Brevet FR2185881A1 — publié le 19740104

La présente intention se rapporte à un dispositif pour extraire et mesurer des gaz non absorbés dans des liquides, en particulier pour des machines tournantes de grande puissance telles que des turbo-alternateurs. On connut déjå des dispositifs de ce type pourvus d'une cuve collectrice de gaz et d'un réservoir de liquide, cette cuve et ce réservoir étant reliés entre eux. Ces dispositifs fonctionnent suivant le principe du refoulement de liquide, le niveau de liquide dans le réservoir de liquide étant toujours plus élevé que le niveau de liquide dans la cuve collectrice de gaz.En outre, il est connu, dans le cas de machines électriques tournantes de grande puissance telles que des turboalternateurs, de refroidir par de lthydrogène la partie tournante, tandis que l'enroulement statorique est refroidi directement par de l'eau. Pour assurer un fonctionnement sans perturbations, il faut empOcher l'eau de s'échapper du système d'éeoulement l'intérieur de la machine, afin que l'isolation ne soit pas endommagée. A cet effet, on maintient la pression de gaz supérieure à la pression de l'eau.Par suite de cette différence de pression, du gaz parvient cependant dans le système d'écoulement de liteau k savoir partiellement par diffusion et partiellement par in il tration, ces fuites étant dues à des défauts d'étanchéité inévitables des Joints. La présence de gaz sous forme de bulles dans le système d'écoulement de l'eau entrain une diminution de l'effet de refroidissement de l'eau sur les enroulements. Pour cette raison, il faut veiller k ce que les bulles de gaz soient extraites du système de refroidissement à l'eau.Des infiltrations trop importantes sont un indice pour le commencement de perturbations de fonctionnement graves, de sorte qu'unie connaissance du volume de gaz extrait est également nécessaire, car elle permet de tirer des conclusions sur l'instant auquel commence une éventuelle perturbation de fonctionnement. Suivant un mode de réalisation connu,l'extraction du gaz 'eifectue par le fait que l'eau de refroidissement des enroule ment s traverse dans son ensemble ou en partie une cuve de grand volume dans laquelle sa vitesse diminue k tel point que des bulles ne puisse plus outre entratnées. On a ddjà proposé divers modes de réalisation pour déterminer le volume du gaz ainsi séparé et accumulé dans la partie supérieure de la cuve, ainsi que pour extraire ce gaz du systbme de l'eau de refroidissement. Suivant un mode de réalisation connu, le gaz accumulé s'écoule, sous l'effet de la force ascensionnelle, dans une cuve de volume connus comportant un indicateur de niveau de liquide, au-dessus du séparateur de gaz. La pression de gaz dans la carcasse statorique est supérieure à la pression de l'eau dans les enroulements et la pression statique de lteau est déterminée par la hauteur à laquelle se trouve un vase de détente. Sous l'effet de la différence de pression, le gaz pénétrant dans le système de l'eau de refroidissement est entraSné par l'eau en écoulement et est ameaé à un séparateur de gaz. Le gaz staccumule dans la partie supérieure du séparateur et s'écoule de là dans une cuve de volume connu, où il provoque une baisse du niveau d'eau.A un niveau dreau déterminé, l'indicateur de niveau de liquide est actionné et le personnel est ainsi averti. Suivant un autre mode de réalisation connu, le séparateur de gaz est réalisé sous la forme d'un vase d'expansion qui est traversé par une partie de l'eau de refroidissement des enroulements. Le gaz accumulé dans la partie supérieure du vase d'expan- sion parvient dans la partie inférieure d'une cuve raccordée å ce vase, d'où l'eau est refoulée dans la partie supérieure de cette cuve. À un niveau d'eau déterminé, un indicateur de niveau de liquide est actionné et le personnel est ainsi averti. Dans les modes de réalisation connus9 le gaz accumulé est retiré