Brevet FR2007716A1 — publié le 19700109

La présente invention concerne un dispositif pour la mesure de pression différentielle pour liquides, ce dispositif étant équipé de prises de pression, par exemple de part et d'autre d'un diaphrag&e de mesure, ainsi que de conduites allant 5 des prises de pression à un appareil de mesure. Dans les dispositifs connus de ce type, il n'est pas possible d1obtenir une prise de pression effective exempte d'erreur, s'il se produit une vaporisation du liquide dans les conduites allant à l'appareil de mesure, parce que la position 10 de la surface de séparation des phases peut varier continuellements notamment lors des oscillations de pression qui se produisent en service# la masse du liquide se trouvant dans la conduite de pression effective constitue, conjointement avec le coussin porteur élastique de vapeur ou de gaz, un système susceptible d'osciller 15 qui, en étant soutenu par la vaporisation et la condensation brusque, peut donner lieu à. d'autres oscillations de pression, de telle sorte que la pression effective réelle sollicitant l'appareil de mesure ne peut plus être déterminée. Pour les liquides se trouvant au voisinage de leur température de saturation, il peut donc se 20 produire^ avec l'une des prises usuelles, des erreurs importantes et que l'on ne peut pas déterminer à l'avance sur la pression effective Indiquée. l'invention a pour but de constituer un dispositif permettant une prise de pression effective pratiquement 25 exempte d'erreur, avec les frais les plus réduits possibles et avant une sécurité de fonctionnement maximale, ce dispositif devant pouvoir être mis en application avec le même résultat favorable également jour les mesures de débits de liquides se trouvant au voisinage de leur point d'ébullition» 50 le dispositif de l'invention est caractérisé parce que dans les conduites réalisées avec un coefficient de conductibilité thermique élevé est inséré un court élément de conduite présentant un coefficient de conductibilité thermique le plus faible possible et disposé verticalement, au moins de 35 façon approximative, la température du liquide étant maintenue dans la partie de la conduite située au-dessous de l'élément de conduite tandis que, dans la partie de la conduite allant de l'élément de conduite à l'appareil de mesure, est maintenue une température supérieure au point d'ébullition du liquide par évacuation ou amenée 40 de chaleur. 14110 2 2007716 Par cette disposition on peut obtenir et maintenir dans le court élément de conduite, en direction, axiale, une chute de température très raide, de telle sorte que la position de la surface de séparation des phases ne peut varier que 5 dans un domaine très petit, sans importance pratique pour la précision des mesures. Suivant une forme de réalisation particulièrement judicieuse, les éléments de conduite insérés peuvent être disposés à proximité des zones de prise de pression, c'est à dire que 10 les éléments de conduite peuvent être directement disposés dans une chambre annulaire recevant un diaphragme de mesure, la réalisation étant ainsi très simple et très stable. Pour obtenir le flux de chaleur nécessaire dans la partie de conduite allant de l'élément de conduite à l'ap-15 pareil de mesure, on peut prévoir sur la dite partie un appareil de chauffage qui, dans le cas de mesures concernant des liquides à bas point d'ébullition, peut être constitué, de façon simple et avec une grande sécurité de fonctionnement, par ce que la partie de conduite sortant de l'isolant est réalisée avec une grande surface 20 d'absorption thermique en contact thermique avec le niveau de tempé rature de l'ambiance/ ou encore est en liaison thermiquement conduc trice avec des éléments de construction de l'installation possédant une masse de valeur correspondante et ayant la température normale du local. Ces éléments de construction peuvent, par exemple, être 25 constitués par une enveloppe de réservoir ou par des brides de raccordement etc..» Dans le cas où il est prévu un appareil de chauffage proprement dit, celui-ci peut être constitué de façon quelconque. Si l'on doit tenir compte d'oscillations impor 50 tantes et de courte durée de la pression du liquide, on peut amélio rer encore la stabilisation en disposant des masses accumulâtrices de chaleur sur les parties de conduite, de préférence à proximité du raccordement avec l'élément de conduite. Les masses accumulâtri-ces de chaleur, disposées du même côté que l'élément de - conduite, 55 peuvent être avantageusement en liaison thermique mutuelle, ce qui permet d'obtenir une meilleure stabilisation de la prise de pression effective et, en outre, une égalisation de niveau des surfaces de séparation des phases lors des oscillations de pression. la description se rapporte à des exemples de 40 réalisation de l'invention représentés aux dessins dans lesquels s 14110 3 2007716 - la