sufficient as information for the determination of all the parameters significant of the flow, when the pressure measurements are made at a predetermined rate with a time interval Et. The time interval At between two measurements must then be less than or equal to the quotient obtained by dividing the distance L between the sound velocity pressure measurement devices cA using an electronic data processing installation, and using the results of the measurements made at time t - At, it is possible, from the pressure values measured at the time t, solve the non-stationary flow equation of compressible fluids. This process does not require the use of an additional sound generator; it makes use of pressure variations which exist, in any event, in a variable flow. It is therefore particularly precise in the case of highly transient processes and pulsating flows. In addition, it does not require the presence of elements incorporated in the flow path, nor does it impose modifications of the flow section, which completely eliminates the usual risk of fouling of the measuring device thereby distorting the measured values.
Les applications prévues de ce procédé sont notamment les mesures relatives à l'alimentation en carburant, dans le cas des différents systèmes d'entrainement, les mesures relatives au flux sanguin dans le domaine médical, et d'autres cas similaires. The intended applications of this process include measures relating to fuel supply, in the case of different training systems, measures relating to blood flow in the medical field, and other similar cases.
Des difficultés peuvent intervenir dans quelques applications, lorsque la vitesse du son c varie dans le fluide en écoulement, par suite de différents facteurs. La vitesse du son c peut, par exemple, être influencée par des variations de la densité ou de la température. Cette influence peut être éliminée par un calcul de correction après détermination de la température et de la densité. Difficulties may arise in some applications, when the speed of sound c varies in the flowing fluid, due to different factors. The speed of sound c can, for example, be influenced by variations in density or temperature. This influence can be eliminated by a correction calculation after determining the temperature and the density.
Il est cependant beaucoup plus avantageux, selon une autre caractéristique de la présente invention, d'utiliser des dispositifs supplémentaires de mesure permettant de déterminer la vitesse du son c dans le fluideen écoulement, à des intervalles de temps pouvant être préétablis, et par voie directe. Le rythme ou l'intervalle de temps At est réétalonné en fonction de la vitesse du son c mesurée.It is however much more advantageous, according to another characteristic of the present invention, to use additional measuring devices making it possible to determine the speed of sound c in the flowing fluid, at time intervals which can be preset, and by direct route. . The rhythm or time interval At is recalibrated according to the speed of sound c measured.
L'installation électronique de traitement des données met ensuite en mémoire la valeur effective de la vitesse du son c au moment donné, qui sert de constante pour la résolution des équations d'écoulement.The electronic data processing installation then stores the effective value of the speed of sound c at the given time, which serves as a constant for solving the flow equations.
La vitesse du son c peut à nouveau, le cas échéant, permettre de déterminer d'autres paramètres du fluide en écoulement. The speed of sound c can again, if necessary, make it possible to determine other parameters of the flowing fluid.
Selon une autre caractéristique de la présente invention, une mesure de la pression est effectuée, à des intervalles de temps At, en trois points de la conduite parcourue par le fluide, points qui se succèdent dans le sens de l'écoulement. According to another characteristic of the present invention, a measurement of the pressure is carried out, at time intervals At, at three points of the pipe traversed by the fluid, points which follow one another in the direction of flow.
La valeur de pression mesurée supplémentaire, en combinaison avec les deux autres, peut servir à améliorer la précision et notamment à déterminer la vitesse du son dans l'installation électronique de traitement des données. The additional measured pressure value, in combination with the other two, can be used to improve accuracy and in particular to determine the speed of sound in the electronic data processing installation.
Etant donné que, théoriquement, trois mesures de la pression effectuées en différents points de la conduite parcourue par le fluide permettent une surdétermination des équations d'écoulement, on peut, de cette manière, calculer en outre la vitesse du son. Selon les exigences et les approximations admises dans les équations d'écoulement, cette triple mesure de la pression permet aussi de déterminer la précision des mesures et les facteurs perturbateurs. Since, theoretically, three measurements of the pressure carried out at different points of the pipe traversed by the fluid allow an overdetermination of the flow equations, it is possible, in this way, to further calculate the speed of sound. According to the requirements and the approximations accepted in the flow equations, this triple measurement of the pressure also makes it possible to determine the accuracy of the measurements and the disturbing factors.
