FR3128016A1 - ULTRASONIC FLOWMETER COMPRISING A VALVE AND METHOD FOR MOUNTING SUCH A FLOWMETER - Google Patents
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Abstract
DÉBITMÈTRE À ULTRASONS COMPORTANT UNE VANNE ET PROCÉDÉ DE MONTAGE D’UN TEL DÉBITMÈTRE L’invention concerne un débitmètre à ultrasons comportant : une canalisation (5) de mesure du débit d’un fluide, deux transducteurs (à ultrasons montés en regard l’un de l’autre vis-à-vis d’une paroi de ladite canalisation, un boîtier comprenant un réceptacle principal (3) solidaire de la canalisation et délimitant un volume interne principal, une vanne de régulation comportant un organe d’obturation comprenant une tige présentant une extrémité distale disposée à l’intérieur d’une membrane (46), ladite vanne comprenant un actionneur dudit organe d’obturation adapté pour pouvoir commander la position dudit organe d’obturation, le volume interne principal dudit boîtier est adapté pour pouvoir recevoir ladite vanne, la canalisation présente une zone de mesure présentant une section de passage minimale au moins égale à une section de passage d’une zone intermédiaire s’étendant entre lesdits transducteurs et ledit organe d’obturation. Figure pour l’abrégé : figure 3ULTRASOUND FLOW METER COMPRISING A VALVE AND METHOD FOR MOUNTING SUCH A FLOW METER on the other, vis-à-vis a wall of said pipe, a box comprising a main receptacle (3) integral with the pipe and delimiting a main internal volume, a regulating valve comprising a closure member comprising a rod having a distal end disposed inside a membrane (46), said valve comprising an actuator of said obturation member adapted to be able to control the position of said obturation member, the main internal volume of said casing is adapted to be able to receive said valve, the pipe has a measurement zone having a minimum passage section at least equal to a passage section of an intermediate zone extending between said transducers and said closure member. Figure for abstract: figure 3
Description
Domaine technique de l’inventionTechnical field of the invention
L’invention concerne un débitmètre à ultrasons comportant une canalisation et une vanne. En particulier l’invention concerne un débitmètre à ultrasons comportant au moins deux transducteurs à ultrasons montés en regard l’un par rapport à l’autre.The invention relates to an ultrasonic flowmeter comprising a pipeline and a valve. In particular, the invention relates to an ultrasonic flowmeter comprising at least two ultrasonic transducers mounted facing each other.
Arrière-plan technologiqueTechnology background
Les débitmètres sont utilisés dans de nombreux secteurs d’activité tels que l’assainissement et l’eau potable, l’irrigation, l’industrie chimique ou encore l’industrie agroalimentaire. Les débitmètres à ultrasons présentent de nombreux avantages et sont plus fiables en terme de durabilité et de précision des mesures que les débitmètres volumétriques à turbine par exemple.Flowmeters are used in many sectors of activity such as sanitation and drinking water, irrigation, the chemical industry or even the food industry. Ultrasonic flowmeters have many advantages and are more reliable in terms of durability and measurement accuracy than turbine volumetric flowmeters, for example.
Parmi les débitmètres à ultrasons il existe également différentes catégories.Among the ultrasonic flowmeters there are also different categories.
En outre, dans certaines applications, il est nécessaire de pouvoir interrompre l’écoulement du fluide dans une canalisation, par exemple en cas de fuite, et/ou de pouvoir moduler le débit du fluide dans une canalisation.In addition, in certain applications, it is necessary to be able to interrupt the flow of fluid in a pipe, for example in the event of a leak, and/or to be able to modulate the flow rate of fluid in a pipe.
On connaît par exemple du document WO 2020/007983 un débitmètre à ultrasons comportant une canalisation, un boîtier étanche présentant un compartiment s’étendant à partir de la canalisation, une unité de mesure du débit de fluide à l’intérieur d’une partie supérieure du boîtier et une vanne électrique à l’intérieur d’une partie inférieure du boîtier disposée sous la canalisation. Toutefois, les transducteurs à ultrasons d’un tel débitmètre étant disposés alignés longitudinalement selon la canalisation au-dessus de celle-ci, ils nécessitent de prévoir la mise en place de miroirs en regard de chacun d’eux à l’intérieur de la canalisation afin de permettre de transmettre les ultrasons de l’un à l’autre. L’encombrement d’un tel débitmètre n’est pas satisfaisant au regard des contraintes rencontrées dans de nombreux cas dont celui du montage dans des installations existantes. En outre, les performances et la fiabilité des mesures réalisées par un tel débitmètre sont limitées par la présence des miroirs et ce qu’ils impliquent en termes de résolution de la mesure.For example, document WO 2020/007983 discloses an ultrasonic flowmeter comprising a pipe, a sealed case having a compartment extending from the pipe, a unit for measuring the flow of fluid inside an upper part of the casing and an electric valve inside a lower part of the casing arranged under the pipeline. However, the ultrasonic transducers of such a flowmeter being arranged longitudinally aligned along the pipe above the latter, they require the provision of the installation of mirrors opposite each of them inside the pipe. in order to allow ultrasound to be transmitted from one to the other. The size of such a flowmeter is not satisfactory with regard to the constraints encountered in many cases, including that of mounting in existing installations. In addition, the performance and reliability of the measurements made by such a flowmeter are limited by the presence of the mirrors and what they imply in terms of measurement resolution.
L’invention vise à pallier les inconvénients d’un tel débitmètre.The invention aims to overcome the drawbacks of such a flowmeter.
Objectifs de l’inventionObjectives of the invention
L’invention vise à fournir un débitmètre intégrant une vanne de régulation tout en présentant un faible encombrement ainsi qu’une excellente fiabilité de mesure.The invention aims to provide a flowmeter incorporating a control valve while having a small footprint and excellent measurement reliability.
L’invention vise également à fournir un débitmètre pouvant être fabriqué en grandes séries à des coûts compatibles avec une exploitation à l’échelle industrielle et avec une utilisation dans les usages courants tels que la mesure de débit dans les canalisations d’adduction d’eau.The invention also aims to provide a flow meter that can be manufactured in large series at costs compatible with operation on an industrial scale and with use in common uses such as flow measurement in water supply pipes. .
Pour ce faire, l’invention concerne un débitmètre à ultrasons comportant :To do this, the invention relates to an ultrasonic flowmeter comprising:
une canalisation de mesure du débit d’un fluide s’étendant principalement selon un axe longitudinal,a pipe for measuring the flow of a fluid extending mainly along a longitudinal axis,
au moins deux transducteurs à ultrasons montés en regard l’un de l’autre,at least two ultrasonic transducers mounted facing each other,
un boîtier comprenant un réceptacle principal solidaire de la canalisation et délimitant un volume interne principal,a box comprising a main receptacle integral with the pipe and delimiting a main internal volume,
une vanne de régulation d’un flux de fluide dans ladite canalisation comportant un organe d’obturation,a valve for regulating a flow of fluid in said pipe comprising a closure member,
caractérisé en ce que :characterized in that:
ledit organe d’obturation comprend une tige présentant une extrémité distale s’étendant vers la canalisation, l’extrémité distale de ladite tige étant disposée à l’intérieur d’une membrane, l’organe d’obturation étant configuré pour pouvoir être déplacé, selon un axe orthogonal à l’axe longitudinal de ladite canalisation, entre au moins une position ouverte dans laquelle l’organe d’obturation autorise le passage d’un débit de fluide non nul dans la canalisation et au moins une position fermée dans laquelle le débit de fluide dans la canalisation est nul, ladite vanne comprenant un actionneur dudit organe d’obturation adapté pour pouvoir commander la position dudit organe d’obturation,said closure member comprises a stem having a distal end extending towards the pipe, the distal end of said stem being disposed inside a membrane, the closure member being configured to be able to be moved, along an axis orthogonal to the longitudinal axis of said pipe, between at least one open position in which the closure member allows the passage of a non-zero fluid flow in the pipe and at least one closed position in which the fluid flow in the pipe is zero, said valve comprising an actuator of said closure member adapted to be able to control the position of said closure member,
le volume interne principal dudit boîtier est adapté pour pouvoir recevoir ladite vanne,the main internal volume of said housing is adapted to be able to receive said valve,
la canalisation présente une portion, dite zone de mesure, s’étendant entre lesdits transducteurs, présentant une section de passage minimale dudit fluide dans la canalisation au moins égale à une section de passage maximale dudit fluide dans la canalisation d’une portion, dite zone intermédiaire, s’étendant entre lesdits transducteurs et ledit organe d’obturation.the pipe has a portion, called the measurement zone, extending between the said transducers, having a minimum passage section of said fluid in the pipe at least equal to a maximum passage section of said fluid in the pipe of a portion, called zone intermediate, extending between said transducers and said shutter member.