du système d'eau de refroidissement en passant par une vanne, ce qui fait que la fermeture n'est pas parfaite et que la détermination du volume de gaz infiltré n'est pas stre. Dans le mode de réalisation connu, déjg décrit, dans lequel le séparateur de gaz est réalisé simultanément sous la forme d'un vase d'expansion9 ce manque de fiabilité est encore plus marqué, car le niveau d'eau dans le vase d'expansion varie ce qui entrain également des variations de niveau dans la cuve reliée au vase d'expansion. Dans les modes de réalisation connus, le fréquence à laquelle ont lieu les indications de niveau de liquide permet de conclure sur l'importance de l'infiltration de gaz.Par conséquent, il est impossible de déceler rapidement une infil- tration de gaz et de procéder b des interventions immédiates. La présente invention vise à remédier à ces inconvénients et B créer un dispositif pour extraire et mesurer des gaz non absorbés dans des liquides, dispositif å l'aide duquel le volume du gaz dans le liquide traversant le dispositif puisse outre mesuré de façon continue et dans lesquels apyres l'arrivée d'une quantité de gaz ou d'un volume de gaz prédéterminé, ce gaz puisse Outre extrait automatiquement. Le nombre de vidanges (extractions de gaz) doit pouvoir Outre enregistré et un signal avertisseur doit pouvoir outre émis lorsque l'arrivée de gaz s'effectue k-une intensité prédéterminée.Selon l'invention, on obtient ce résultat par le faitue, dans un dispositif du type mentionné ci-dessus, deux liaisons sont prévues entre la cuve collectrice de gaz et le réservoir de liquide9 l'une de ces liaisons étant constituée par une conduite partant de la partie inférieure de la cuve collectrice de gaz et débouchant dans la partie inférieure du réservoir de liquide9 tandis que l'autre liaison est constituée par un siphon à liquide comportant une section de retournement entre deux sections d'arrivée et reliant la partie supérieure de la cuve collectrice de gaz à la partie inférieure du réservoir de liquide, la section de retournement du siphon à liquide étant placée plus haut que le point auquel ladite conduite menant de la cuve collectrice de gaz au réservoir à liquide débouche dans ladite cuve. ta section d'arrivée par laquelle le siphon k liquide débouche dans la cuve collectrice de gaz présente avantageusement un plus grand diamètre que la section d'arrivée par laquelle ce syphon débouche dans le réservoir k liquide. En outre, il est avantageux que soit relié, à la section d'arrivée par laquelle le siphon à liquide débouche dans la cuve collectrice de gaz, au voisinage de la section de retournement du syphon, un passage en U, orienté vers le bas, comportant une section de retournement entre deux sections d'arrivée, la section de retournement de ce passage étant située plus bas que l'orifice par lequel le siphon à liquide débouche dans la cuve collectrice de gaz. La section d'arrivée par laquelle le passage en Us orienté vers le bas, débouche dans la cuve collectrice de gaz peut présenter un plus grand diamètre que la section d'arrivée par laquelle ce même passage est raccordé au siphon à liquide, ltorifiee pour lequel cette première section d'arrivée débouche dans la cuve collectrice de gaz pouvant ktre évasé. A la cuve collectrice de gaz peut Outre raccordé, depuis le bas, un tube vertical renfermant un flotteur et communiquant dans le bas par une ouverture latérale avec la partie inférieure et dans le haut par son orifice avec la partie supérieure de la cuve colletrice de gaz.Le flotteur présente avantzgeusement un noyau de fer pouvant coopérer avec une bobine indioatrice disposée sur le tube. La partie inférieure de la cuve collectrice de gaz converge avantageusement vers le bas. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparattront à la lecture du dessin annexé qui représente schématiquement des dispositifs connus et des dispositifs conformes à l'invention pour extraire des gaz dans des liquides ; sur ce dessin s la figure 1 représente le schéma d'un dispositif connu ; la figure 2 représente le schéma d'un autre dispositif connu s la figure 3 représente le schéma d'un exemple de réalisation du dispositif conforme à l'invention 9 la figure 4 est une coupe longitudinale d'un mode de réalisation non limitatif du dispositif conforme à l'invention les figures 5 et 6 représentent des détails du dispositif de la figure 4. Sur la figure 19 on a représenté le schéma d'un dispositif connu. La référence 1 désigne, par exemple, la carcasse statorique dsun turbo-alternateur9 carcasse dans laquelle la pression du gaz est plus élevée que la pression de l'eau circulant dans ltenrou- lement 2. La pression statique de l'eau en écoulement est déterminée par le niveau d'un vase d'expansion 3. L'écoulement de l'eau est entretenu par une pompe 4.Le gaz s'infiltrant dans le système d'eau est entratné par l'eau en écoulement dans un séparateur de gaz 5 avec cloison de déversement et le gaz staccumule dans la partie supérieure de ce séparateur de gaz pour s1écoules dans une cuve 6 de volume connu, se trouvant audessus du séparateur de gaz 59 cuve dans laquelle le gaz provoque une baisse du niveau d'eau. A un niveau d'eau déterminé, un indicateur de niveau de liquide 7 est actionné et le personnel ouvre ensuite une vanne 8 pour permettre au gaz de s'échapper àl'air ambiant en passant par un tube 9. Un autre dispositif connu est représenté schématiquement sur la figure 2. Un vase d'expansion 3 fermé forme ici en mOme temps un séparateur de gaz qui est traverse par une partie de l'eau de refroidissement de l'enroulement 2. Le gaz accumulé dans la partie supérieure du vase d'expansion 3 fermé parvient dans la partie inférieure d'une cuve 10 et refoule lteau dans la partie supérieure de cette cuve. À un niveau d'eau déterminé, un indicateur de niveau de liquide 7 est de nouveau actionné, et après ouverture d'une vanne 8 le gaz peut stéchapper de la manière déjà décrite k l'air ambiant, en passant par un tube 9. Dans les dispositifs connus, le gaz accumulé stéchappe du système d'veau par des vannes 8, mais no11obtention d'unefermeture parfaite est incertaine et la détermination du volume de gaz infiltré n'est donc pas stre. Dans le dispositif connu selon la figure 29 ce manque de fiabilité est encore aggravé par des variations du niveau d'eau dans le vase d'expansion 3 fermé, du fait que ces variations se répercutent dans la cuve 10. Sur la figure 39 on a représenté schématiquement un exemple de réalisation du dispositif conforme à l'invention. Comme le montre cette figure, les bulles de gaz s'accumulent dans le haut dans le systWe d'eau dans le régulateur de gaz 5, et sont amenées en continu, par l1écoulement d'eau permanentS k un dispositif 11 où les bulles de gaz sont retenues, tandis que l'eau passe dans le vase d'expansion 3 et revient de 1k dans le système d'eau de refroidissement. La figure 4 représente un mode de réalisation du dispositif conforme à l'invention. Une cuve collectrice de gaz 12 et un réservoir de liquide 13 sont, dans l'exemple de réalisation représentés disposés l'un au-dessus de l'autre et communiquent entre eux par deux liaisons. Ltunedes liaisons est constituée par un tube 14 qui part de la partie inférieure de la cuve collectrice de gaz et débouche en dessous du niveau d'eau dans le réservoir de liquide 13.L'autre liaison est constituée, dans ltexeEple de réalisation représenté, par un tube 15 en U (figure 5) réalisé à la manière d'un siphon k liquide, partant de la partie supérieure de la cuve collectrice de gaz 12 et débouchant également en dessous du niveau d'eau9 dans le réservoir de liquide 13 , la section de retournement du tube 15 en U correspond à une section semblable du siphon à liquide et les branches 16 et 17 du tube 15 en U correspondent chacune k une section d'arrivée