-Une autre caractéristique de la présente invention propose un procédé particulièrement simple pour la détermination de la vitesse, du débit-masse et du débit-volume dans un écoulement non stationnaire et compressible, pro cédé selon lequel les valeurs intermédiaires Pg et au moment t, lesquelles sont indispensables pour le calcu] de la vitesse, du débit-masse et du débit-volume, sont déterminées, de façon récurrente, lors de chaque signal d'horloge, à partir des valeurs précédentes p g et Pd déterminées au moment (t - art), ceci selon les expressions suivantes
Pg (x1 t) = p(x1, t) Pd(X2 t - At) - p0
Pd (x2, t) = p(x2, t) - pg(x1, t - ht) - pO avec les conditions initiales p g (x, t) = O, pd(X, t) = O et pO = pression initiale dans le système, les indices g et d désignant respectivement une onde venant de gauche et de droite, dont la superposition fournit la valeur totale de la pression et de la vitesse.Another characteristic of the present invention proposes a particularly simple method for determining the speed, the mass flow and the volume flow in a non-stationary and compressible flow, pro ceded by which the intermediate values Pg and at time t, which are essential for the calculation of the speed, the mass flow and the volume flow, are determined, recurrently, during each clock signal, from the previous values pg and Pd determined at the time (t - art), according to the following expressions
Pg (x1 t) = p (x1, t) Pd (X2 t - At) - p0
Pd (x2, t) = p (x2, t) - pg (x1, t - ht) - pO with the initial conditions pg (x, t) = O, pd (X, t) = O and pO = initial pressure in the system, the indices g and d respectively designating a wave coming from the left and from the right, the superposition of which provides the total value of the pressure and the speed.
Dans le cas de ce procédé, il est essentiel que les résultats souhaités soient obtenus non seulement à partir de la différence de pression effective existant à un moment donné entre deux instruments de prise de mesure, mais aussi notamment à partir de cette différence de pression en fonction du temps. L'exploitation des mesures de la pression est alors réalisée à l'aide de solutions analytiques des équations d'écoulement, ce qui permet d'éviter d'importantes opérations de calcul. In the case of this method, it is essential that the desired results are obtained not only from the effective pressure difference existing at a given time between two measuring instruments, but also in particular from this pressure difference in function of time. The exploitation of the pressure measurements is then carried out using analytical solutions of the flow equations, which makes it possible to avoid important calculation operations.
La présente invention concerne aussi un dispositif destiné à la mise en oeuvre du procédé précédemment décrit il comprend plusieurs appareils de prise de pression très sensibles disposés dans la conduite parcourue par le fluide. Les appareils de prise de pression sont fixés au moins en deux points x1 et x2 espacés de la distance L, qui se succèdent dans le sens de l'écoulement. Le dispositif comprend, en outre, un générateur de rythme ou de signaux d'horloge, grâce à l'action duquel les valeurs de pression mesurées ne peuvent aboutir à l'installation électronique de traitement des données qu'à des intervalles de temps h t, la distance L étant > At x c. The present invention also relates to a device intended for implementing the method described above, it comprises several very sensitive pressure tapping devices arranged in the pipe traversed by the fluid. The pressure tapping devices are fixed at least at two points x1 and x2 spaced apart by the distance L, which follow one another in the direction of flow. The device further comprises a generator of rhythm or clock signals, thanks to the action of which the measured pressure values can only reach the electronic data processing installation at time intervals ht, the distance L being> At x c.
Ceci peut, par exemple, se faire à l'aide d'une porte ou d'un circuit ET. La condition qui exige que les appareils de prise de pression soient placés au moins en deux points se succédant dans le sens de l'écoulement découle du nombre de paramètres libres dans les équations d'écoulement. Cependant, pour des raisons de redondance, on peut fixer plusieurs appareils de prise de pression en chacun de ces deux points, ce qui permet d'améliorer la précision, de déterminer le degré de précision des mesures et de réduire la sensibilité des divers composants aux pannes et défaillances. This can, for example, be done using an AND gate or circuit. The condition which requires that the pressure tapping devices be placed at least in two successive points in the direction of flow follows from the number of free parameters in the flow equations. However, for reasons of redundancy, it is possible to fix several pressure tapping devices at each of these two points, which makes it possible to improve the accuracy, to determine the degree of accuracy of the measurements and to reduce the sensitivity of the various components to breakdowns and failures.
Selon une autre caractéristique de la présente invention qui prévoit une telle disposition, plusieurs appareils de prise de pression sont répartis sur la périphé- rie de la conduite parcourue par le fluide, au point x1 ainsi qu'au point x2. According to another characteristic of the present invention which provides for such an arrangement, several pressure tapping devices are distributed over the periphery of the pipe traversed by the fluid, at point x1 as well as at point x2.