Un débitmètre selon l’invention permet donc d’intégrer une vanne de régulation au niveau d’une zone de la canalisation identique et immédiatement voisine à la zone de la canalisation dans laquelle sont réalisées les mesures de débit de fluide via l’émission/réception d’ultrasons, c’est-à-dire en particulier dans une portion dite rétrécie de la canalisation par rapport aux dimensions des sections d’entrée et de sortie du fluide de la canalisation.A flowmeter according to the invention therefore makes it possible to integrate a regulation valve at the level of a zone of the pipe identical and immediately adjacent to the zone of the pipe in which the fluid flow measurements are carried out via the transmission/reception ultrasound, that is to say in particular in a so-called narrowed portion of the pipe with respect to the dimensions of the fluid inlet and outlet sections of the pipe.
La section de passage minimale de la zone de mesure présente donc une surface au moins égale à la surface de la section de passage maximale de la zone intermédiaire de la canalisation du débitmètre.The minimum passage section of the measurement zone therefore has a surface area at least equal to the surface of the maximum passage section of the intermediate zone of the pipe of the flowmeter.
En d’autres termes, la zone de mesure s’étendant entre lesdits transducteurs présente une section de passage minimale présentant une surface au moins égale à celle de la section de passage au voisinage dudit organe d’obturation.In other words, the measurement zone extending between said transducers has a minimum passage section having a surface area at least equal to that of the passage section in the vicinity of said shutter member.
Dans tout le texte, on entend par « zone de mesure s’étendant entre lesdits transducteurs », ledit débitmètre comprenant au moins un premier transducteur à ultrasons et au moins un deuxième transducteur à ultrasons, distinct dudit premier transducteur à ultrasons, toute portion de la canalisation s’étendant entre :Throughout the text, the term "measurement zone extending between said transducers", said flowmeter comprising at least a first ultrasonic transducer and at least a second ultrasonic transducer, separate from said first ultrasonic transducer, any portion of the pipeline extending between:
une section droite transversale de la canalisation dans un plan orthogonal à l’axe longitudinal de la canalisation et passant par ledit premier transducteur, ledit premier transducteur étant plus proche d’une première extrémité de ladite canalisation, eta cross section of the pipeline in a plane orthogonal to the longitudinal axis of the pipeline and passing through said first transducer, said first transducer being closer to a first end of said pipeline, and
une section droite transversale de la canalisation dans un plan orthogonal à l’axe longitudinal de la canalisation et passant par ledit deuxième transducteur, ledit deuxième transducteur étant plus proche d’une deuxième extrémité de ladite canalisation, ladite deuxième extrémité de la canalisation étant distincte de ladite première extrémité.a cross section of the pipe in a plane orthogonal to the longitudinal axis of the pipe and passing through said second transducer, said second transducer being closer to a second end of said pipe, said second end of the pipe being distinct from said first end.
La zone intermédiaire de la canalisation n’inclut pas la portion de la canalisation immédiatement dans l’axe longitudinal de l’organe d’obturation de la vanne de régulation du débitmètre. En particulier, la zone intermédiaire de la canalisation s’étend entre le transducteur à ultrasons le plus proche de l’organe d’obturation de la vanne et ledit organe d’obturation.The intermediate zone of the pipeline does not include the portion of the pipeline immediately in the longitudinal axis of the shut-off device of the flowmeter regulation valve. In particular, the intermediate zone of the pipe extends between the ultrasonic transducer closest to the closure member of the valve and said closure member.
La forme et les dimensions de la canalisation ne varient pas entre la zone de mesure et l’organe d’obturation de la vanne. Avantageusement et selon l’invention, la section de passage dudit fluide dans ladite zone de mesure de la canalisation est constante et identique à la section de passage dudit fluide dans ladite zone intermédiaire de la canalisation.The shape and dimensions of the pipe do not vary between the measurement zone and the valve closing device. Advantageously and according to the invention, the passage section of said fluid in said measurement zone of the pipe is constant and identical to the passage section of said fluid in said intermediate zone of the pipe.
La vanne peut donc être disposée dans une zone de la canalisation ne nécessitant pas d’adaptation particulière vis-à-vis de la zone de mesure ou de la zone intermédiaire mais bien dans une portion de la canalisation identique à la zone de mesure elle-même et donc au plus près de celle-ci, ce qui limite l’encombrement longitudinal d’un débitmètre selon l’invention et donc, par suite, son encombrement général. Ceci permet également de limiter la course de la vanne nécessaire pour passer d’une position ouverte à fermée (et vice versa), ce qui contribue également à diminuer l’encombrement de l’organe d’obturation, de son actionneur, donc de toute la vanne et ainsi du débitmètre. L’invention permet ainsi de proposer un tel débitmètre présentant une longueur (selon l’axe longitudinal de la canalisation) de seulement 115 mm ou 110 mm, voire 105 mm. Ceci permet à un débitmètre selon l’invention d’être compatible avec une installation sur une canalisation préexistante (en rénovation), par exemple en remplacement d’un autre débitmètre, et non uniquement sur de nouveaux réseaux de fluide.The valve can therefore be placed in a zone of the pipeline that does not require any particular adaptation vis-à-vis the measurement zone or the intermediate zone but rather in a portion of the pipeline identical to the measurement zone itself. same and therefore closer to it, which limits the longitudinal size of a flowmeter according to the invention and therefore, consequently, its overall size. This also makes it possible to limit the travel of the valve necessary to pass from an open to closed position (and vice versa), which also contributes to reducing the size of the closure member, of its actuator, and therefore of any the valve and so on the flow meter. The invention thus makes it possible to propose such a flowmeter having a length (along the longitudinal axis of the pipe) of only 115 mm or 110 mm, or even 105 mm. This allows a flowmeter according to the invention to be compatible with an installation on a pre-existing pipeline (under renovation), for example as a replacement for another flowmeter, and not only on new fluid networks.
En particulier, l’organe d’obturation de ladite vanne est disposé dans une portion, dite rétrécissement, de la canalisation, présentant une section de passage maximale dudit fluide dans la canalisation, inférieure à une section de passage minimale d’au moins un raccord d’extrémité de ladite canalisation. En d’autres termes, la vanne est disposée dans le rétrécissement de la canalisation par rapport aux raccords d’extrémité de la canalisation. Le diamètre de tels raccords d’extrémité (diamètre interne) est par exemple de l’ordre de 15 mm pour un compteur présentant un diamètre nominal de 15 (communément décrit par le terme « DN15 »).In particular, the closure member of said valve is arranged in a portion, called a constriction, of the pipe, having a maximum passage section of said fluid in the pipe, less than a minimum passage section of at least one fitting end of said pipeline. In other words, the valve is arranged in the constriction of the pipeline with respect to the end fittings of the pipeline. The diameter of such end fittings (internal diameter) is for example of the order of 15 mm for a meter having a nominal diameter of 15 (commonly described by the term “DN15”).
