FR2817614A1

FR2817614A1 - Measurement of gas flow from a pressurized gas supply or bottle in which measurement accuracy is independent of the pressure upstream of the gas flowmeter

Info

Publication number: FR2817614A1
Application number: FR0015555A
Authority: FR
Inventors: Max Schladerer
Original assignee: Briffault SA
Current assignee: Briffault SA
Priority date: 2000-12-01
Filing date: 2000-12-01
Publication date: 2002-06-07
Anticipated expiration: 2020-12-01
Also published as: ITGE20010091A0; FR2817614B1; DE10156930A1; DE10156930B4; ITGE20010091A1

Abstract

Flowmeter comprises a clack-type gas pressure reduction valve, the position of the obturator (7) of which with respect to a valve seat (9) depends on the position of a membrane (2), a sensor (16) for detecting the input gas pressure and a calculator (15) that calculates the flow rate from a signal generated from an obturator displacement sensor (13). The invention also relates to a corresponding a gas meter.

Description

Débitmètre et compteur de qaz à capteur de déplacement et à calculateur
La présente invention se rapporte aux débitmètres de gaz et aux compteurs de gaz. Flowmeter and qaz meter with displacement sensor and computer
The present invention relates to gas flow meters and gas meters.

On connaît déjà un débitmètre de gaz pouvant servir de compteur de gaz par intégration des débits en fonction du temps dans lequel on donne au gaz une vitesse sonique. Ce débitmètre est imprécis, même lorsque le rapport entre la pression d'entrée dans l'appareil et la pression de sortie de l'appareil est égal à 2. Si ce rapport est inférieur à 2, l'appareil ne permet plus de mesurer correctement le débit, en sorte que la plage de mesure est limitée. There is already known a gas flow meter which can serve as a gas meter by integrating the flow rates as a function of the time in which the gas is given a sonic speed. This flowmeter is inaccurate, even when the ratio between the inlet pressure in the device and the outlet pressure of the device is equal to 2. If this ratio is less than 2, the device can no longer measure correctly the flow rate, so that the measuring range is limited.

L'invention vise un débitmètre de gaz qui fonctionne à des vitesses de gaz subsoniques et qui s'accommode d'un rapport de la pression d'entrée à la pression de sortie petit bien inférieur à 2, tout en ayant une très grande précision, meilleure que celle du débitmètre antérieur sonique. The invention relates to a gas flow meter which operates at subsonic gas speeds and which accommodates a ratio of the inlet pressure to the outlet pressure small much less than 2, while having very high accuracy, better than that of the previous sonic flowmeter.

L'invention a donc pour objet un débitmètre comprenant un détendeur de gaz à clapet, dont la position de l'obturateur par rapport au siège dépend de la position d'une membrane soumise à l'action antagoniste d'une force et de la pression de sortie du gaz du débitmètre, et un capteur de détection de la valeur du déplacement relatif de l'obturateur par rapport au siège. Suivant l'invention, il est prévu des moyens de calcul qui, à partir du déplacement relatif, calculent le débit de gaz passant dans le régulateur. The subject of the invention is therefore a flow meter comprising a gas valve with valve, the position of the shutter relative to the seat depends on the position of a membrane subjected to the antagonistic action of a force and of the pressure. gas outlet of the flow meter, and a sensor for detecting the value of the relative movement of the shutter relative to the seat. According to the invention, there are provided calculation means which, from the relative displacement, calculate the flow of gas passing through the regulator.

Ce débitmètre donne de bons résultats lorsque la pression d'entrée régnant dans un conduit d'entrée en amont du clapet est sensiblement constante. Dans ce cas, la différence entre la pression d'entrée et la pression de sortie est sensiblement constante et est une donnée de This flow meter gives good results when the inlet pressure prevailing in an inlet duct upstream of the valve is substantially constant. In this case, the difference between the inlet pressure and the outlet pressure is substantially constant and is a given of

l'appareil, de sorte que cette donnée constante est introduite en tant que telle dans le calculateur qui peut, à partir de là, calculer simplement le débit à partir du déplacement de l'obturateur. the device, so that this constant data is introduced as such in the computer which can, from there, simply calculate the flow from the movement of the shutter.

