Brevet FR2003237A1 — publié le 19691107

Les cuvettes de mesure servant à opérer des mesures sur des liquides sont déjà connues et largement répandues. L'in- convénient de ces cuvettes connues réside cependant dans le fait que des bulles de gaz et/ou de vapeur et/ou des particules solides se trouvant dans le liquide ne peuvent pas être maintenues séparées à l'état convenant pour la mesure. Pour cette raison, les cavettes de mesure connues ne conviennent, aussi bien dans le cas d'une mesure sur fluide en écoulement que dans le cas d'une mesure sur fluide au repos, que pour opérer des mesures sur des liquides qui sont déjà débarrassés d'avance des autres phases mentionnées ci-dessus, ou bien dans le cas oli la mesure proprement dite est précédée d'une opération de séparation de type quelconque.Dans les cas usuels, la séparation s'effectue par filtrage mécanique ou chimique dans une cuve séparée, convenant à cet effet, par centrifugation ou par des moyens analogues, ce qui rend le procédé onéreux, lent et compiqué. Dans un grand nombre de cas, le liquide ne peut cependant pas être débarrassé entièrement des gaz par un tel traitement préliminaire, car il existe également des liquides qui dégagent, au cours de la mesure, des gaz et/ou des vapeurs perturbant la mesure. Dans d'autres ouas, par exemple dans le cas de liquides ayant tendance à mousser, des bulles faussant la mesure peuvent également se former par suite de la présence de la cana-lisation entre la cuve de préparation préliminaire et la cuvette de mesure, de la présence de raccords, etc. Le traitement préliminaire conduit également à des résultats de mesure faussés, car une transformation chimique a lieu dans les liquides au cours de l'opération qui se déroule avant la mesure proprement dite, du fait que des réactions chimiques internes s-e-déroulent pendant le temps nécessaire à la séparation. D'autres inconvénients résultant. du traitement préliminaire de séparation apparaissent dans le cas où le liquide contenant plusieurs phases ne doit Entre séparé des autres phases que pour la mesure, tandis que le liquide doit entre utilisé ultérieurement dans sa composition initiale. La présente invention a pour objet une cuvette de mesure ne présentant pas les inconvénients cités ci-dessus et n'exigeant pas de dispositif ou de procédé Dsrticulier de préparation préliminaire. L'invention est basée sur le fait que si l'on produit dans le liquide à mesurer, par utilisation de l'énergie d'écou- lement, une répartition de pression telle que les particules des autres phases parviennent à des endroits déterminés du compartiment de mesure ou parcourent des trajets déterminés dans ce com- partiment, le liquide libéré des autres phases parvient lui aus Si à un endroit également prédéterminé, ou parcourt un trajet prédéterminé0 Dans le cas où le rayonnement utilisé pour la mesure et traversant la cuvette est concentré sur la partie du compartiment, occupée par la phase à mesurer dans la cuvette, la phase choisie peut entre mesurée indépendamment des autres phases. La répartition de pression assurant la séparation dans l'espace des différentes phases dans le liquide peut, par exemple titre choisie de manière qu'non gradient de .pression radial , symétrique à l'axe s'établisse dans le liquide se trouvant dans la cuvette. Cette répartition de pression peut 8tre obtenue de la manière la plus simple par centrifugation du liquide se trouvant à l'intérieur de la cuvette.Sous l'effet des différences de pression apparaissant à l'intérieur du liquide, les particules réparties de façon statistique dans le liquide et présentant lin plus faible poids spécifique que le liquide, par exemple les bulles de vapeur et/ou de gaz parviennent à l'endroit auquel règne la plus faible pression, c'est-à-dire se trouvent, dans le cas d'une telle répartition de pression, dans l'axe du compartiment à liquide, tandis que les particules ayant un poids spéci figue plus élevé que le liquide, par exemple les particules solides, s'accumulent dans la partie du compartiment ou traversont la partie du compartiment, dans laquelle règne la pression plus élevée.Dans le cas oW l'on choisit la direction et l'est placement du rayonnement de mesure de manière que ce rayonnement traverse le compartiment de la cuvette, oooupé par la phase à mesurer, la mesure peut être assurée indépendamment de la phase perturbatrice. Pour obtenir ce résultat la cuvette de mesure conforme à l'invention est caractérisée par le fait qu'elle comporte au moins un élément qui imprime au liquide dans le compartiment de mesure un mouvement de rotation, ainsi qu'au moins un élément qui assure que dans le compartiment de la cuvette, le rayonnement servant à la mesure ne traverse que la partie du compartiment, oceupée par la phase à mesurer0 La répartition de