La vanne est une vanne, dite verticale, permettant de moduler et/ou d’obturer le flux de fluide dans la canalisation via un déplacement selon une direction orthogonale à l’axe longitudinal de la canalisation. Avantageusement et selon l’invention, ladite tige présente une extrémité proximale adaptée pour coopérer avec une vis sans fin s’étendant orthogonalement à l’axe longitudinal de la canalisation, ledit actionneur commandant une rotation de la vis sans fin de façon à permettre de modifier la position dudit organe d’obturation.The valve is a so-called vertical valve, making it possible to modulate and/or block the flow of fluid in the pipe via a movement in a direction orthogonal to the longitudinal axis of the pipe. Advantageously and according to the invention, said rod has a proximal end adapted to cooperate with an endless screw extending orthogonally to the longitudinal axis of the pipe, said actuator controlling a rotation of the endless screw so as to make it possible to modify the position of said shutter member.
Le volume interne principal du réceptacle principal du boîtier présente au moins une ouverture permettant le montage de la vanne dans ledit boîtier. Avantageusement et selon l’invention, le réceptacle principal du boîtier comprend une ouverture principale et un capot principal apte à obturer ladite ouverture principale.The main internal volume of the main receptacle of the casing has at least one opening allowing the mounting of the valve in said casing. Advantageously and according to the invention, the main receptacle of the housing comprises a main opening and a main cover capable of closing said main opening.
Avantageusement et selon l’invention, le débitmètre comprend un support interne auquel sont fixés ladite vis sans fin et l’actionneur dudit organe d’obturation.Advantageously and according to the invention, the flowmeter comprises an internal support to which said endless screw and the actuator of said closure member are fixed.
Avantageusement et selon l’invention, ledit support interne présente au moins une portion annexe comprenant un logement de réception d’au moins un accumulateur électrique adapté pour pouvoir maintenir latéralement ledit accumulateur électrique. En particulier, avantageusement et selon l’invention, ladite portion annexe du support interne comprend un logement de réception configuré pour recevoir deux accumulateurs électriques. Avantageusement et selon l’invention, chaque logement de réception d’au moins un accumulateur électrique dudit support interne s’étend selon une direction orthogonale à l’axe longitudinal de la conduite.Advantageously and according to the invention, said internal support has at least one additional portion comprising a housing for receiving at least one electric accumulator adapted to be able to hold said electric accumulator laterally. In particular, advantageously and according to the invention, said annex portion of the internal support comprises a reception housing configured to receive two electric accumulators. Advantageously and according to the invention, each housing for receiving at least one electric accumulator of said internal support extends in a direction orthogonal to the longitudinal axis of the pipe.
Avantageusement et selon l’invention, le boîtier s’étend au-delà de la canalisation de façon à délimiter un volume interne secondaire disposé du côté opposé au volume interne principal par rapport à la canalisation, ladite canalisation s’étendant à l’intérieur dudit volume interne secondaire. Avantageusement et selon l’invention, le boîtier présente une ouverture secondaire. Avantageusement et selon l’invention, le boîtier comprend un capot secondaire apte à obturer ladite ouverture secondaire. Le capot secondaire délimite ainsi en partie ledit volume interne secondaire. Un tel capot secondaire peut par exemple présenter une forme générale en U ou en V s’étendant autour de ladite canalisation.Advantageously and according to the invention, the housing extends beyond the pipe so as to delimit a secondary internal volume arranged on the side opposite the main internal volume with respect to the pipe, said pipe extending inside said secondary internal volume. Advantageously and according to the invention, the housing has a secondary opening. Advantageously and according to the invention, the housing comprises a secondary cover capable of closing off said secondary opening. The secondary cover thus partly delimits said secondary internal volume. Such a secondary cover may for example have a general U or V shape extending around said pipe.
Le boîtier et la canalisation peuvent être formés d’un unique et même matériau ou de matériaux distincts. La canalisation peut être formée d’au moins un matériau métallique (métaux ou alliages métalliques, fontes…) ou d’au moins un matériau polymère (c’est-à-dire en « plastique » selon le langage courant). Le boîtier peut également être formé d’au moins un matériau métallique ou d’au moins un matériau polymère. Le boîtier et la canalisation peuvent être formés en matériau polymère ou bien le réceptacle principal du boîtier peut par exemple être en matériau polymère surmoulé ou rapporté sur une canalisation métallique. Le réceptacle principal du boîtier peut par exemple également être surmoulé sur des inserts métalliques formés de manière à ce que la canalisation présente à ses extrémités des filets de montage en métal, afin d’augmenter le couple de serrage maximal possible, évitant toute destruction des filets au montage (installation du débitmètre sur une canalisation). Avantageusement et selon l’invention, ledit boîtier et ladite canalisation sont formés d’un matériau choisi dans le groupe formé des polymères et des composites à matrice polymère. En particulier, avantageusement et selon l’invention, le réceptacle principal et la canalisation forment une seule et même pièce (monolithique, c’est-à-dire d’un seul tenant par fabrication), en particulier en matériau choisi dans le groupe formé des polymères et des composites à matrice polymère, ce qui a notamment pour avantage de diminuer le coût de fabrication du débitmètre.The casing and the pipe can be formed from a single and same material or from distinct materials. The pipe can be formed from at least one metallic material (metals or metal alloys, cast iron, etc.) or from at least one polymer material (i.e. “plastic” in common parlance). The casing can also be formed from at least one metallic material or from at least one polymeric material. The casing and the pipe can be formed from a polymer material or else the main receptacle of the casing can for example be made from a polymer material overmolded or attached to a metal pipe. The main receptacle of the box can for example also be molded over metal inserts formed so that the pipe has metal mounting threads at its ends, in order to increase the maximum possible tightening torque, avoiding any destruction of the threads. during assembly (installation of the flowmeter on a pipe). Advantageously and according to the invention, said casing and said pipe are formed of a material chosen from the group formed of polymers and composites with a polymer matrix. In particular, advantageously and according to the invention, the main receptacle and the pipe form one and the same piece (monolithic, that is to say in one piece by manufacture), in particular in material chosen from the group formed polymers and composites with a polymer matrix, which has the particular advantage of reducing the manufacturing cost of the flowmeter.
Avantageusement et selon l’invention, le boîtier et la canalisation sont formés d’un matériau choisi dans le groupe formé des polymères (thermoplastiques et/ou thermodurcissables (ou thermodurcis)) et des composites à matrice polymère (composites à matrice thermoplastique et/ou composites à matrice thermodurcissable (ou à matrice thermodurcie)). Il peut par exemple s’agir d’un composite à matrice polymère comprenant des fibres de verre, par exemple au moins 60% en poids de fibres de verre par rapport au poids total dudit matériau. L’ajout de fibres de renfort dans un matériau polymère permet d’en augmenter les propriétés mécaniques et ainsi les propriétés mécaniques de la canalisation du débitmètre, celle-ci subissant en particulier des sollicitations mécaniques au moment du montage (installation du débitmètre).Advantageously and according to the invention, the casing and the pipe are formed of a material chosen from the group formed of polymers (thermoplastic and/or thermosetting (or thermoset)) and composites with a polymer matrix (composites with a thermoplastic and/or thermosetting matrix (or thermoset matrix) composites). It may for example be a polymer matrix composite comprising glass fibers, for example at least 60% by weight of glass fibers relative to the total weight of said material. The addition of reinforcing fibers in a polymer material makes it possible to increase its mechanical properties and thus the mechanical properties of the flowmeter pipe, which in particular undergoes mechanical stresses during assembly (installation of the flowmeter).
Le réceptacle principal du boîtier présente une paroi latérale interne s’étendant sensiblement orthogonalement à l’axe longitudinal de façon à former une double paroi présentant un espace interne périphérique.The main receptacle of the housing has an internal side wall extending substantially orthogonally to the longitudinal axis so as to form a double wall having a peripheral internal space.