La somme des valeurs mesurées par les appareils de prise de pression au point x1 et la somme des valeurs mesurées par les appareils de prise de pression au point x2 sont alors retransmises à l'installation électronique de traitement des données, à des intervalles de temps At. On pourrait évidemment aussi, selon les exigences auxquelles il convient de satisfaire du point de vue de la sécurité de fonctionnement et de la précision, procéder à plusieurs opérations de traitement des données et comparer ensuite les résultats obtenus. The sum of the values measured by the pressure tapping devices at point x1 and the sum of the values measured by the pressure tapping devices at point x2 are then retransmitted to the electronic data processing installation, at time intervals At One could obviously also, according to the requirements which must be satisfied from the point of view of operating safety and precision, carry out several data processing operations and then compare the results obtained.
Une caractéristique additionnelle de la présente invention concerne un dispositif dans lequel un appareil de prise de pression supplémentaire au moins est logé en un point x3 situé en aval des points x1 et x2 dans le sens de l'écoulement. Les écarts entre ces trois points doivent être identiques, et donc l'écart entre x1 et x2 être égal à l'écart entre x2 et x3. An additional feature of the present invention relates to a device in which at least one additional pressure tapping device is housed at a point x3 situated downstream of points x1 and x2 in the direction of flow. The differences between these three points must be identical, and therefore the difference between x1 and x2 must be equal to the difference between x2 and x3.
Ce dispositif convient aussi pour déterminer continuellement la vitesse du son c pendant les mesures. Grâce à cette valeur mesurée supplémentaire de la pression, on peut déterminer un paramètre supplémentaire dans les équations d'écoulement, paramètre qui, dans le cas considéré, doit être la vitesse du son c. Mais ce procédé convient aussi pour la détermination précise d'autres grandeurs physiques dans un fluide en écoulement, telles que, par exemple, la température et la densité, que l'on peut obtenir par conversion à partir de la vitesse du son c. This device is also suitable for continuously determining the speed of sound c during measurements. Thanks to this additional measured value of pressure, an additional parameter can be determined in the flow equations, which parameter, in the case considered, must be the speed of sound c. However, this method is also suitable for the precise determination of other physical quantities in a flowing fluid, such as, for example, temperature and density, which can be obtained by conversion from the speed of sound c.
Une autre caractéristique de la présente invention propose de procéder, également pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, à un rétrécissement de la conduite entre x1 et x2, de telle sorte que le tronçon de conduite en x2 présente une section inférieure à celle du tronçon de conduite en x1. Cette condition, qui n'est pas impérative pour assurer un fonctionnement impeccable du dispositif selon la présente invention, peut améliorer la précision des mesures et, le cas échéant, permettre de limiter la longueur hors tout. Another characteristic of the present invention proposes to carry out, also for the implementation of the method according to the invention, a narrowing of the pipe between x1 and x2, so that the section of pipe in x2 has a cross section less than that of the pipe section at x1. This condition, which is not imperative for ensuring impeccable operation of the device according to the present invention, can improve the accuracy of the measurements and, if necessary, make it possible to limit the overall length.
Une autre caractéristique de la présente invention permet d'améliorer la précision des mesures, par le fait que le tronçon de conduite compris entre x1 et x2 est courbe, les appareils de prise de pression se trouvant sur le côté extérieur de la courbure. Another characteristic of the present invention makes it possible to improve the accuracy of the measurements, by the fact that the pipe section between x1 and x2 is curved, the pressure tapping devices being on the outside of the curvature.
De cette manière, la différence de pression qui existe entre les deux points x1 et x2 se trouve elle aussi accrue, ce qui conduit à une plus grande précision des mesures. Toutefois, cette disposition est surtout rationnelle lorsque le procédé doit aussi être appliqué à des processus quasi stationnaires, auxquels il n'est pas destiné en premier lieu. In this way, the pressure difference which exists between the two points x1 and x2 is also increased, which leads to greater accuracy of the measurements. However, this arrangement is especially rational when the method must also be applied to quasi-stationary processes, for which it is not primarily intended.
Dans les lignes suivantes, la théorie des écoulements compressibles dans des conduites tubulaires sera encore une fois exposée brièvement sous forme d'approximation acoustique, telle qu'elle est nécessaire pour la compréhension du procédé selon la présente invention. Il convient de se réfdrer à la littérature technique relative à ce sujet pour un exposé plus détaillé. In the following lines, the theory of compressible flows in tubular conduits will once again be briefly presented in the form of an acoustic approximation, as is necessary for understanding the method according to the present invention. Reference should be made to the technical literature relating to this subject for a more detailed description.
