Brevet FR2108809A1 — publié le 19720526

La présente invention est relative à un procedé de mesure d'un niveau de métal liquide dans un réservoir ou une canalisation sans contact direct avec ce métal et s'applique plus specialement au cas où ce dernier est du sodium fondu, porté le cas échéant à température élevée. L'invention concerne également un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. Dns ce but, ce procédé se caractérise en ce qu'il consiste à créer au moyen d'une bobine inductrice mobile, des courants de Foucault dans le méral liquide et à détecter par l'absorption de puissance électrique due à ces courants, le passage de la bobine au niveau du métal. Pour la mise en oeuvre de ce procédé, le dispositif selon l'invention se caracterise en ce qu'il comporte une bobine inductrice, montée sur un noyau m.-nnétique et associée à des moyens de commande de son déplacement, cette bobine étant séparée du liquide par une paroi amagnétique. La bobine inductrice peut être déplacée verticalement à l'intérieur d'un tube en matériau amagnétique, plongeant dans un réservoir contenant le métal liquide, ou bien présenter une forme annulaire entourant une canalisation contenant ce métal. Avantageusement et selon une autre caractéristique de l'invention, la bobine inductrice est couplée en série avec une seconde bobine de compensation en température, dont le conducteur du bobinage est replié en épingle de manière à créer un champ magnétique nul. De préférence les deux bobines sont monte as en pont dans un circuit électrique de détection et de contrôle, le déséquilibre du pont correspondant au passage de la bobine inductrice au niveau du métal liquide. Dans un premier mnde de réalisation de l'invention, les moyens de commande en déplacement de la bobine inductrice sont constitués par une tige rigide graduée. Dans une autre variante, la bobine inductrice est suspendue à l'extramite d'un ruban enroulé dans la gorge d'une poulie dont la commande en rotation est assurée par un servo-moteur placé dans le circuit de détection et de contrôle, le déséquilibre du pont de mesure agissant sur ce servo-moteur pour permettre à la bobine inductrice de suivre en permanence les variations du niveau liquide. D'autres caractéristiques de l'invention apparaîtront encore à travers la description qui suit de plusieurs exemples de mise en oeuvre, donnes à titre indicatif et non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels - la Fig. 1 est une vue schématique en coupe longitudi nals d'un dispositif permettant la mise en oeuvre du procédé-de mesure selon l'invention, - la Fig. 2 illustre une variante de réalisation du dispositif selon la Fig. 1, - les Fig. 3 et 4 sont des vues. d'autres variantes de réalisation du dispositif. Avec le dispositif représenté sur la Fig. 1, on procède conformément à l'invention à la mesure du niveau d'un métal liquide 1, contenu à l'intérieur d'un réservoir 2, fermé de façon niche à sa partie supérieure par une plaque ou un couvercle 3. De préférence, le métal liquide considéré est du sodium, porté à haute température et ne permettant pas l'accès à l'intérieur du réservoir, empêchant pour la mesure du niveau toute mesure directe,par contact notamment ou par visée optique. Pour permettre néanmoins l'introduction dans le réservoir du dispositif de détection, le couvercle 3 est percé d'un alésage dans lequel s'engage un doigt de gant étanche 4, constitué par un tube cylindrique en un matériau amagnétique, fermé à sa partie inférieure par un fond 5. Ce doigt de gant permet de descendre à l'intérieur du réservoir, sans contact direct avec le sodium liquide, un ensemble de mesure 6, suspendu à l'extrémité d'une tige rigide graduée 7, permettant en permanence de repérer la position de ensemble de mesure 6 par rapport à un repère fixe, par exemple porté par le couvercle 3. Conformément à l'invention, le dispositif de mesure 6 se compose de deux bobines superposées, respectivement 8 et 9, la bobine 8 ou bobine inductrice étant constituée par un enroulement simple d'un conducteur