figure 1 représente le schéma général du dispositif de l'invention^ = la figure 2 représente^ sous forme d'un diagramme associé à la figure 19 la variation de la température dans 5 l'élément de conduite et dans les parties de conduites adjacentes, - la figure 3 représente la disposition dans une conduite tabulaire drun dispositif comportant un diaphragme de mesure logé dans une chambre annulaire. La figure 1 représente le tronçon essentiel d'une 10 conduite allant d'un récipient pour le liquide faisant l'objet de la mesure à un appareil de mesure. On imaginera que la partie de conduite 1 est prolongée à l'une de ses extrémités découpées jusqu'au récipient non représenté et que la partie de conduite 2 est prolongée à son autre extrémité découpée jusqu'à l'appareil 5 de mesure non représenté. Les deux parties de conduite 1 et 2 sont reliées au moyen d'un élément de conduite 3 de telle façon que leurs faces frontales soient en face et à une faible distance l'une de l'autre. Par suite des dimensions de sa section et de la matière qui la 20 compose,par exemple le cuivre ou un alliage d'aluminium,, la partie de conduite 2 présente un coefficient de conductibilité thermique élevé. En outre, on lui donne une température supérieure au point d'ébullition du liquide. La partie de conduite 1 est à la température du liquide et est donc plus froide que la partie de conduite 25 2. Par suite des dimensions de sa section et de la matière qui la compose, par exemple un acier austénitique, un acier au chrome-nickel ou une matière synthétique mauvaise conductrice de la chaleur,l'élément de conduite 3 présente un coef-30 ficient de conductibilité thermique le plus faible possible, de telle sorte qu'il se produit une chute de température importante entre les parties de conduite 2 et 1, le flux thermique inévitable de la partie de conduite 2 à la partie de conduite 1 étant malgré cela le plus faible possible. La faible quantité de 35 chaleur ainsi transmise est évacuée dans le liquide par la partie de conduite 1 et, le cas échéant, par la colonne de liquide, La disposition du côté du liquide de la partie de conduite 1' est telle que la colonne de liquide monte dans l'élément de conduite 3 et y forme une surface au niveau de liquide 4) 4. Une montée plus importante dans la partie de conduite 2 est 14110 2007716 exclue cars par suite de la température plus élevée régnant dans cette partie et sur sa surface frontales le liquide se vaporise aussitôt. En conséquence9 la surface de séparation des phases (sur face de liquide 4) entre le liquide et la vapeur ou le gaz est si-5 tuée dans le court élément de conduite 3 et y est maintenue# même pendant les oscillations de pression dues au service„ à cause de la chute de température relativement importante se produisant entre la face frontale de la partie de conduite 2 et celle de la partie de conduite 1• 10 On peut ainsi obtenir une prise de pression effective très précise„ de construction simple, de fonctionnement économique et avec laquelle la tendance aux oscillations est fortement réduite. Dans le diagramme de la figure 2 associé à la 15 figure 1„ sont reportées vers la droite les températures corres-pondant aux différentes partieso Sur ce diagramme9 on voit notamment que les températures et régnant dans les parties de conduite 1 et 2 à partir de chaque surface frontale, ne décroissent ou ne croissent que très peup tandis qu'il se produit une chute 20 de température importante entre ces deux températures et T2 sur une distance correspondant au court élément de conduite 3P la surface de séparation des phases étant fixée à l'intérieur de cette distance conformément à la température en accord avec la ligne de coexistence. 25 La figure 3 représente la prise de pression ef fective sur un tronçon de mesure pour un liquide dont la température est voisine du point dcébullitionp par exemple pour un liquide à bas point d'ébullition. Sur un tube de mesure 11, dans lequel s!é~ coule le liquide, sont disposées deux chambres annulaires 12a et 12b 30 entre lesquelles est placé un diaphragme de mesure 13» En amont et en aval du diaphragme de mesure 13c on constitue une prise de pression effective en disposant à chaque fois à la périphérie de la chambre annulaire 12 une conduite 14V 15 allant à un appareil de mesure non représenté. Les conduites 14P 15 présentent un coeffi-35 cient de conductibilité thermique élevé jusqu'aux faces frontales 16P 17 situées à faible distance de la paroi extérieure de la chambre annulaire 12. Un court élément de conduite 18p 19 présentant le coefficient de conductibiliié thermique le plus faible possible 40 serc à relier chacune des conduites 14» 15 à la paroi de la chambre 69 14110 5 2007716 annulaire. Dans le but d'obtenir un tel coefficient de conductibilité thermique9 chaque élément de conduite est en une matière mauvaise conductrice de la chaleur et est réalisé avec une