Lorsque la pression d'entrée n'est pas constante pour un débit donné, quel qu'il soit, il est prévu suivant l'invention, pour obtenir toujours une bonne précision de la mesure du débit, que le conduit d'entrée dans le débitmètre en amont du clapet communique avec une chambre dans laquelle se trouve le moyen donnant la force antagoniste de la pression de sortie du gaz. Grâce à cela, c'est la pression d'entrée qui est la pression de consigne et il s'ensuit qu'une variation de pression d'entrée se traduit par une variation de la pression de sortie égale, si bien que la variation de la pression d'entrée provoque une moindre erreur de mesure du débit. When the inlet pressure is not constant for a given flow, whatever it is, it is provided according to the invention, to always obtain good accuracy of the flow measurement, that the inlet conduit in the flow meter upstream of the valve communicates with a chamber in which is located the means giving the antagonistic force of the gas outlet pressure. Thanks to this, it is the inlet pressure which is the reference pressure and it follows that a variation of inlet pressure results in a variation of the equal outlet pressure, so that the variation of the inlet pressure causes a lesser flow measurement error.

Suivant un mode de réalisation très préféré, qui peut d'ailleurs se combiner avec le mode de réalisation dans lequel la pression d'entrée sert de pression de consigne, il est prévu dans un conduit d'entrée en amont du clapet un capteur de pression. Le calculateur calcule alors le débit à partir d'une part, du déplacement de l'obturateur et d'autre part, de l'indication fournie par le capteur de pression. According to a very preferred embodiment, which can moreover be combined with the embodiment in which the inlet pressure serves as the reference pressure, a pressure sensor is provided in an inlet duct upstream of the valve. . The computer then calculates the flow rate on the one hand, from the movement of the shutter and on the other hand, from the indication provided by the pressure sensor.

Pour parfaire la mesure, on peut également prévoir un capteur de pression de sortie ou mieux, un capteur de la différence de pression, entre la pression d'entrée et la pression de sortie et que ce capteur de pression différentielle ou de pression de sortie envoie un signal au calculateur qui calcule le débit à partir de ces signaux représentatifs des pressions et du signal représentatif du déplacement de l'obturateur. To complete the measurement, it is also possible to provide an outlet pressure sensor or better, a pressure difference sensor, between the inlet pressure and the outlet pressure and which this differential pressure or outlet pressure sensor sends. a signal to the computer which calculates the flow rate from these signals representative of the pressures and of the signal representative of the movement of the shutter.

Suivant un perfectionnement, il est prévu également un capteur de la température du gaz en amont du clapet, ce capteur étant relié au calculateur et permettant à celui-ci de calculer le débit volumique en tenant compte de la correction à apporter en raison de la température du gaz. According to an improvement, there is also provided a gas temperature sensor upstream of the valve, this sensor being connected to the computer and allowing the latter to calculate the volume flow taking into account the correction to be made due to the temperature. some gas.

Le capteur de déplacement peut être de type classique. Il peut être constitué notamment d'un engrenage entre la tige du clapet et l'axe d'un potentiomètre. Ce peut être aussi un capteur de déplacement linéaire disposé de préférence dans l'alignement de la tige du clapet. Ce peut être aussi un système à transformateur différentiel, un capteur optique ou un capteur capacitif ou autre. The displacement sensor can be of the conventional type. It can in particular consist of a gear between the valve stem and the axis of a potentiometer. It can also be a linear displacement sensor preferably arranged in alignment with the valve stem. It can also be a differential transformer system, an optical sensor or a capacitive sensor or the like.

Suivant un mode de réalisation préféré, il est prévu un moyen de démultiplication de la valeur du déplacement de l'obturateur, par exemple According to a preferred embodiment, a means is provided for reducing the value of the displacement of the shutter, for example

en prévoyant une crémaillère sur la tige du clapet qui engrène dans un train d'engrenage dont la roue de sortie peut comporter, répartis sur la circonférence, des aimants aptes à agir sur des interrupteurs à lame souple (Reed). On déduit le débit de la durée de maintien sur les diverses positions. by providing a rack on the valve stem which meshes in a gear train, the output wheel of which may comprise, distributed around the circumference, magnets capable of acting on flexible reed switches. The flow is deducted from the holding time at the various positions.