Avantageusement et selon l’invention, le débitmètre comprend au moins une carte électronique disposée à l’intérieur dudit volume interne principal du boîtier, et en ce que chaque transducteur à ultrasons comprend une plaquette piézoélectrique et deux tiges conductrices reliées électriquement à ladite carte électronique. La carte électrique peut être formée au moins en partie d’un matériau flexible est présenter au moins deux portions principales reliées entre elles et s’étendant dans des plans distincts. La carte électrique peut par exemple comprendre au moins deux portions principales reliées entre elles par un matériau flexible formant charnière. Avantageusement et selon l’invention, ladite carte électrique présente au moins deux portions principales reliées entre elles, lesdites portions principales de la carte électronique s’étendant dans deux plans orthogonaux entre eux.Advantageously and according to the invention, the flowmeter comprises at least one electronic card arranged inside said main internal volume of the casing, and in that each ultrasonic transducer comprises a piezoelectric plate and two conductive rods electrically connected to said electronic card. The electrical card may be formed at least in part of a flexible material and present at least two main portions connected to each other and extending in separate planes. The electrical card may for example comprise at least two main portions interconnected by a flexible material forming a hinge. Advantageously and according to the invention, said electrical card has at least two main portions interconnected, said main portions of the electronic card extending in two mutually orthogonal planes.
Avantageusement et selon l’invention, les deux tiges conductrices d’un même transducteur à ultrasons s’étendent sensiblement parallèlement l’un à l’autre. Avantageusement et selon l’invention, les tiges conductrices d’un premier transducteur à ultrasons s’étendent parallèlement aux tiges conductrices d’un deuxième transducteur à ultrasons.Advantageously and according to the invention, the two conductive rods of the same ultrasonic transducer extend substantially parallel to one another. Advantageously and according to the invention, the conductive rods of a first ultrasonic transducer extend parallel to the conductive rods of a second ultrasonic transducer.
Avantageusement et selon l’invention, lesdits transducteurs à ultrasons sont montés en regard l'un de l'autre au travers d'une paroi de ladite canalisation, dans un même plan longitudinal de symétrie de la canalisation, lesdits transducteurs étant orientés selon une direction de mesure formant un angle non nul et inférieur à 90° avec l'axe longitudinal de la canalisation.Advantageously and according to the invention, said ultrasonic transducers are mounted facing each other through a wall of said pipe, in the same longitudinal plane of symmetry of the pipe, said transducers being oriented in a direction measurement forming a non-zero angle less than 90° with the longitudinal axis of the pipe.
Avantageusement et selon un autre mode de réalisation d’un débitmètre selon l’invention, lesdits transducteurs à ultrasons sont montés de telle façon que la direction d'émission / réception desdits transducteurs soit confondue avec l'axe longitudinal de ladite canalisation.Advantageously and according to another embodiment of a flowmeter according to the invention, said ultrasonic transducers are mounted in such a way that the direction of transmission/reception of said transducers coincides with the longitudinal axis of said pipe.
Dans tout le texte, on entend par le fait que les transducteurs soient orientés selon une direction de mesure que les faces principales (ou faces d’émission / réception) desdits transducteurs sont orthogonales à ladite direction de mesure ou direction d’émission /réception des ondes ultrasonores.Throughout the text, the fact that the transducers are oriented according to a direction of measurement means that the main faces (or emission/reception faces) of said transducers are orthogonal to said measurement direction or direction of emission/reception of the ultrasonic waves.
Avantageusement et selon l’invention, chaque transducteur à ultrasons est fixé à la canalisation par une bride de montage.Advantageously and according to the invention, each ultrasonic transducer is fixed to the pipe by a mounting flange.
Avantageusement et selon l’invention, ledit débitmètre comprend un matériau de comblement choisi dans le groupe formé des résines thermodurcies, ledit matériau de comblement remplissant au moins ledit volume interne secondaire du boîtier. Le matériau de comblement entoure donc au moins en partie la canalisation, ce qui permet de renforcer mécaniquement le débitmètre et en particulier de rigidifier la canalisation. Ceci est particulièrement utile dans le cas où la canalisation est formée d’un matériau polymère ou à matrice polymère.Advantageously and according to the invention, said flowmeter comprises a filling material chosen from the group formed by thermoset resins, said filling material filling at least said secondary internal volume of the housing. The filling material therefore surrounds the pipe at least in part, which makes it possible to mechanically reinforce the flow meter and in particular to stiffen the pipe. This is particularly useful where the pipe is formed from a polymer or polymer matrix material.
Dans une variante particulièrement avantageuse selon l'invention, chaque transducteur est installé dans un dispositif de montage.In a particularly advantageous variant according to the invention, each transducer is installed in a mounting device.
Avantageusement et selon l'invention, un tel dispositif de montage est adapté pour être monté dans la canalisation selon une direction orthogonale à un axe longitudinal de celle-ci. Ceci permet d'agencer le dispositif de montage de sorte qu'il puisse être introduit radialement dans la canalisation et fixé sur celle-ci, sans avoir besoin de prévoir des ouvertures obliques sur la canalisation. De ce fait, les contraintes de fabrication de la canalisation sont réduites et le coût en est réduit. De plus, la précision de la position de chaque transducteur est améliorée.Advantageously and according to the invention, such a mounting device is adapted to be mounted in the pipe in a direction orthogonal to a longitudinal axis thereof. This makes it possible to arrange the assembly device so that it can be introduced radially into the pipe and fixed thereto, without the need to provide oblique openings on the pipe. As a result, the manufacturing constraints of the pipe are reduced and the cost thereof is reduced. In addition, the accuracy of the position of each transducer is improved.
Avantageusement et selon l’invention, le débitmètre comprend en outre un module de communication sans fil permettant notamment la transmission des données représentatives du débit de fluide mesuré par le débitmètre (ou de toute autre donnée d’exploitation utile) par communication en champ proche (couramment désigné par le sigle NFC) ou encore par radio (selon le protocole désigné LoRaWAN® par exemple ou encore le protocole M-Bus®, ou le protocole NBIoT®).Advantageously and according to the invention, the flowmeter further comprises a wireless communication module allowing in particular the transmission of data representative of the flow rate of fluid measured by the flowmeter (or of any other useful operating data) by near field communication ( commonly designated by the acronym NFC) or by radio (according to the protocol designated LoRaWAN® for example or even the M-Bus® protocol, or the NBIoT® protocol).
L’invention concerne également un procédé de montage d’un tel débitmètre caractérisé en ce qu’il comporte les étapes suivantes :The invention also relates to a method for mounting such a flowmeter, characterized in that it comprises the following steps:
on fixe chaque transducteur à ultrasons sur la canalisation,each ultrasonic transducer is fixed on the pipe,
on insère ladite vanne de régulation à l’intérieur du volume interne principal dudit boîtier.said regulating valve is inserted inside the main internal volume of said casing.
En particulier, après avoir fixé chaque transducteur à ultrasons sur la canalisation, on dispose la carte électronique à l’intérieur du réceptacle principal, puis, on relie électriquement chaque tige conductrice de chaque transducteur à ultrasons à ladite carte électronique.In particular, after having fixed each ultrasonic transducer on the pipe, the electronic card is placed inside the main receptacle, then each conductive rod of each ultrasonic transducer is electrically connected to said electronic card.
En particulier, dans un procédé de montage d’un tel débitmètre, on associe le support interne, le moteur de l’actionneur, la vis sans fin et l’organe d’obturation.In particular, in a method for mounting such a flowmeter, the internal support, the actuator motor, the endless screw and the shutter member are combined.
