Brevet FR2306438A1 — publié le 19761029

la présente invention concerne les pyromètres0 On connait des pyromètres comprenant un corps renfermant un ou plusieurs thermocouples ou autres instruments indicateurs de température. Ces derniers sont disposés à irintérieur du corps du pyromètre de façon à pouvoir recevoir liénergie thermique radiante provenant d'une source éloignée. Lutais ces pyromètres doivent etre calibrés individuellement pour compenser les erreurs dues à la transmission de chaleur entre le ou les thermocouples et le corps du pyromètre et à l'émissivité superficielle de l'ob- jet dont on doit mesurer la température. la présente invention a tour but de réaliser un pyromètre permettant la réduction de ces erreurs. le pyromètre selon l'invention comporte un corps comprenant au moins un indicateur primaire de température pouvant recevoir de l'énergie thermique radiante d'une source éloignée et être chauffé par elle à une température élevée, et un régulateur de température pouvant maintenir la partie du corps du pyromètre placé dans la zone de cet indicateur primaire de température à essentiellement la même température élevée que celle dudit indicateur primaire de température. Ce régulateur de température comprend de préférence un indicateur secondaire de température dont le signal de sortie indique la température du corps du pyromètre dans la zone du ou desdits indicateurs primaires de température, un comparateur de températures dont le signal de sortie indique la différence entre la température donnée par le ou lesdits indicateurs primaires de température et celle donnée par ledit indicateur secondaire de température, et un organe de chauffage ou de refroidissement at- proprié à règler la température du corps du pyromètre au moins zanis la zone du ou desdits indicateurs primaires de température en réponse au signal de sortie du comparateur de températures. le ou les indicateurs primaires de température peuvent âtre montés dans un corps poreux pouvant être alimenté avec un gaz à la meme température que le ou lesdits indicateurs, ce gaz s'écoulant du corps poreux, pendant le fonctionnement, pour protéger le ou lesdits indicateurs contre l'action des gaz ambiants. Les indicateurs primaires de température peuvent comprendre les joints, exposes à la chaleur, de thermocouples dont les joints exposés à une température plus basse seront disposés en un point éloigné approprié. les indicateurs secondaires donnant la température du corps du pyromètre, au moins dans la zone du ou desdits indicateurs primaires de température, peuvent comprendre un ou plusieurs joins de thermocouples. le régulateur de température du corps du pyromètre comprend de préférence un élément de chauffage électrique. Selon un autre aspect de l'invention, le pyromètre conprend un corps, un premier groupe d'un ou plusieurs joints de thermocouple pouvant recevoir l'énergie thermique radiante d'une source éloignée, et un second groupe d'un ou plusieurs joints de thermocouple pouvant détecter la température dudit corps de pyromètre au moins dans la zone du premier groupe d'un ou plusieurs joints de thermocouple. l'invention est décrite ci-apres en détail en se référant à deux exemples préférés non limitatifs, de réalisation re- présentés sur les dessins annexés dans lesquels - la figure I est une c-oupeIongitudinaleschématique d'un pre mier exemple d'un pyromètre selon l'invention; et - la figure 2 est une coupe d'un second exemple- de pyromètre se lon l'invention, comportant une circulation protectrice de gaz inerte la figure 1 montre un pyromètre 10 comprenant un corps tubulaire Il fait de deux éléments tubulaires concentriques 12 et 13. L'élément t3 est fait d'une matière possèdant une bonne conductibilité thermique, telle que du cuivre, l'élément 12, consX tituant le reste du corps 11, est fait d'une matière isolante à base d'amiante.A son extrémité 22, faisant face à l'objet 14 dont on veut connaltre la température, le corps il porte un disque de laiton 15 recouvert d'une peinture noire au centre duquel se trouve un joint de thermocouple primaire 16, exposé aux températures élevées ou "joint chaud" primaire. les fils conducteurs partant du joint chaud primaire 16 scnt renfermés dans un tue d'acier 17 traversant le corps Il et en sortant à son extrémité opposée 23; ces fils mènent ensuite un appareil électronique 30 sur lequel est monté le joint de thermocouple 31 exposé aux températures plus basses ou joint froid" primaire, le signal de-sortie de cet appareil électronique indiquant la température du joint chaud. l'appareil 30 est représenté schématiquement avec un cadran sur lequel on peut l- re la tempe rature mais il est évident qu'on pourra utiliser de nombreux anpareils semblables fournissant les indications de diverses façons. Deux autres joints de thermocouple secondaires t8, ou joints chauds secondaires sont placés dans l'élément 13 dans la zone du joint 16 de zcon à pouvoir