Au dessin annexé : la figure 1 est une vue en coupe d'un débitmètre suivant l'invention, et la figure 2 est une vue semblable d'une variante, et la figure 3 est une vue en coupe d'un mécanisme de démultiplication du déplacement de l'obturateur. In the accompanying drawing: FIG. 1 is a sectional view of a flow meter according to the invention, and FIG. 2 is a similar view of a variant, and FIG. 3 is a sectional view of a reduction mechanism of the displacement of the shutter.

Le débitmètre représenté à la figure 1 comporte un corps 1 subdivisé par une membrane 2 en une chapelle 3 et en une chambre 4 de détente. L'une des extrémités d'un ressort 5 s'appuie sur une face intérieure du corps 1, tandis que son autre extrémité repousse la membrane 2. La chambre 4 de détente comporte un conduit 6 de sortie et communique par l'intermédiaire d'un clapet à obturateur 7 à partie élastique 8 et à siège 9 avec un conduit 10 d'entrée. L'obturateur 7 est relié par une tige 11 à une tringlerie 12 en sorte que le déplacement de la membrane 2 se traduit par un déplacement de l'obturateur 7. Sur la tige 11 est monté un capteur 13 de déplacement apte à capter le déplacement de l'obturateur 7. Ce capteur 13 est relié par une ligne 14 à un calculateur 15. Dans le conduit 10 d'entrée sont prévus un capteur 16 de pression relié par une ligne 17 au calculateur 15 et un capteur 18 de température relié par une ligne 19 au calculateur 15. Dans le conduit 6 de sortie ou dans la chambre 4 est placé un capteur 20 de pression relié par une ligne 21 au calculateur 15. The flowmeter represented in FIG. 1 comprises a body 1 subdivided by a membrane 2 into a chapel 3 and into an expansion chamber 4. One end of a spring 5 is supported on an inner face of the body 1, while its other end pushes the membrane 2. The expansion chamber 4 has an outlet conduit 6 and communicates via a shutter valve 7 with elastic part 8 and with seat 9 with an inlet duct 10. The shutter 7 is connected by a rod 11 to a linkage 12 so that the displacement of the membrane 2 results in a displacement of the shutter 7. On the rod 11 is mounted a displacement sensor 13 capable of sensing the displacement of the shutter 7. This sensor 13 is connected by a line 14 to a computer 15. In the inlet duct 10 are provided a pressure sensor 16 connected by a line 17 to the computer 15 and a temperature sensor 18 connected by a line 19 to the computer 15. In the outlet duct 6 or in the chamber 4 is placed a pressure sensor 20 connected by a line 21 to the computer 15.

Le mode de réalisation représenté à la figure 2 est semblable à celui représenté à la figure 1, si ce n'est qu'il est prévu un conduit 22 mettant en communication le conduit 10 d'entrée avec la chapelle 3 et que le ressort 5, au lieu d'appuyer sur la membrane 2, s'appuie par l'une de ses extrémités sur un rebord intérieur 23 de la chapelle et tire sur la membrane 2 au lieu de la repousser. The embodiment shown in Figure 2 is similar to that shown in Figure 1, except that there is provided a conduit 22 communicating the inlet conduit 10 with the chapel 3 and that the spring 5 , instead of pressing on the membrane 2, is supported by one of its ends on an inner rim 23 of the chapel and pulls on the membrane 2 instead of pushing it back.

Le calculateur 15 peut, à partir des données qui lui sont fournies par les capteurs 13,16, 18 et 20, calculer le débit et, s'il intègre les débits en fonction du temps, l'appareil devient compteur. The computer 15 can, from the data supplied to it by the sensors 13, 16, 18 and 20, calculate the flow rate and, if it integrates the flow rates as a function of time, the device becomes a counter.