En particulier, on obture l’ouverture secondaire en assemblant le capot secondaire au réceptacle principal, puis, on introduit le matériau de comblement sous forme liquide dans ledit volume interne secondaire du boîtier par l’ouverture principale du débitmètre, de façon à ce que le matériau de comblement entoure au moins en partie la canalisation.In particular, the secondary opening is closed by assembling the secondary cover to the main receptacle, then the filler material is introduced in liquid form into said secondary internal volume of the housing through the main opening of the flow meter, so that the filling material at least partly surrounds the pipe.
En particulier, on introduit le matériau de comblement sous forme liquide dans l’espace périphérique ménagé entre la paroi externe du réceptacle principal et la paroi latérale interne, puis, on dispose le capot principal de façon à obturer ladite ouverture principale, les extrémités du capot principal étant insérées dans ledit espace périphérique et au contact dudit matériau de comblement.In particular, the filler material is introduced in liquid form into the peripheral space provided between the outer wall of the main receptacle and the inner side wall, then the main cover is arranged so as to close off said main opening, the ends of the cover main being inserted into said peripheral space and in contact with said filling material.
L’invention concerne également un débitmètre à ultrasons et un procédé de montage d’un tel débitmètre, caractérisés en combinaison par tout ou partie des caractéristiques mentionnées ci-dessus ou ci-après.The invention also relates to an ultrasonic flowmeter and a method of mounting such a flowmeter, characterized in combination by all or some of the characteristics mentioned above or below.
Liste des figuresList of Figures
D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante donnée à titre uniquement non limitatif et qui se réfère aux figures annexées dans lesquelles :Other aims, characteristics and advantages of the invention will appear on reading the following description given solely by way of non-limiting and which refers to the appended figures in which:
Description détaillée d’un mode de réalisation de l’inventionDetailed description of an embodiment of the invention
Sur les figures, les échelles et les proportions ne sont pas strictement respectées et ce, à des fins d’illustration et de clarté.In the figures, scales and proportions are not strictly adhered to, for purposes of illustration and clarity.
En outre, les éléments identiques, similaires ou analogues sont désignés par les mêmes références dans toutes les figures.In addition, identical, similar or analogous elements are designated by the same references in all the figures.
Comme on peut le voir sur les figures 1, 2 et 3 illustrant un débitmètre 1 selon l’invention, après montage, le débitmètre 1 comprend un boîtier 2 externe comprenant un réceptacle principal 3. Le réceptacle principal 3 comprend une ouverture principale 17 et un capot principal 6 apte à obturer l’ouverture principale 17. Dans le mode de réalisation représenté, le boîtier comprend en outre une coque 22 adaptée pour recouvrir le capot 6 principal. Le réceptacle principal 3 présente une paroi latérale interne 16 s’étendant sensiblement orthogonalement à l’axe longitudinal 4 et délimite un volume interne principal. Un espace 15 périphérique étroit est donc ménagé entre la paroi externe du réceptacle principal 3 et la paroi latérale interne 16 et forme une double paroi. Le réceptacle principal 3 ne présente pas de fond mais se prolonge, du côté opposé au capot principal 6 lorsqu’il est en place, par la canalisation 5. Le réceptacle principal 3 comprend donc également une ouverture secondaire 14 et un capot secondaire 9 apte à obturer l’ouverture secondaire 14.As can be seen in Figures 1, 2 and 3 illustrating a flowmeter 1 according to the invention, after assembly, the flowmeter 1 comprises an outer casing 2 comprising a main receptacle 3. The main receptacle 3 comprises a main opening 17 and a main cover 6 capable of closing off the main opening 17. In the embodiment shown, the housing further comprises a shell 22 adapted to cover the main cover 6 . The main receptacle 3 has an internal side wall 16 extending substantially orthogonally to the longitudinal axis 4 and delimits a main internal volume. A narrow peripheral space 15 is therefore provided between the outer wall of the main receptacle 3 and the inner side wall 16 and forms a double wall. The main receptacle 3 does not have a bottom but is extended, on the side opposite the main cover 6 when it is in place, by the pipe 5. The main receptacle 3 therefore also comprises a secondary opening 14 and a secondary cover 9 capable of close the secondary opening 14.
Le débitmètre 1 comprend une canalisation 5 s’étendant selon un axe longitudinal 4 et adaptée pour permettre la circulation d’un fluide à l’intérieur de celle-ci, entre une première extrémité, dite entrée 12 de fluide, et une deuxième extrémité, dite sortie 13 de fluide. La canalisation 5 se présente sous la forme générale d’un tube terminé aux deux extrémités par des raccords filetés 10, 11. Dans les deux modes de réalisation illustrés, le réceptacle principal 3 du boîtier 2 est solidaire de la canalisation 5.The flowmeter 1 comprises a pipe 5 extending along a longitudinal axis 4 and adapted to allow the circulation of a fluid inside the latter, between a first end, called fluid inlet 12, and a second end, said fluid outlet 13. The pipe 5 is in the general form of a tube terminated at both ends by threaded connections 10, 11. In the two embodiments illustrated, the main receptacle 3 of the box 2 is integral with the pipe 5.
Dans les deux modes de réalisation illustrés, le tube de la canalisation présente une section droite transversale de forme oblongue. Toutefois, celle-ci peut également présenter toute autre forme, par exemple une section droite transversale circulaire, ovale ou encore polygonale. Dans les deux modes de réalisation illustrés, le tube de la canalisation présente une section droite transversale dont la forme ne varie pas entre les deux extrémités et dont les dimensions sont sensiblement identiques dans la zone de la canalisation où sont disposés les transducteurs.In the two illustrated embodiments, the pipe tube has a cross section of oblong shape. However, the latter may also have any other shape, for example a circular, oval or even polygonal cross-section. In the two illustrated embodiments, the pipe tube has a cross section whose shape does not vary between the two ends and whose dimensions are substantially identical in the zone of the pipe where the transducers are arranged.
Dans un premier mode de réalisation, illustré aux figures 2 à 7, la canalisation comporte deux plateaux 18, 19 moulés sur le tube, diamétralement opposés par rapport à celui-ci et décalés l’un par rapport à l’autre le long de l’axe longitudinal de la canalisation. Chaque plateau 18, 19 comprend un orifice débouchant dans la canalisation pour un transducteur à ultrasons 20, 21.In a first embodiment, illustrated in Figures 2 to 7, the pipe comprises two plates 18, 19 molded on the tube, diametrically opposite with respect to the latter and offset with respect to each other along the length of the pipe. longitudinal axis of the pipeline. Each plate 18, 19 includes an orifice opening into the pipe for an ultrasonic transducer 20, 21.
Le débitmètre 1 comprend au moins une carte électronique 30 disposée à l’intérieur du volume interne principal du boîtier 2. La carte électronique 30 présente trois portions principales 31, 32, 33 reliées entre elles par des charnières flexibles, les portions 31 et 32 s’étendant dans deux plans orthogonaux entre eux et les portions 31 et 33 étant parallèles entre elles.The flowmeter 1 comprises at least one electronic card 30 disposed inside the main internal volume of the housing 2. The electronic card 30 has three main portions 31, 32, 33 interconnected by flexible hinges, the portions 31 and 32 s extending in two mutually orthogonal planes and the portions 31 and 33 being parallel to each other.
Dans les modes de réalisation illustrés, le boîtier comprend un afficheur 35, le capot 6 principal définissant un logement de réception de l’afficheur 35. Le capot 6 principal comprend une portion formant un hublot 8 transparent permettant la visualisation des données représentées sur l’afficheur 35 en soulevant un volet 7 de la coque 22. Dans les modes de réalisation illustrés, l’afficheur 35 est fixé à une troisième portion 33 de la carte électronique 30 à l’aide de broches 34.In the embodiments illustrated, the housing comprises a display 35, the main cover 6 defining a housing for receiving the display 35. The main cover 6 comprises a portion forming a transparent porthole 8 allowing the visualization of the data represented on the display 35 by lifting a flap 7 of the shell 22. In the illustrated embodiments, the display 35 is fixed to a third portion 33 of the electronic card 30 using pins 34.