du siphon k liquide. L'eau chargée de bulles de gaz arrive dans la cuve collectrice de gaz 12 par un raccord 18 et les bulles de gaz s'accumulent dans la partie supérieure de la cuve, tandis que l'eau exempte de bulles s'écoule par le tube 14 dans le réservoir de liquide 13. Les bulles de gaz staccumulant dans la partie supérieure de la cuve collectrice de gaz refoulent de façon continue l'eau hors de la cuve collectrice de gaz 12, ainsi que hors de la branche 16 par laquelle le tube 15 en U est relié k la cuve collectrice de gaz.Lorsque îreau a été refoulée mtme hors de la partie la plus basse du tube 15 en U, la colonne d'eau se trouvant dans l'autre branche 17 du tube en U ncest plus à même de surmonter la pression de gazs de sorte que le gaz refoule l'eau également hors de cette branche et commence à s'écouler, par le tube 15 en U ainsi débouchés dans le réservoir de liquide 13 situé au-dessus de la cuve collentrice de gaz 12. Cet écoulement de gaz persiste jusqu'à ce que l'eau arrivant simultanément par le tube 14 a atteint l'orifice de la branche 16 du tube 15 en U. A ce moment, le tube 15 en U est rempli par l'eau arrivant par cet orifice, ce qui interrompt également le trajet d'écoulement du gaz. La branche 17 du tube 15 en U, ainsi que la section la plus basse de ce tube, présentent une section droite réduite afin que le gaz ne puisse pas s'échapper sous forme de bulles de la section la plus basse du tube 15 en U. Une cloison 19 empoche les bulles de gaz s'échappant par la branche 17 du tube 15 en U dtttre entratnées de nouveau dans la cuve colleetrice de gaz 12 par l'eau arrivant par le tube 14. Au moment où l'eau commence à arriver au tube 15 en la baisse du niveau de liquide dans la cuve collectrice de gaz 12, au-dessus d'une vitesse d7écoulement de gaz déterminée, serait si rapide que le tube 15 en U ne se remplirait que partiellement d'eau, ce qui serait suffisant pour compenser de faibles pressions de gaz et conduirait à des vidanges de gaz de volume plus faible.Pour empteher celas on raccorde, selon l'invention, à la branche 56 par laquelle le tube 15 en U débouche dans la cuve colleotrice de gaz 12, un passage en U formé par un tube 20supplémentaire en U, dont la section d'arrivée ou branche 21 se trouve en position renversée, le point le plus haut de ce tube en U, c'est-à-dire la section de retournement, étant situé en dessous de l'orifice de la branche 16. Lors de-la vidange, le niveau d'eau dans la section d'arrivée libre ou branche 22 du tube 20 en U augmente dans la mtme mesure que dans la cuve collectrice de gaz 12. Lorsque le niveau d'eau dans la branche 22 du tube 20 en U atteint le point le plus haut (section de retournement), il s'établit un écoulement par lequel les tubes 15 et 20 en U sont remplis, le trajet d'écoulement pour l'échappement du gaz étant ainsi bloqué. La branche 21 ainsi que la section la plus haute ou section de retournement du tube 20 en U présentent une section droite réduite, afin que se forme ici une colonne d'eau cohérente lors du remplissage. En cas dtécoulement de degaz non uniforme, des variations de niveau d'eau apparattraient dans la branche 16 du tube 15 en ce qui pourrait conduire à une vidange de gaz non uniforme. Pour empêcher OeIL, la branche 16 par laquelle le tube 15 en U, dirigé vers le haut, débouche dans la cuve collectrice de gaz 12 présente une plus grande section droite que ia branche 17 reliée au réservoir de liquide 13.La branche 22 par laquelle le tube 20 en U, dirigé vers le bas9 débouche dans la cuve collectrice de gaz 12 présente également une plus grande section droite que la branche 21 reliée au tube 15 en U, et elle est évasée B son orifice aiin que 11 eau stéeoulant vers le bas sur la paroi du tube ne puisse pas provoquer la formation de poches d1air. Le dispositif est complété par un tube 23 qui pénbtre depuis le bas dans l'espace intérieur de la cuve