Dans ce qu'on appelle l'approximation acoustique ou linéaire (voir, par exemple, Landau, Lifschitz, Hydrodynamique, Akademie-Verlag, Berlin 1966), là solution des équations d'écoulement relatives à un écoulement compressible en conduite a la forme suivante
p (x, t) = Pg (x - ct) + Pd (x + ct) + pO
v (x, t) = i p9 (x - ct) - 6 Pd (x + ct) 5c expression dans laquelle p = pression pO = pression initiale dans le système v = vitesse (la vitesse initiale étant supposée = 0) x = coordonnée de lieu t = temps c = vitesse du son 6 = densité du fluide
Lorsque deux appareils de prise de pression sont disposés dans la conduite en deux points x1 et x2 qui se succèdent à la distance L, on peut, à partir de leurs valeurs mesurées p(x1,t) et p(x2,t), ainsi que des conditions initiales pd(x,t) = O et Pg (x,t) = O, et pO = pression initiale dans le système = valeur mesurée au début du débit ou de l'écoulement, déterminer Pg(x1 - ct) et
Pd(X2 + ct)
Pg (X1 - ct) = p (x1tt) - Pd [X2 + c (t - L)1 -pO
c
Pd (X2 + ct) = p (x2,t) - Pg [x1 - c (t - L)j -pO
c
On obtient alors, par exemple, la vitesse en x1, à l'aide de l'expression
v (x1 t) = 5c1 [Pg (X1 - ct) - Pd (X2 + c It
On peut déterminer la vitesse en x2 de façon analogue.In what is called the acoustic or linear approximation (see, for example, Landau, Lifschitz, Hydrodynamique, Akademie-Verlag, Berlin 1966), there solution of the flow equations relating to a compressible flow in pipe has the following form
p (x, t) = Pg (x - ct) + Pd (x + ct) + pO
v (x, t) = i p9 (x - ct) - 6 Pd (x + ct) 5c expression in which p = pressure pO = initial pressure in the system v = speed (the initial speed being assumed = 0) x = coordinate of place t = time c = speed of sound 6 = density of the fluid
When two pressure tapping devices are arranged in the pipe at two points x1 and x2 which follow one another at the distance L, it is possible, from their measured values p (x1, t) and p (x2, t), thus that from the initial conditions pd (x, t) = O and Pg (x, t) = O, and pO = initial pressure in the system = value measured at the start of the flow or flow, determine Pg (x1 - ct) and
Pd (X2 + ct)
Pg (X1 - ct) = p (x1tt) - Pd [X2 + c (t - L) 1 -pO
vs
Pd (X2 + ct) = p (x2, t) - Pg [x1 - c (t - L) j -pO
vs
We then obtain, for example, the speed in x1, using the expression
v (x1 t) = 5c1 [Pg (X1 - ct) - Pd (X2 + c It
The speed at x2 can be determined analogously.
On constate que, pour déterminer la vitesse, il faut toujours disposer des valeurs effectives mesurées au moment donné, ainsi que, de plus, de grandeurs déterminées à partir des valeurs mesurées à un moment antérieur de t = L. It can be seen that, in order to determine the speed, it is always necessary to have available the actual values measured at the given moment, as well as, moreover, quantities determined from the values measured at an earlier moment of t = L.
CPar des modifications appropriées des expressions qui définissent pg et Pd, on peut, le cas échéant, prendre également en compte la baisse de pression due au frottemen dans le tube ou à des éléments installés dans ledit tube entre les deux points de mesure de la pression. By appropriate modifications of the expressions which define pg and Pd, it is possible, if necessary, to also take into account the drop in pressure due to friction in the tube or to elements installed in said tube between the two pressure measurement points .
On pourrait évidemment aussi exploiter les résultats des mesures à l'aide d'autres méthodes de résolution des équations d'écoulement, sous forme exacte ou linéarisd (par exemple à l'aide des méthodes par éléments finis ou des différences finies, les mesures de la pression étant effectuées à des intervalles de temps At : L et préalablement introduites dans les calculs comme cConditions limites. One could obviously also exploit the results of the measurements using other methods of solving the flow equations, in exact or linear form (for example using the finite element or finite difference methods, the measurements of the pressure being carried out at time intervals At: L and previously introduced into the calculations as c Limit conditions.
Dans le procédé selon la présente invention ce sont pour l'essentiel, des variations des gradients axiaux de la pression qui sont mesurées, lesquelles provoquent l'accélération du fluide en vertu de l'équation d'écoulement. In the process according to the present invention, it is essentially variations in the axial pressure gradients which are measured, which cause the acceleration of the fluid by virtue of the flow equation.