métallique approprié, tandis que la bobine 9, dite de compensation, est réalisée au moyen d'un conducteur double replié sur lui-meme en épingle de façon telle que le passage du courant ne produise pas de champ magnéto que, cette seconde bobine 9 ayant seulement pour but de compenser les effets de la température susceptibles de perturber et de fausser la mesure effectuée par la première bobine 3. Ce circuit comporte notamment une alimentation, un amplificateur et un oscillateur, schématiquemait représentés ensemble en 14, et dont le détail de réalisation pratique importe peu. La sortie du circuit 14 alimente un pont de mesure 15 dans deux branches duquel sont placées les bobines 8 et 9 connectées aux bornes convenables de ce pont par les conducteurs 12 et 13, les deux autres branches du pont comportant des résistance,s électriques dont l'une est constituée par un potentiomètre d' équilibrage. Avantageusement, le bobinage de la bobine inductrice 8 est réalisé en fils de cuivre gainés de nickel avec un isolement en matériau céramique entre chaque spire de la bobine. Le diamètre du fil est d'environ 0,2 mm. Le noyau magnétique 10 est réalisé en fer "ARMCO" recouvert dXun ciment isolant ayant subi un traitement thermique préalable. L'introduction de l'ensemble de mesure 6 à du doigt de gant 4 permet de repérer la position du niveau liquide 1 par la détection du déséquilibre du pont de mesure 15 enregistrée sur un appareil de contrôle 16 monté dans une diagonale du pont. La bobine inductrice 8 en effet produit un champ m-gnicue alternatif et induit dans la masse du sodium liquide des courants de Foucault. L'absorption de puissance électrique due à ces courants provoque alors le déséquilibre du pont de mesure, contrôlé par l'appareil 16 et permet de repérer la position du niveau par lecture directe sur la tige graduée 1. La puissance absorbée par les courants de Foucault dans la masse de sodium liquide s'exprime en effet par la formule suivante p = 1 2 2 2 10 10 e. . p où P exprime la puissance en watt, p la résistivité du milieu influencé en # cm/cm, e e l'épaisseur du milieu en cm, p la valeur maximale de l'induction ;.lterntive en g.uss et X la pulsation du courant égale à 2 X f. Pour obtenir une puissance élevée, il serait possible d'utiliser une fréquence elle-même très élevée mais ceci entraînerait des difficultés pour la transmission à distance én milieu chaud. Pour un bon compromis entre la transmission et la sensibilité propre de l'ensemble de mesure, la fréquence. utilisée se situe avantageusement entre 2000 et 8000 Hz. La formule précédente montre également que la variation de puissance électrique est théoriquement proportionnelle au carré de l'épaisseur de métal, influencée par l'induction magnétique créée par la bobine inductrice. En fait, cette formule n'est pas rigoureusement vérifiée, en raison de l'absorption due à la paroi du doigt de gant 4 et à la sensibilité propre de l'ensemble de mesure. Toutefois, ce dispositif permet d'effectuer avec une précision suffisante le repérage de la position du niveau. En effet, lorsque la bobine inductrice 8 est introduite à l'extré- mité de la tige graduée 7 dans le doigt de gant 4 et arrive au niveau 1 du sodium liquide, l'absorption par courants de Foucault dans la masse de métal, produit une variation de puissance suffisamment nette pour quelle soit lisible sur l'appareil 16 du pont de mesure, ce dernier ayant été préalablement équilibré, avant que la bobine inductrice réatteigne le niveau à détecter. La variation de puissance détectée varie entre un minimum et un maximum. Lorsque le bord inférieur de la bobine 8 arrive au niveau du sodium ,l'aiguille de l'appareil 16 commence à dévier, puis continue son déplacement jusqu'à un maximum quand le bord supérieur de la bobine se trouve totalement en dessous du niveau de sodium liquide, permettant de ce fait le repérage précis de ce dernier. Dans une autre variante de réalisation, illustrée sur la Fig. 2, l'ensemble de mesure 6 portant les deux bobines 8 et 9 est suspendu à l'extrémité