pression qui assure la séparation des différentes phases du liquide peut entre obtenue par centrifugation du liquide, cela de la manière la Ptus simple par introduction tangentielle du liquide par rapport à l'axe de la cuvette, tandis que la mesure peut être réalisée par un rayonnement dirigé perpendiculairement à l'axe de la cuvette0 Il est avantageux, dans certains cas, par exemple dans le cas où le rayonnement est dirigé suivant l'axe de la cuvette, que l'élément ou les éléments servant à dévier le liquide en écoulement soient disposés dans le compartiment de mesure mêmes Dans les deux variantes,on utilise l'énergie d'écoulement du liquide pour imprimer au liquide le mouvement de rotation. Dans d'autres cas, par exemple dans le cas de liquides à très faible vitesse d'écoulement ou dans le cas de cuvettes qui ne sont pas traversées par un liquide en écoulement, il est préférable de faire appel à un dispositif à pales tournantes, auquel cas le rayonnement passe avantageusement par le centre du dispositif à pales tournantes, suivant l'axe de la cuvette et en même temps suivant l'axe de l'écoulement rotationnel du liquide. Dans ce iode de réalisation, on utilise donc pour imprimer au liquide le mouvement de rotation un élément entraSné par de l'énergie extérieure, par exemple par un champ magnétique tournant en cas d'utilisation du principe des moteurs à inductions Quel que soit le mode de réalisation choisi, l'effet recherché par la présente invention peut toujours être pleinement assuré. La cuvette conforme à l'invention permet ainsi d'opérer des mesures également sur des liquides contenant d'autres phases, ou adme une phase quelconque, sans séparation préalable des phases restantes, et supprime l'utilisation de dispositifs onéreux de préparation préliminaire ou de séparation exigeant un entretien et une surveillance permanents; et présentant les inconvénients déjà énumérés ci-dessus0 Pour la description plus détaillée de l'objet de l'invention, on va se référer au dessin annexé qui représente schématiquement plusieurs exemples de réalisation non limitatifs de la cuvette de mesure conforme à l'invention ; sur ce dessin : la figo 1 est un écorché d'une cuvette à entrée tangentielle et à rayonnement perpendiculaire à l'axe de rotation la f igo 2 représente l'écoulement qui s'établit dans la cuvette selon la figure 1 la fig. 3 est un écorché d'une cuvette dans laquelle est monté un élément de déviation et qui est traversée suivant l'axe de rotation par le rayonnement la fig. 4 représente l'écoulement qui s'établit dans la cuvette selon la figure 3 la figo 5 est un écorché d'une cuvette à élément tour- nant et à rayonnement réfléchi la fig. 6 est un dcorché d'une cuvette à élément tournant et à rayonnement axiale La cuvette représentée sur la figure 1 convient avantageusement pour des mesures sur des liquides contenant dea particules à l'état de vapeur ou à l'état gazeux. Pour obtenir l'effet déjà mentionné, on utilise l'é- nergie d'écoulement du liquide en faisant en sorte que le liquide pénètre dans la cuvette 1 de façon tangentielle par la tubulure d'entrée 2, dans le sens de la flèche 3. Par suite de l'en- trée tangentielle, on imprime au liquide, dans l'espace intérieur cylindrique de la cuvette, un mouvement de tourbiIbnnement c'est-à-dire de rotation, de sorte que sous l'effet de la répartition de pression qui s'établit dans le liquide, les particules gazeuses soient obligées de se concentrer dans l'axe du liquide en tourbillonnement (figure 2). Le liquide sur lequel doit être opérée la mesure s'é- coule dans le sens de la flèch e indiqude en tirets, entre les fenêtres 5 et 6 servant au passage du rayonnement. Sur la oa les fenêtres de la cuvette, oa rapporte des caches ou masques 7, 8 qui empêchent le rayonnement de traverser la partie du compartiment, occupée par la phase perturbatrice qui n'est pas à mesurer. Les cadres représentés à titre d'exemple sur la figure 1 emp8- chent dans le cas présent le rayonnement d'atteindre les particules accumulées suivant l'axe, ce qui fait que le rayonnement ne peut traverser que les surfaces des fenêtres, entre lesquelles se trouve du liquide exempt de gaz. Le liquide quitte la cuvette dans une composition inchangée par la tubulure de sortie 9, dans le sens de la flèche 10o La figure 2 représente les volumes à liquide et à gaz qui s'établisset'. par suite d'effets hydrodynamiques dans la cuvette réalisée suivant le mode de construction décrit. La cuvette représentée sur la figure 3 convient avantageusement à la mesure sur des particules à l'état de vapeur ou de gaz, se trouvant dans le liquide, Dans la cuvette représentée sur cette figure, on utilise également l'énergie d'écoulement du liquide ; cet exemple se rapporte à une cuvette dans laquelle l'écoulement rotationnel du liquide est