détecter la température de cet élément dans cette zone, les fils conducteurs partant des joints chaud secondaires t8 sont renfermés dans deux tubes d'acier 19 et 20 sortant du corus 11 à son extrémité 23 et disposés paral- lèlement au tube 17. Quand le disque 15 est exposé à la source éloignée dlé- nergie thermique radiante représentée par l'objet 14, ce disque s'échauffe jusqu'à une température voisine de cette source de chaleur. Mais les pertes de chaleur du disaue 15 au corps 11 pour ront avoir pour conséquence que le disque 15 n'atteindra pas la meme température que la source de chaleur. Donc dans le prisent dis2ositif, les signaux électriques produits par le joint chaud 16 et par le joint froid 31, qui sont directement proportionnels à la température du disque 15 sont trans mis uar les fils renfermés dans le tube 17, et à travers l'appa- reil électronique 30, à un comparateur électronique 32.Ces signaux sont comparés, avec les signaux semblables provenant des thermocouples dont les joints chauds 18 sont renfermés dans le corps 11 et dont les joints froids 33 sont placés sur le compara- teur 32, par ce comparateur électronique qui émet alors un signal dépendant de la différence entre les signaux, donc entre les tem- pératures détectées par les joints chauds primaires et secondaires 16 et 18. le signal différentiel provenant du comparateur électronique sert alors à règler le débit de la sourde d'énergie 34 qui fournit un courant électronique à un élément chauffant 21 en tournant le corps 11. L'ensemble est disposé de façon Qe, si la terruérature du corps 11 est inférieure à celle du disque 15, un signal du conparateur électronique proportionnel à la différence de températu- re produit, dans le régulateur de tension 34, une émission de courant qui traverse l'élément chauffant 21 pour élever la tempéra- ture du corps 11 à celle du disque 15, cette action maintenant constamment le corps 11 à essentiellement la même température que le disque 15. Comme la température de ce dernier est désormais essentiellement la même que celle du corps 11, il n'y aura preque pas de pertes thermiques du disque 15 v-ers le corps 11.Par-conséquent le disque 15 est en fait presque warfaitement isolé de son environnement et atteint en fin de compte une température essenti ellement égale à celle de la source a ténergie.thermique radiante 14 à laquelle elle est exposée, si cette dernière est la seule source externe de radiations agissant sur le disque. Cet état de chose étant atteint, la température indiquée par l'appareil 30, qui provient du débit du joint chaud primaire 16 est égale à la température de la source d'énergie thermique radiante éloignée 14. On doit quelquefois mesurer au moyen d'un pyromètre la température d'un objet tendant, du fait de son déplaoement, à créer une turbine d'air dans la zone du joint de thermocouple du pyromètre détectant l'énergie thermique radiante. Une telle turbulence peut provoquer une augmentation-de la conduction thermique du joint de thermocouple, donc des erreurs dans les températures indiquées par celui-ciO Le pyromètre de la figure 2 est approprié à réduire la conduction thermique du joint de thermocouple détecteur de chaleur causée par la turbulence de l'air. le pyromètre de la figure 2 est semblable, pour ses parties essentielles, à celui de la figure 1. les éléments identiques y sont désignés par les mêmes chiffres suivis de la lettre "a". Le corps tubulaire lia du pyrometre 10a de la figure 2 comporte un joint de thermocouple primaire 16a (joint chaud primaire) noyé dans un disque de bronze poreux peint en noir 24. Le signal provenant du joint 16a est conduit, par des fils renfermés dans des tubes d'acier i7a à un appareil électronique (non repré- senté) semblable à l'appareil 30 de la figure 1 et contenant le joint froid primaire correspondant au joint 31 de la figure 1. Des signaux sont également transmis au comparateur électronique (non représenté), semblable au comparateur 32 de la figure 1, depuis deux joints de thermocouple secondaires 18a (jaints chauds secondaires) placés dans le corps lia dans la zone du joint chaud primaire 16a. Le signal de sortie du comparateur électronique actionne un régulateur de tension (non représenté) semblable au régulateur 34 de Ta figure i, lui-même fournissant un courant électrique à un élément chauffant 21a contenu dans le corps lita. le corps lia du pyromètre 10a est chauffé et maintenu à la même température que le joint chaud primaire 16a par l'élément chauffant 21a de la m8me manière que celle décrite à propos du pyromètre 10 de la figure 1. le corps ila comporte un orifice d'entrée 25 pour l'introduction d'argon aou autres gaz inertes sous pression. l'ar- gon suit les itinéraires indiqués par les flèches 26 sur les éléments chauffants 21a et s'élève à la température de ceux-ci, nuis traverse le disque en bronze poreux 24. L'argon chauffé s'é- coule du disque en bronze poreux 24 vers la