A la figure 3, il est monté sur la tige 11 une crémaillère 24 qui engrène avec un pignon 25 solidaire en rotation d'une roue dentée 26. La In FIG. 3, there is mounted on the rod 11 a rack 24 which meshes with a pinion 25 integral in rotation with a toothed wheel 26. The

roue 26 engrène avec un pignon 27 solidaire d'une autre roue dentée 28 réalisant l'effet démultiplicateur. La roue 28 engrène sur une roue 29 de sortie portant à sa périphérie huit aimants 30 qui passent successivement au fur et à mesure que la roue 29 tourne devant un interrupteur 31 à lame souple. wheel 26 meshes with a pinion 27 integral with another toothed wheel 28 realizing the multiplier effect. The wheel 28 meshes with an output wheel 29 carrying at its periphery eight magnets 30 which pass successively as the wheel 29 rotates in front of a switch 31 with a flexible blade.

L'interrupteur 31 est relié au calculateur 15.The switch 31 is connected to the computer 15.

Claims

REVENDICATIONS 1. Débitmètre de gaz comprenant un détendeur de gaz à clapet, dont la position de l'obturateur (7) par rapport au siège (9) dépend de la position d'une membrane (2) soumise à l'action antagoniste d'une force (5) et de la pression de sortie du gaz, et un capteur (13) de détection de la valeur du déplacement relatif de l'obturateur (7) par rapport au siège (9), caractérisé par un calculateur (15) qui calcule, à partir du déplacement relatif, le débit de gaz passant dans le régulateur. CLAIMS 1. Gas flow meter comprising a gas valve with valve, the position of the shutter (7) relative to the seat (9) depends on the position of a membrane (2) subjected to the antagonistic action of a force (5) and of the gas outlet pressure, and a sensor (13) for detecting the value of the relative displacement of the shutter (7) relative to the seat (9), characterized by a computer (15) which calculates, from the relative displacement, the flow of gas passing through the regulator.

2. Débitmètre suivant la revendication 1, caractérisé par un conduit (22) mettant un conduit (10) d'entrée dans le débitmètre en communication avec une chapelle (3) dans laquelle est logé le moyen (5) permettant d'applique ladite force à la membrane (2). 2. Flow meter according to claim 1, characterized by a conduit (22) putting a conduit (10) entering the flow meter in communication with a chapel (3) in which is housed the means (5) for applying said force to the membrane (2).

3. Débitmètre suivant la revendication 1 ou 2 comprenant un conduit (10) d'entrée en amont du clapet, caractérisé par un capteur (16) de la pression d'entrée régnant dans le conduit (10) d'entrée et en ce que le calculateur (15) calcule le débit à partir du signal fourni par le capteur (13) de déplacement et par le capteur (16) de la pression d'entrée. 3. Flow meter according to claim 1 or 2 comprising an inlet pipe (10) upstream of the valve, characterized by a sensor (16) of the inlet pressure prevailing in the inlet pipe (10) and in that the computer (15) calculates the flow rate from the signal supplied by the displacement sensor (13) and by the input pressure sensor (16).

4. Débitmètre suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé par un capteur (20) de la pression de sortie ou de la différence entre la pression d'entrée et la pression de sortie et le calculateur (15) calcule le débit à partir des signaux fournis par le capteur (13) de déplacement et les capteurs (16, 20) de pression. 4. Flow meter according to one of the preceding claims, characterized by a sensor (20) of the outlet pressure or of the difference between the inlet pressure and the outlet pressure and the computer (15) calculates the flow rate from the signals provided by the displacement sensor (13) and the pressure sensors (16, 20).

5. Débitmètre suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est prévu dans le conduit (10) d'entrée un capteur (18) de température et le calculateur (15) tient compte, pour le calcul du débit, du 5. Flow meter according to one of the preceding claims, characterized in that a temperature sensor (18) is provided in the inlet duct (10) and the computer (15) takes account, for the calculation of the flow rate, of

signal fourni par le capteur (18) de température. signal supplied by the temperature sensor (18).

6. Débitmètre suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé par un moyen de démultiplication de la valeur du déplacement de l'obturateur (7). 6. Flowmeter according to one of the preceding claims, characterized by means for reducing the displacement value of the shutter (7).

7. Compteur de gaz, caractérisé en ce qu'il comprend un débitmètre suivant l'une des revendications précédentes. 7. Gas meter, characterized in that it comprises a flow meter according to one of the preceding claims.