réalisé au moyen d'un élément monté dans la cuvette. Le liquide pénètre avantageusement, mais non pas obligatoirement dans la cuvette ll par la tubulure d'entrée tangentielle 12, dans le sens de la flèche 13o Il traverse l'élément 14 qui assure l'écoulement rotationnel, cet élément étant réalisé de façon semblable à la roue ou couronne directrice d'une turbine axiale. De ce fait, le liquide est obligé d'effectuer un mouvement de rotation et s'échappe, après avoir traversé la cuvette, par la tubulure de sortie 15 avantageusement tangentielle, dans le sens de la flèche 16. Le rayonnement pénètre dans la cuvette par le guide 17 qui traverse la partie intérieure de la roue fixe 14, dans le sens de la flèche 18 indiquée en tirets, et quitte la cuvette par le guide 19 réalisé de façon semblables Dans le cas présent, les phases liquides perturbatrices sont maintenues éloignées de la zone traversée par le rayonnement du fait que grâce à un choix approprié des diamètres des guides 17 et 19, le rayonnement ne peut traverser que la partie du compartiment, occupée par la phase gazeuse. Sur la figure 4, on a représenté les conditions hydrodynamiques qui s'établissent dans la cuvette suivant le mode de réalisation de la figure 3o La figure 5 représente une cuvette qui n-'est pas traversée par un liquide en écoulement et qui sert à opérer des mesures sur des liquides qui ne se trouvent pas en écoulement (qui ne peuvent pas titre amenés à l'état d'écoulement), mais qui dégagent des vapeurs (gazé La phase à mesurer est ici le liquide libéré de la phase vapeur ou gazeuse. Le liquide est introduit par la tubulure d'entrée 21 dans la cuvette 20, tandis que l'air s'échappe par la tubulure de désaération 22. Après avoir obturé les tubulures, on entrasse en rotation la roue à pales tournante 24 par le système magnétique 23 rapporté extérieurement sur la cuvette réalisée en une matière para- ou diamagnètique, ce qui fait qu'un mouvement de rotation est imprimé au liquide, L'agencement tel que la marche des rayons soit de préférence perpendiculaire à l'ase de rotation, que le rayonnement progresse dans le sens de la flèche 25 indiquée en tirets, avec des fenêtres 26, 27 et 28 et une surface réfléchissante 29 correspond en même temps à un mode de réalisation non limitatif d'une cuvette à réflexion. Le schéma d'écoulement qui s'établit dans cette cuvette correspond à celui décrit au sujet de la figure 2. La figure 6 représente également une cuvette qui n'est pas traversée par du liquide en écoulement. La phase à mesurer est ici la vapeur ou le gaz contenu dans le liquide. Dans la cuvette représentée sur cette figure, les éléments mentionnés déjà au sujet de la figure 5 et remplissant la même fonction sont les suivants : cuvette 30, tubulure d'entrée 31, tubulure de désaération 32, système magnétique d'en traSnement en rotation 33, roue à pales tournante 34 Conformément à la phase à mesurer, les fenêtres 35 et 36 sont disposées de façon semblable à l'exemple représenté sur la figure 3, de manière à coïncider avec la direction de rayonnement qui se confond avec l'axe de rotation du liquide L'écoulement qui s'établit dans cette cuvette correspond à celui décrit au sujet de la figure 4. REVENDI C AT 10 N lo Cuvette de mesure servant à opérer des mesures par rayonnement sur des liquides en écoulement ou au repos, contenant des phases vapeur et/ou gazeuses et/ou également des phases solides, avec des fen8tres permettant le passage du rayonnement, cuvette de mesure caractérisée par le fait qu'elle comporte un ou plusieurs éléments de déviation imprimant au liquide à mesurer, dans le compartiment de mesure, un mouvement de rotation qui produit en direction radiale une répartition de pression variable, et par le fait que la marche des rayons renferme dans la partie du compartiment de la cuvette, traversée par le liquide, un ou des éléments qui laissent passer et/ou qui réfléchissent partiellement ou entièrement le rayonnement. 2. Cuvette de mesure suivant la revendication I, caractérisée par le fait qu'elle comporte une tubulure d'entrée tangentielle utilisant l'énergie d'écoulement du liquide pour produire un écoulement rotationnel dans le compartiment de la cuvette, ainsi que de préférence une tubulure de sortie axiale 3. Cuvette de mesure suivant la revendication 1, caractérisée par le fait qu'elle comporte des tubulures d'entrée et de sortie disposées de façon quelconque, ainsi qu'un élément transformant dans le compartiment de la cuvette l'écoulement rectiligne en un écoulement rotationnel, de préférence une roue à pales fixe 4. Cuvette de mesure suivant la revendication 1, caractérisée par le fait qu'elle comporte un élément mobile entrat- né par de l'énergie extérieure et assurant l'écoulement rotationnel du liquide, de préférence une roue pales tournante.