Le débitmètre 1 comporte deux transducteurs 20, 21 à ultrasons. Chaque transducteur à ultrasons comprend une plaquette piézoélectrique et deux tiges conductrices reliées électriquement à la carte électronique. Le premier transducteur à ultrasons 20 comprend une plaquette piézoélectrique et deux tiges conductrices 25, 26 reliées électriquement à une première portion 31 de la carte électronique. Le deuxième transducteur à ultrasons 21 comprend une plaquette piézoélectrique et deux tiges conductrices 27, 28 reliées électriquement à la première portion 31 de la carte électronique. En particulier, les deux tiges conductrices sont rigides et s’étendent parallèlement l’une par rapport à l’autre, selon une direction orthogonale à une première portion 31 de la carte électronique 30. Chaque tige conductrice est reliée à la carte électronique par soudure. Les tiges 25, 26, 27, 28 s’étendent depuis les transducteurs en direction du capot principal 6.The flowmeter 1 comprises two ultrasonic transducers 20, 21. Each ultrasonic transducer comprises a piezoelectric plate and two conductive rods electrically connected to the electronic card. The first ultrasonic transducer 20 comprises a piezoelectric plate and two conductive rods 25, 26 electrically connected to a first portion 31 of the electronic card. The second ultrasonic transducer 21 comprises a piezoelectric plate and two conductive rods 27, 28 electrically connected to the first portion 31 of the electronic card. In particular, the two conductive rods are rigid and extend parallel to each other, in a direction orthogonal to a first portion 31 of the electronic card 30. Each conductive rod is connected to the electronic card by soldering . The rods 25, 26, 27, 28 extend from the transducers towards the main cover 6.
Le premier transducteur à ultrasons 20 est plus proche de la sortie 13 de la canalisation 5 que le deuxième transducteur à ultrasons 21, le deuxième transducteur à ultrasons 21 étant plus proche de l’entrée 12 de la canalisation 5.The first ultrasonic transducer 20 is closer to the outlet 13 of the pipe 5 than the second ultrasonic transducer 21, the second ultrasonic transducer 21 being closer to the inlet 12 of the pipe 5.
Dans le premier mode de réalisation, illustré aux figures 2 à 7, les transducteurs à ultrasons sont montés en regard l'un de l'autre vis-à-vis de la canalisation, dans un même plan longitudinal de symétrie de la canalisation, les transducteurs étant orientés selon une direction de mesure formant un angle non nul et inférieur à 90° avec l'axe longitudinal de la canalisation. Dans le mode de réalisation représenté, l’angle entre la direction de mesure et l’axe longitudinal de la canalisation est sensiblement de 30° mais peut également aller jusqu’à 50° par exemple, voire plus selon les modèles de débitmètre. En particulier, les transducteurs à ultrasons sont montés en regard l'un de l'autre au travers d'une paroi de la canalisation.In the first embodiment, illustrated in FIGS. 2 to 7, the ultrasonic transducers are mounted facing each other vis-à-vis the pipe, in the same longitudinal plane of symmetry of the pipe, the transducers being oriented along a measurement direction forming a non-zero angle less than 90° with the longitudinal axis of the pipe. In the embodiment shown, the angle between the measurement direction and the longitudinal axis of the pipe is substantially 30° but can also be up to 50° for example, or even more depending on the flowmeter models. In particular, the ultrasonic transducers are mounted facing each other through a wall of the pipe.
Dans les deux modes de réalisation illustrés, pour orienter le transducteur selon la direction de mesure, chaque transducteur 20, 21 comporte sur sa surface active une niche centrale (non représentée) dont la concavité est orientée vers l'intérieur de la canalisation 5, c’est-à-dire en direction de l'axe longitudinal 4. Cette niche comporte au moins une face plane, dite face active, orthogonale à la direction de mesure. Les autres parois de la niche peuvent avoir une forme quelconque pour autant que ces parois n'interfèrent pas avec les ondes ultrasonores. Par exemple, la niche comporte une face supérieure parallèle à la direction de mesure et deux faces latérales parallèles au plan de symétrie longitudinal de la canalisation contenant la direction de mesure.In the two illustrated embodiments, to orient the transducer according to the direction of measurement, each transducer 20, 21 comprises on its active surface a central recess (not shown) whose concavity is oriented towards the inside of the pipe 5, c ie in the direction of the longitudinal axis 4. This niche has at least one flat face, called the active face, orthogonal to the direction of measurement. The other walls of the niche can have any shape provided that these walls do not interfere with the ultrasonic waves. For example, the niche has an upper face parallel to the direction of measurement and two side faces parallel to the longitudinal plane of symmetry of the pipe containing the direction of measurement.
Chaque transducteur 20, 21 à ultrasons est fixé à la canalisation par une bride de montage 23, 24 fixée aux plateaux 18, 19 par exemple à l’aide de vis 38, 39.Each ultrasonic transducer 20, 21 is fixed to the pipe by a mounting flange 23, 24 fixed to the plates 18, 19 for example using screws 38, 39.
La plaquette piézoélectrique présente avantageusement un contour polygonal, notamment carré ou rectangulaire, ou en forme générale de disque. La plaquette piézoélectrique est utilisée dans son mode de résonance en épaisseur. Chaque plaquette piézoélectrique peut présenter une épaisseur inférieure à 2 mm et des dimensions comprises entre 3 mm et 10 mm dans toutes les directions orthogonales à son épaisseur.The piezoelectric plate advantageously has a polygonal outline, in particular square or rectangular, or in the general shape of a disc. The piezoelectric wafer is used in its thickness resonance mode. Each piezoelectric plate may have a thickness less than 2 mm and dimensions comprised between 3 mm and 10 mm in all directions orthogonal to its thickness.
Chaque plaquette piézoélectrique est constituée d’au moins un matériau piézoélectrique. Ce matériau piézoélectrique doit pouvoir émettre et recevoir des signaux ultrasonores, en particulier à une fréquence de l’ordre de 4 MHz. Le matériau piézoélectrique peut être choisi parmi les céramiques piézoélectriques, telles que les titano-zirconates de plomb (PZT), ou encore parmi les monocristaux piézoélectriques.Each piezoelectric plate is made of at least one piezoelectric material. This piezoelectric material must be able to emit and receive ultrasonic signals, in particular at a frequency of the order of 4 MHz. The piezoelectric material can be chosen from piezoelectric ceramics, such as lead titano-zirconates (PZT), or even from piezoelectric monocrystals.
Le débitmètre 1 comporte également une vanne 40 de régulation d’un flux de fluide dans la canalisation comportant un organe d’obturation. La vanne 40 est adaptée pour pouvoir être montée à l’intérieur du volume interne principal du réceptacle principal 3 du boîtier. En particulier, dans les deux modes de réalisation représentés, le réceptacle principal 3 du boîtier comprend un logement 37 de réception de la vanne 40 délimité latéralement par deux parois 36 cylindriques coaxiales.The flowmeter 1 also comprises a valve 40 for regulating a flow of fluid in the pipe comprising a closure member. The valve 40 is adapted to be able to be mounted inside the main internal volume of the main receptacle 3 of the housing. In particular, in the two embodiments shown, the main receptacle 3 of the housing comprises a housing 37 for receiving the valve 40 delimited laterally by two coaxial cylindrical walls 36 .