collectricede gaz 12 et est équipé d'un flotteur 24. Un perçage transversal 25 pratiqué dans le tube 23 permet l'équilibrage des niveaux d'eau dans la cuve collectrice de gaz 12 et dans le tube 23. Dans le flotteur 24 est disposé un noyau de fer 26 et le tube 23 est pourvu d'une bobine indicatrice 27. La bobine 27 est reliée à un dispositif indicateur non représenté et permet, par détection du mouvement du flotteur 24, d'enregistrer les vidanges ainsi que de produire un signal avertisseur. Pour assurer une émission plus nette et précise des signaux, l'espace intérieur de la cuve colleetrice de gaz 12 converge vers le -bas. Dans le cas d'une forme convergente progressive, ltaccélération du flotteur est également rendu continueS ce qui permet, par déplacement de la bobine 27, un réglage sur une valeur prédéterminée. On a décrit ci-dessus, ltobjet de l'invention pour un dispositif équipé de tubes en U. I1 va de soi qu7au lieu de tubes en U, on peut également utiliser d'autres types de passages susceptibles de former des siphons k liquide avec des sections de retournement, comme cela a été indiqué dans la description. - REVENDICATIONS 1. Dispositif pour extraire et mesurer des gaz non absorbés dans des Liquides, en particulier pour des machines-électriques tournantes à refroidissement par liquide, ce dispositif comprenant une cuve collectrice de gaz et un réservoir de liquide communiquant entre eux, caractérisé par le fait que deux liaisons sont établies entre la cuve collectrice de gaz et le réservoir de liquide9 l'une de ces liaisons étant constituée par une conduite partant de la partie inférieure de la cuve collectrice de gaz et déhouehant dans la partie inférieure du réservoir de liquide,. tandis que l'autre liaison est constituée par un siphon k liquide comportant une section de retournement entre deux sections arrivée et reliant la partie supérieure de la cuve collectrice de gaz k la partie inférieure du réservoir de liquide9 la section de retournement du siphon à liquide étant située plus haut que le point auquel ladite conduite, menant de la cuve collectrice de gaz dans le réservoir de liquide, débouche dans ladite cuve. 2.- Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que la section d'arrivée par- laquelle le siphon B liquide débouche dans la cuve collectrice de gaz présente un plus grand diamètre que la section d'arrivée par laquelle ce siphon débouche dans le réservoir de liquide. 3. Dispositif suivant la revendication 1 ou 29 caractérisé par le fait qu'k la section d'arrivée par laquelle le siphon k liquide débouche dans la cuve collectrice de gaz est raccordé, au voisinage de ia section de retournement dudit siphon, un passage en Us dirigé vers le bas9 avec une section de retournement entre deux sections d'arrivée, la section de retournement de ce passage étant placée plus bas que 11 orifice par lequel le siphon à liquide débouche dans la cuve collectrice de gaz. 4. i)ispositif suivant la revendication 3, caractérisé par le fait que la section d'arrivée par laquelle le passage en U, dirigé vers le bas, débouche dans la cuve collectrice de gaz présente un plus grand diamètre que la section d'arrivée par laquelle ce mEme passage est relié au siphon à liquides et que cette première section est évasée k son orifice. 5.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait qu'un tube vertical comportant un flotteur est raccordé depuis le bas à la cuve collectrice de gaz et est relié dans le bas, par une ouverture latérale, à la partie inférieure et dans le haut, par son orifice, k la partie supérieure de la cuve collectrice de gaz. 6.- Dispositif suivant la revendication 5s caractérisé par le fait que le flotteur comporte un.noyau de fer coopérant avec une bobine indicatrice disposée sur le tube. 7. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que la partie inférieure de la cuve collectrice de gaz est convergente vers le bas.