source d'énergie thermique radiante qui chauffe le joint chaud primaire 16a. La vitesse d'écoulement de l'argon est réglée à une valeur telle qu'elle suffit à constituer une barrière thermique entre le joint chaud primaire 16a et une turbulence d'air quelconque dans la zone de ce joint.Comme l'argon s'écoulant sur ce joint est à la même température que l'élément chauffant 21a, donc à la même température que le joint 16a, il l'isole de l'action des gaz ambiants. le comparateur élextronique destiné à équiper les pyromètres 10 et 10a peut avoir n' importe quelle forme appropriée. Il pourra par exemple être constitué par un amplificateur différentiel. Comme les températures atteintes par les joints chauds primaires 16 et 16a sont, en fin de compte, essentiellement égales à la température de la source d'énergie thermique radiante vers laquelle ils sont dirigés, les pyromètres 10 et 10a dans lesquels ils sont logés n'ont pas besoin entre calibrés individuellement pour compenser les pertes thermiques des joints 16 et 16a et les émissivités superficielles différentes des objets dont on doit mesurer la température. Bien que l'invention ait été décrite en se référant o des pyromètres possèdant un joint de thermocouple détectant de l'é- nergie thermique radiante, on comprendra qu'elle s'applique également à des pyromètres possèdant plus d'un tel joint de therr.1ocou- ple ou à des dispositifs utilisant d'autres appareils indicateurs de température tels que des thermistors, des thermomètres, des thermopiles, etc... REVENDICATI02JS lo Pyromètre comprenant un corps portant au moins un inindicateur primaire de température pouvant être chauffé à une température élevée par lénergie thermique radiante revue d'une source éloignée, caractérisé en ce qu'il comporte un régulateur de tem Dénature approprié à maintenir une partie au moins dudit corps, dans la zone de l'indicateur primaire de température, à essentiellement la même température élevée que celle dudit indicateur. 2. Pyromètre selon la revendication 1, caractérisé en ce que le régulateur de température est approprié à maintenir essentiellement tout le corps de pyromètre à essentiellement la meme température élevée. 3. Pyromètre selon la revendication 2, caractérisé en ce que le régulateur de température comporte au moins un indicateur secondaire de température approprié à indiquer la température du corps de pyromètre, de façon à permettre de comparer la température dudit corps à celle de l'indicateur primaire de température. 4. Pyromètre selon la revendication 3, caractérisé en ce que le régulateur de température comporte un appareil chauffant approprié à chauffer le corps de pyromètre de façon à maint nir sa temperature à ladite température élevée. 5. Pyromètre selon la revendication 4, cactérisé en ce que l'appareil chauffant comprend un fil de chauffage par résistance électrique enroulé autour du corps de pyromètre. 6o Pyromètre selon la revendication 5, caractérisé en ce que le corps de pyromètre comprend un élément métallique interne essentiellement tubulaire portant l'indicateur primaire de température à une extrémité , et un élément externe essentiellement tubulaire en matière isolante autour duquel est enroulé le fil de chauffages 7. Pyromètre selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'indicateur primaire de tempÉrature est monté au centre a disque peint en noir, monté à une extrémité de l'élément in terne du corps de pyromètre de façon à faire face à la source de chaleur éloignée. 8e Pyromètre selon la revendication 4, caractérisé en ce que lsindicateur primaire de température est monté dans un corps poreux anpropri.e à recevoir un courant de gaz dont la tem pérature est essentiellement ladite température élevée. 9. Pyromètre selon la revendication 8, caractérisé en ce nue le corps poreux est anDrOprié à laisser le gaz s'échapper de lui de façon à protdger l'indicateur frimaire de température de l'atmosphère ambiante. 10. Gyromètre selon la revendication 9, caractérisé en ce ue le gaz est chauffé à ladite température élevée par contact thermique avec l'organe de chauffage. 11. Pyromètre selon la revendic2tion 4, caractérisé en ce que chaque indicateur de température comprend le joint chaud d'un thermocouple. 12. Pyromètre selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte un comparateur approprié à colr.parer les temperature s des indicateurs primaires et secondaires de températures et à émettre un signal différentiel représentatif de la différence entre ces températures, et une source d'énergie électrique nour l'organe de chauffage dont le débit est règlé selon ledit signal différentiel. 13. Pyromètre selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif traduisant en une forme lisible le signal de sortie de l'indicateur primaire de température. 14 Pyromètre selon la revendication 13,caractérisé en ce que l'indicateur primaire de température comprend le joint chaud d'un thermocouple.