L’organe d’obturation de la vanne comprend une tige 44 présentant une extrémité distale 41 s’étendant vers la canalisation 5 et disposée à l’intérieur d’une membrane 46. L’organe d’obturation est configuré pour pouvoir être déplacé, selon un axe orthogonal à l’axe longitudinal 4 de la canalisation, entre au moins une position partiellement ouverte (
La tige 44 présente une extrémité proximale adaptée pour coopérer avec une vis sans fin 50 s’étendant orthogonalement à l’axe longitudinal de la canalisation. L’actionneur commande la rotation de la vis sans fin 50 de façon à permettre de modifier la position d’ouverture/fermeture de la vanne 40. La vis sans fin 50 présente une tête 52 à son extrémité proximale et une extrémité distale 51 filetée. L’actionneur 58 comprend un moteur électrique et un réducteur à engrenages relié à la tête 52 de la vis sans fin 50. Il est à noter que sur la
Le débitmètre 1 comporte également un support interne 55 auquel sont fixés la vis sans fin et l’actionneur dudit organe d’obturation. Comme on peut le voir sur les figures 3 et 5, le support interne 55 peut par exemple être fixé au réceptacle principal à l’aide de trois vis 60.The flow meter 1 also comprises an internal support 55 to which the endless screw and the actuator of the said shutter member are fixed. As can be seen in Figures 3 and 5, the internal support 55 can for example be fixed to the main receptacle using three screws 60.
La
La tige 44 est fixée à un support interne 55 s’étendant longitudinalement à l’intérieur du réceptacle principal 3 du boîtier. La tige 44 et le support interne 55 coopèrent de manière à pouvoir bloquer la tige 44 en rotation (par exemple, la tige 44 peut être de section carrée au moins à son extrémité de montage avec le support interne 55. Au-dessus des transducteurs, le support interne 55 comprend une portion formant un réceptacle pour piles du support interne présentant des portions cylindriques. Dans les modes de réalisation illustrés, le réceptacle peut recevoir au moins deux piles électriques, et en particulier 4 piles électriques.The rod 44 is fixed to an internal support 55 extending longitudinally inside the main receptacle 3 of the housing. The rod 44 and the internal support 55 cooperate in such a way as to be able to block the rod 44 in rotation (for example, the rod 44 can be of square section at least at its mounting end with the internal support 55. Above the transducers, the internal support 55 comprises a portion forming a receptacle for batteries of the internal support having cylindrical portions.In the embodiments illustrated, the receptacle can receive at least two electric batteries, and in particular 4 electric batteries.
La membrane 46 entoure entièrement au moins l’extrémité distale 41 de la vanne 40. La membrane 46 peut être formée d’un matériau élastomère. La membrane 46 joue notamment le rôle d’un soufflet permettant un déplacement vertical de l’organe d’obturation, tout en garantissant l’étanchéité entre la canalisation et le support interne 55. Son épaisseur est adaptée pour que le déplacement puisse se faire dans la gamme de couple du moteur de l’actionneur 58.Membrane 46 completely surrounds at least the distal end 41 of valve 40. Membrane 46 may be formed from an elastomeric material. The membrane 46 notably plays the role of a bellows allowing vertical displacement of the closure member, while guaranteeing the seal between the pipe and the internal support 55. Its thickness is adapted so that the displacement can take place in the torque range of the actuator motor 58.
La vanne est disposée dans une zone dite « rétrécie » de la canalisation qui est celle comprenant les transducteurs à ultrasons 20, 21 et la vanne 40.The valve is placed in a so-called "restricted" zone of the pipe which is that comprising the ultrasonic transducers 20, 21 and the valve 40.
Une telle zone présentant une section de passage inférieure à celle de l’entrée et de la sortie de la canalisation n’est pas indispensable. Toutefois, prévoir un tel rétrécissement permet d’augmenter la vitesse du fluide circulant dans la canalisation et ainsi d’augmenter la différence de temps de vol des ultrasons, ce qui permet d’améliorer la fiabilité de la mesure même pour des débits de fluide faibles.Such a zone having a passage section smaller than that of the inlet and the outlet of the pipeline is not essential. However, providing such a narrowing makes it possible to increase the speed of the fluid circulating in the pipe and thus to increase the difference in time of flight of the ultrasounds, which makes it possible to improve the reliability of the measurement even for low fluid flow rates. .
Le boîtier s’étend au-delà de la canalisation 5 de façon à délimiter un volume interne secondaire disposé du côté opposé au volume interne principal par rapport à la canalisation, la canalisation s’étendant à l’intérieur du volume interne secondaire. Le volume interne secondaire correspond à l’espace dans lequel s’étend la canalisation et est également délimité par le capot secondaire 9. Dans les modes de réalisations représentés, le capot secondaire 9 présente une forme de cuvette ouvert à ses extrémités longitudinales pour permettre le passage des filetages d’extrémités 10, 11 de la canalisation 5. Le capot secondaire 9 peut présenter un contour formant une rainure en U dans lequel peut être disposé un joint ou non.The housing extends beyond the pipe 5 so as to delimit a secondary internal volume arranged on the side opposite the main internal volume with respect to the pipe, the pipe extending inside the secondary internal volume. The secondary internal volume corresponds to the space in which the pipe extends and is also delimited by the secondary cover 9. In the embodiments shown, the secondary cover 9 has the shape of a bowl open at its longitudinal ends to allow the passage of the end threads 10, 11 of the pipe 5. The secondary cover 9 may have an outline forming a U-shaped groove in which a seal may or may not be arranged.
La canalisation présente une portion, dite zone de mesure, de la canalisation s’étendant entre les transducteurs, et une portion, dite zone intermédiaire, de la canalisation s’étendant entre les transducteurs et l’extrémité distale de la vanne 40.The pipe has a portion, called the measurement zone, of the pipe extending between the transducers, and a portion, called the intermediate zone, of the pipe extending between the transducers and the distal end of the valve 40.
Le débitmètre 1 représenté selon ce premier mode de réalisation comporte également un capteur de pression 65 adapté pour pouvoir mesurer la pression du fluide à l’intérieur de la canalisation 5. Le capteur de pression 65 est également relié à la carte électronique 30 de façon à permettre une transmission des données représentatives de la pression mesurée.The flow meter 1 represented according to this first embodiment also comprises a pressure sensor 65 adapted to be able to measure the pressure of the fluid inside the pipe 5. The pressure sensor 65 is also connected to the electronic card 30 so as to allow transmission of data representative of the measured pressure.
Un procédé de montage d’un tel débitmètre comporte les étapes suivantes :A method for mounting such a flowmeter comprises the following steps:
on fixe chaque transducteur 20, 21 à ultrasons sur la canalisation 5, c’est-à-dire qu’on monte les transducteurs 20, 21 à ultrasons sur la canalisation 5, on place la carte électronique partiellement repliée dans le réceptacle principal 3, on soude les transducteurs 20, 21 à ultrasons sur la canalisation 5 à la carte électronique 30,each ultrasonic transducer 20, 21 is fixed on pipe 5, i.e. the ultrasonic transducers 20, 21 are mounted on pipe 5, the partially folded electronic card is placed in the main receptacle 3, the ultrasonic transducers 20, 21 are welded on the pipe 5 to the electronic card 30,
on installe le capteur de pression 65 sur la canalisation 5,the pressure sensor 65 is installed on line 5,
on insère ladite vanne 40 de régulation à l’intérieur du volume interne principal dudit boîtier, après avoir associé le support interne 55, le moteur, la vis sans fin 50 et l’organe d’obturation,said regulation valve 40 is inserted inside the main internal volume of said casing, after having associated the internal support 55, the motor, the endless screw 50 and the closure member,
on assemble le capot secondaire 9 au réceptacle principal 3 de façon à obturer l’ouverture secondaire 14,the secondary cover 9 is assembled to the main receptacle 3 so as to close the secondary opening 14,
on introduit un matériau de comblement sous forme liquide dans le volume interne secondaire du boîtier, par l’ouverture principale du débitmètre, de façon à ce que le matériau de comblement entoure la canalisation 5,filling material in liquid form is introduced into the secondary internal volume of the housing, through the main opening of the flow meter, so that the filling material surrounds pipe 5,
on connecte le moteur de l’actionneur 58 à la carte électronique 30,the actuator motor 58 is connected to the electronic card 30,
on introduit un matériau de comblement sous forme liquide dans l’espace 15 périphérique ménagé entre la paroi externe du réceptacle principal et la paroi latérale interne 16,a filling material in liquid form is introduced into the peripheral space 15 provided between the outer wall of the main receptacle and the inner side wall 16,
on dispose le capot principal 6 de façon à obturer l’ouverture principale, les extrémités du capot principal étant insérées dans l’espace 15 périphérique et au contact du matériau de comblement.the main cover 6 is arranged so as to close off the main opening, the ends of the main cover being inserted into the peripheral space 15 and in contact with the filling material.