paroi mince. Les éléments de conduite 18p 19 ont une forme se composant 5 d'une partie cylindrique et d'une partie élargie en forme de tronc de cône, la partie cylindrique étant reliée à la conduite 14,15 en comprenant la face frontale 16, 17, de telle sorte que le passage de la partie cylindrique à la partie tronconique se trouve un peu au-dessous de la face frontale 16, 17 de la conduite 14» 15. Sur 10 le bord extérieur de l'enveloppe tronconique, les éléments de conduite 18s 19 comportent un anneau renforcé facilitant la mise en place dans la paroi des chambres annulaires 18, 19 et présentant une masse suffisantec de telle sorte qu'à l'intérieur s'établit une température de liquide inférieure à son point d'ébullition» 15 Juste au-dessus des éléments de conduite 18, 19, les con duites 14f 15 sont reliées par un élément 20 en forme de bloc, bon conducteur de la chaleur et dont la masse sert d'accumulateur de chaleur. Il est ainsi garanti que les extrémités représentées des conduites 14„ 15 présentent toujours la même température, 2D cette température étant suffisamment élevée/ même après des augmentations de pression importantes, et de courte durée. Etant donné que, pour ce dispositif également„ les conduites 14, 15 sont portées à une température supérieure au point d'ébullition du liquide, le niveau du liquide 21 et, par suite, la surface de séparation des 25 phases ne peuvent s'établir que dans le court élément de conduite 18^, 19. Cette position de la surface de séparation des phases est en outre maintenue pour toutes les pressions et toutes les oscillations de pression de mesure, ce qui permet d'obtenir la précision requise pour la mesure de pression effective. 30 Dans le cas où la différence de température entre la température d'ébullition du liquide et la température ambiante est suffisamment importante et où le coefficient de conductibilité thermique des conduites 14, 15 est suffisamment grand, on-., peut se dispenser de chauffer les parties de conduite 14, 15 au moyen d'un 25 appareil de chauffage proprement dit. Il suffit alors de relier thermiquement les conduites isolées sortant à la température ambiante à partir de la zone froide à des éléments plus grands et à la température ambiante p par exemple à une enveloppe de réservoir ou à des brides de raccordement, de telle sorte qu'il s'établisse 40 un flux thermique suffisamment important allant du niveau de tempé 14110 6 2007716 rature ambiante aux faces frontales 16p 17 dés conduites 14» 15. On peut ainsi maintenir sur ces surfaces frontales 16, 17 une température située5 dans la mesure requise» au-dessus de la température d'ébullition du liquide» 5 Sur les chambres annulaires 12a et 12b sont encore disposées les conduites 22, 23 au moyen desquelles on peut empêcher qu"il se forme un coussin de gaz ou de vapeur dans les chambres annulaires. Bien entendu» l'invention n'est pas limitée 10 aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation» sans pour cela sortir du cadre de l'invention. 14110 7 2007716 REVENDICATIONS 1°/ Dispositif de mesure de pression différentielle pour liquidesr entre des points de prise de pression, par exemple de part et d'autre d'un diaphragme de mesure, avec des 5 conduites allant des prises de pression à un appareil de mesure9 dispositif caractérisé par un court élément de conduite présentant un coefficient de conductibilité thermique le plus faible possible inséré en position verticale dans les conduites réalisées avec un coefficient de conductibilité thermique élevé, la température du 10 liquide étant maintenue dans la partie de la conduite située au dessous de l'élément de conduitef tandis que, dans la partie de la conduite- allant de l'élément de conduite à l'appareil de mesure, est maintenue une température supérieure au point d'ébullition du liquide par évacuation ou amenée de chaleur, dispositif permettant une me-15 sure exempte d5 erreurs, même pour des liquides voisins de leur point d'ébullition. 2°/ Dispositif de mesure de pression différentielle suivant revendication 15 caractérisé par ce que les éléments de conduite insérés sont disposés à proximité des zones de pria® d© 20 pression» 3°/ Dispositif de mesure de pression différentielle suivant revendication 1 ou revendication 2 » caractérisé par ce que la partie de conduite allant de l'élément de conduite à l'appareil de mesure est munie d'un dispositif de chauffage. 25 4°/ Dispositif de mesure de pression différen tielle suivant revendications 1 à 3 caractérisé par ce que des mae» ses accumulatriees de chaleur sont disposées dans les parties de conduite, de préférence à proximité de la liaison avec l'élément de conduite• 30 5°/ Dispositif de mesure de pression différen tielle suivant revendications 1 à 4» caractérisé par ce que les masses accumulatrices de chaleur„ disposées du même côté que l'élément de conduitepsont mises en liaison thermique mutuelle.