La présente invention sera mieux comprise à l'aide de la description détaillée d'un mode de réalisation pris comme exemple non limitatif et illustré par le dessin annexé, sur lequel
- la figure 7 est une vue schématique d'un dispositif destiné aux mesures de débit
- la figure 2 est une vue d'un exemple de réalisation pour l'installation de plusieurs appareils de prise de pression en un point de la conduite ; et
- la figure 3 est une vue de la disposition de trois appareils de prise de pression qui se succèdent à des distances identiques dans le sens de l'écoulement.The present invention will be better understood with the aid of the detailed description of an embodiment taken as a nonlimiting example and illustrated by the appended drawing, in which
- Figure 7 is a schematic view of a device for flow measurements
- Figure 2 is a view of an exemplary embodiment for the installation of several pressure tapping devices at a point in the pipe; and
- Figure 3 is a view of the arrangement of three pressure tapping devices which follow one another at identical distances in the direction of flow.
La figure 1 représente une conduite 1 parcourue par un liquide. Deux manomètres 2, 3, qui peuvent, par exemple, être constitués par des piézocristaux, sont disposés, en contact avec le liquide, en deux points x1 et X2 et espacés de la distance L. Grâce à l'action d'un gé nérateur de rythme ou de signaux d'horloge 4, les valeurs de pression mesurées par les appareils de prise de pression ne peuvent aboutir à une installation électronique de traitement des données 6, par l'intermédiaire des portes ET 5, qu'à des intervalles de temps bien définis At. L'installation électronique de traitement des donnees résout les équations d'écoulement selon l'un des procédés précédemment mentionnés et fournit ainsi les valeurs mesurées pour la vitesse, le débit-masse et le débit-volume, lesquelles sont affichées sur les indicateurs 7, 8 et 9. FIG. 1 represents a pipe 1 traversed by a liquid. Two manometers 2, 3, which may, for example, be constituted by piezocrystals, are arranged, in contact with the liquid, at two points x1 and X2 and spaced by the distance L. Thanks to the action of a generator rhythm or clock signals 4, the pressure values measured by the pressure tapping devices can only lead to an electronic data processing installation 6, via AND gates 5, only at intervals of well defined times At. The electronic data processing system solves the flow equations according to one of the previously mentioned processes and thus provides the measured values for speed, mass flow and volume flow, which are displayed on indicators 7, 8 and 9.
Pour des raisons de redondance ou pour améliorer la précision, les appareils de prise de pression installés aux points x1 et x2 peuvent aussi être constitués par plusieurs appareils de prise de pression répartis sur la périphérie de la conduite parcourue par le fluide. La figure 2 indique une disposition possible de ces appareils de prise de pression multiples. Dans ce cas, les appareils de prise de pression 21, 22, 23 et 24 sont répartis sur une zone périphérique du tube 11. Selon les exigences relatives à la sécurité et à la précision, auxquelles le dispositif de mesure doit satisfaire, on peut alors former la somme de ces valeurs de pression mesurées avant de procéder à un traitement ultérieur, ou-bien on peut prévoir plusieurs systèmes de traitement des données séparés, ce qui peut être impératif lorsque les exigences relatives à la sécurité sont plus rigoureuses. For reasons of redundancy or to improve accuracy, the pressure tapping devices installed at points x1 and x2 can also consist of several pressure tapping devices distributed over the periphery of the pipe traversed by the fluid. Figure 2 shows a possible arrangement of these multiple pressure tapping devices. In this case, the pressure tapping devices 21, 22, 23 and 24 are distributed over a peripheral zone of the tube 11. Depending on the requirements relating to safety and precision, which the measuring device must satisfy, it is then possible to form the sum of these measured pressure values before proceeding with further processing, or else several separate data processing systems can be provided, which may be imperative when the security requirements are more stringent.
La figure 3 représente un dispositif qui comporte trois appareils de prise de pression 32, 33 et 34 qui se succèdent dans le sens de l'écoulement dans la conduite 31. Les appareils de prise de pression se trouvent aux points X1, x2 et x3, qui sont espacés les uns des autres de la distance L. Cette disposition convient pour un réétalonnage de la vitesse du son, pour les cas où la température ou la densité du liquide subissent des variations assez fortes. FIG. 3 represents a device which comprises three pressure tapping devices 32, 33 and 34 which follow one another in the direction of flow in the pipe 31. The pressure tapping devices are located at points X1, x2 and x3, which are spaced from each other by the distance L. This arrangement is suitable for a recalibration of the speed of sound, for cases where the temperature or the density of the liquid undergo fairly large variations.
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