Cette dernière étape a pour avantage d’éviter d’avoir à prévoir un joint pour assurer l’étanchéité du boîtier vis-à-vis de l’environnement externe, le matériau de comblement durcissant et assurant cette étanchéité.This last step has the advantage of avoiding having to provide a seal to ensure the tightness of the box vis-à-vis the external environment, the filling material hardening and ensuring this tightness.
Dans un deuxième mode de réalisation, illustré aux figures 8, 9 et 10, le débitmètre diffère d’un débitmètre selon le premier mode de réalisation représenté aux figures 1 à 7 en ce que les transducteurs sont remplacés par deux transducteurs 70, 71 à ultrasons placés en vis-à-vis l’un de l’autre sur un axe longitudinal de la canalisation 5. Les transducteurs 70, 71 à ultrasons sont montés de telle façon que la direction d'émission / réception des transducteurs soit confondue avec l'axe longitudinal 4 de la canalisation. Un logement de réception est prévue dans la paroi de la canalisation 5 pour chaque transducteur 70, 71 à ultrasons. Ceci permet un montage des transducteurs par le haut, c’est-à-dire comme la vanne 40, par l’ouverture principale 17 du réceptacle principal 3. Chaque logement de réception prévue dans la paroi de la canalisation 5 est traversant comme on peut le voir en
Dans les deux modes de réalisation présentés, le débitmètre 1 présentent les dimensions suivantes : une largeur de 90 mm (largeur maximale du boîtier 2), une longueur de 95 mm (longueur maximale du boîtier 2 selon l’axe longitudinal, hors raccords filetés 10, 11) et une hauteur maximale de 121 mm.In the two embodiments presented, the flowmeter 1 has the following dimensions: a width of 90 mm (maximum width of the housing 2), a length of 95 mm (maximum length of the housing 2 along the longitudinal axis, excluding threaded connections 10 , 11) and a maximum height of 121 mm.
Dans un troisième mode de réalisation (non représenté), il est possible de prévoir un montage des transducteurs à ultrasons par le haut comme dans le deuxième mode de réalisation, mais en prévoyant les logements accueillant les transducteurs au contact de la paroi de la canalisation, de telle sorte que les transducteurs se fassent face selon une diagonale, comme dans le premier mode de réalisation.In a third embodiment (not shown), it is possible to provide mounting of the ultrasonic transducers from above as in the second embodiment, but by providing the housings accommodating the transducers in contact with the wall of the pipe, such that the transducers face each other diagonally, as in the first embodiment.
L’avantage de ce deuxième et de ce troisième modes de réalisation est, en permettant le montage d’un transducteur, de simplifier ce montage en vue de son automatisation.The advantage of this second and this third embodiment is, by allowing the mounting of a transducer, to simplify this mounting with a view to its automation.
Le second avantage, est que contrairement au premier mode de réalisation, la coque externe du transducteur peut faire partie intégrante de la paroi de la canalisation 5, dans laquelle l’espace de montage d’inserts serait ménagé, un insert sensible comportant une plaquette piézoélectrique, ses contacts électriques et un support mécanique permettant de sécuriser ces éléments. Dans cet espace serait injecté un couplant acoustique (résine, graisse, etc), puis chaque insert sensible serait monté. Cela a pour avantage de faciliter la réalisation de l’étanchéité liée au montage des transducteurs.The second advantage is that unlike the first embodiment, the outer shell of the transducer can be an integral part of the wall of the pipe 5, in which the space for mounting inserts would be provided, a sensitive insert comprising a piezoelectric plate , its electrical contacts and a mechanical support to secure these elements. An acoustic couplant (resin, grease, etc.) would be injected into this space, then each sensitive insert would be mounted. This has the advantage of making it easier to achieve the seal associated with mounting the transducers.
L’invention ne se limite pas aux modes de réalisation décrits. En particulier, la section transversale de la canalisation peut présenter une forme différente, l’incurvation ménagée dans la paroi de la canalisation peut également prendre d’autres formes...The invention is not limited to the embodiments described. In particular, the cross section of the pipe can have a different shape, the curvature in the wall of the pipe can also take other shapes...
Claims (14)
une canalisation (5) de mesure du débit d’un fluide s’étendant principalement selon un axe longitudinal (4),
au moins deux transducteurs (20, 21) à ultrasons montés en regard l’un de l’autre,
un boîtier (2) comprenant un réceptacle principal (3) solidaire de la canalisation et délimitant un volume interne principal,
une vanne (40) de régulation d’un flux de fluide dans ladite canalisation comportant un organe d’obturation,
caractérisé en ce que :
ledit organe d’obturation comprend une tige (44) présentant une extrémité distale s’étendant vers la canalisation, l’extrémité distale de ladite tige étant disposée à l’intérieur d’une membrane (46), l’organe d’obturation étant configuré pour pouvoir être déplacé, selon un axe orthogonal à l’axe longitudinal de ladite canalisation, entre au moins une position ouverte dans laquelle l’organe d’obturation autorise le passage d’un débit de fluide non nul dans la canalisation et au moins une position fermée dans laquelle le débit de fluide dans la canalisation est nul, ladite vanne (40) comprenant un actionneur (58) dudit organe d’obturation adapté pour pouvoir commander la position dudit organe d’obturation,
le volume interne principal dudit boîtier est adapté pour pouvoir recevoir ladite vanne,
la canalisation (5) présente une portion, dite zone de mesure, de la canalisation s’étendant entre lesdits transducteurs (20, 21), présentant une section de passage minimale dudit fluide dans la canalisation au moins égale à une section de passage maximale dudit fluide dans la canalisation d’une portion, dite zone intermédiaire, de la canalisation s’étendant entre lesdits transducteurs et ledit organe d’obturation.Ultrasonic flowmeter (1) comprising:
a pipe (5) for measuring the flow rate of a fluid extending mainly along a longitudinal axis (4),
at least two ultrasonic transducers (20, 21) mounted facing each other,
a box (2) comprising a main receptacle (3) integral with the pipe and delimiting a main internal volume,
a valve (40) for regulating a flow of fluid in said pipe comprising a closure member,
characterized in that:
said obturation member comprises a rod (44) having a distal end extending towards the pipe, the distal end of said rod being disposed inside a membrane (46), the obturation member being configured to be able to be moved, along an axis orthogonal to the longitudinal axis of said pipe, between at least one open position in which the closure member allows the passage of a non-zero fluid flow in the pipe and at least a closed position in which the fluid flow in the pipe is zero, said valve (40) comprising an actuator (58) of said closure member adapted to be able to control the position of said closure member,
the main internal volume of said housing is adapted to be able to receive said valve,
the pipe (5) has a portion, called the measurement zone, of the pipe extending between the said transducers (20, 21), having a minimum passage section of the said fluid in the pipe at least equal to a maximum passage section of the said fluid in the pipe of a portion, called intermediate zone, of the pipe extending between said transducers and said closure member.
on fixe chaque transducteur (20, 21) à ultrasons sur la canalisation (5),
on insère ladite vanne (40) de régulation à l’intérieur du volume interne principal dudit boîtier.Method of mounting a flowmeter according to one of Claims 1 to 13, characterized in that it comprises the following steps:
each ultrasonic transducer (20, 21) is fixed on the pipe (5),
said regulating valve (40) is inserted inside the main internal volume of said casing.
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