d'un ruban souple 17, s'enroulant dans la gorge d'une poulie 18. Cette dernière est calée sur l'axe d'un servo-moteur 19 et entraîne également le potentiomètre d'équilibrage 20 du circuit 15. Dans ce cas, la tension électrique de déséquilibre relevée aux bornes du pont par le passage de la bobine au niveau du métal liquid-e est amplifiée et renvoyée sur le servo-moteur qui actionne dans le sens convenable la poulie 18 de façon telle que-l'ensemble des deux bobines se maintienne exactement en regard de ce niveau en suivant en permanence les variations de celui-ci.Avantageusement dans le montage précédent, les conducteurs 12 et 13 reliant les bobines du circuit 15 peuvent être réunis à un mécanisme à collecteur 21, permettant de transférer sur des fils fixes des informations recueillies sur des fils électriques suivant le mouvement de deplacement de la bobine inductrice. Une autre vcriante de réalisation, illustrée sur la Fig. 3, permet d'effectuer la mesure du niveau du métal liquide, non plus à l'intérieur d'un réservoir, mais dans une canalisation en matériau amagnétique 22 dont le diamètre peut & re relativement limité. Dans ce cas, l'ensemble de mesure comporte un noyau magneti que 23, de forme annulaire, associé à deux pôles magnétiques en regard, respectivement 24 et 25 portant les enroulements des bobines inductrices et de compensation, cet ensemble étant réuni à un circuit de détection et de contrôle identique à celui déjà envisagé avec la variante des Fig. 1 et 2. La mesure s'effectue dans le cas présent sans avoir à rapporter sur la canalisation contenant le sodium liquide un doigt de gant ou analogue, la bobine inductrice pouvant notamment coulisser librement autour de cette canalisation. La Fig. 4 illustre enfin une autre variante plus spécialement adaptée au cas où le diamètre de la canalisation contenant le métal liquide est notablement plus important. Sur cette figure, le tube 26 contenant le métal liquide est représenté associé dans sa surface extérieure à un circuit magnétique 27, formé de deux pièces 28 et 29 articulées ensemble, ces deux pièces 28 et 29 comportant des masses polaires 30 et 31 autour desquelles sont placés les conducteurs des bobines inductrices et de compensation. Un calorifuge (non représenté) peut, le cas échéant, entourer le circuit magnétique 27 sans empêcher ses déplacements relatifs par rapport au tube 26. Bien entendu, l'invention ne se limite pas aux seuls exemples de mise en oeuvre décrits ci-dessus ; elle en embrasse au contraire toutes les varientes. REVENDICATIONS 1. Dispositif de mesure du niveau d'un métal liquide, caractérisé en ce qu'il comporte une bobine inductrice, montée sur un noyau magnétique et associes à des moyens de ccmmTlande de son déplacement, cette bobine séparée du liquide par uneparoi amagnétique, étant couplée en série avec une seconde bobine de compensation en température, dont le conducteur du bobinage est replié en épingle de manière à créer un champ magnétique nul, les deux bobines étant montées en pont dans un circuit électrique de détection et de contrôle, le déséquilibrage du pont correspondant au passage de la bobine inductrice au niveau du métal liquide 2.Dispositif selon la revendication 1, caractérise en ce que la bobine inductrice est déplacée verticalement à l'intérieur d'un tube en matériau amagnétique, plongeant dans un réservoir contenant le métal liquide . 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la bobine inductrice présente une forme annulaire entourant une canalisation contenant le métal 4. Dispositif selon la revendication, 1, caractérisé en ce que la bobine inductrice est suspendue à l'extrémité d'un ruban enroulé dans la gorge d'une poulie dont la commande en rotation est assurée par un servo-moteur placé dans le circuit de détection et de contrôle, le déséquilibre du pont de mesure agissant sur ce servo-moteur pour permettre à la bobine inductrice de suivre en permanence les variations du niveau liquide Nouvelles revendications déposées après premier p-ojEt d'avis documentaire