Brevet FR2353847A1 — publié le 19771230

La présente invention a pour objet un perfectionnement aux viscosimètres à vibration. Elle trouve une application dans la mesure en continu de la viscosité de fluides, notamment de liquides corrosifs sous pression, pouvant être portés a une température élevée. Un domaine privilégié d'application de l'invention est l'optimalisation de la pulvérisation de fuel dans les chaufferies de grande puissance, en fonction des modifications de la viscosité du fuel. On sait qu'un viscosimètre a vibration est un appareil qui comprend une épingle plongeant dans le fluide a étudier, des moyens pour appliquer a l'extrémité d'une des branches de l'épingle une vibration alternative, des moyens pour mesurer la vibration transmise a l'extrémité de l'autre branche de l'épingle, et des moyens pour comparer la vibration appliquée et la vibration transmise et notamment pour mesurer le déphasage entre ces deux vibrations qui est une fonction de la viscosité du liquide dans lequel plonge l'é- pingle. Lorsqu'on veut mesurer la viscosité de fluides sous pression et à température élevée, , il est nécessaire de réaliser des passages étanches dans la conduite véhiculant le fluide, pour y faire pénétrer l'épingle. Dans les viscosimètres connus, on emploie à cette fin des joints d'étanchéité. Mais cette solution n'est pas satisfaisante pour plusieurs raisons : tout d'abord ces joints sont sensibles a la température et a la pression et se modifient dans le temps, de sorte que les résultats délivrés par l'appareil ne sont pas reproductibles ; ensuite, ces joints peuvent subir une corrosion de la part du fluide qui vient à leur contact ; enfin, ils entravent considérablement le mouvement de l'épingle. La présente invention perfectionne les viscosimètres de ce genre en ce sens que la traversée de la paroi qui guide le fluide a étudier s'effectue non plus par des joints mais par un tube souple résistant la pression ; ce tube est fermé a une extrémité et ouvert a l'autre, 11 extrémité fermée étant reliée aux moyens d'application de la vibration et l'extrémité ouverte pénétrant dans la paroi et y étant fixée la première branche de l'épingle est alors disposée dans le tube souple où elle est fixée a l'extrémité fermée qui lui communique la vibration a laquelle elle est soumise ; le point nodal de cette première branche est imposé à l'extrémité ouverte du tube par la présence de butées. De toute façon, les caractéristiques et avantages de la présente invention apparattront mieux après la description qui suit, d'exemples de réalisation donnés a titre explicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels - la figure 1 représente un schéma général du viscosimètre perfectionné de l'invention - la figure 2 illustre de façon plus détaillée le perfectionnement apporté par l'invention - la figure 3 illustre, sur un cas particulier, la correspondance entre la tension délivrée par le viscosimètre et la viscosité d'un fuel. La figure 1 représente un schéma du viscosimètre perfectionné de l'invention. Sur cette figure, le fluide 10 dont on veut mesurer la viscosité s'écoule dans une conduite 11. Une épingle 12 plonge dans le fluide. Une bride 14, formant socle, permet le passage de l'épingle 12 a travers la paroi délimitant la conduite et constitue aussi un support pour les différents organes de l'appareil. Ces organes comprennent essentiellement, et de manière connue, un moteur asynchrone 16, commandant en rotation un système d'axe excentré 18, qui transforme le mouvement rotatif en un mouvement alternatif appliqué sur l'articulation 20. Ce mouvement est appliqué, selon l'invention, sur l'extrémité supérieure d'un tube mince 22 dans lequel passe la première branche 24 de l'épingle, comme on le verra de façon plus détaillée sur la figure 2.Ainsi, le mouvement de vibration appliqué à la partie supérieure est communiqué à la branche 24 de l'épingle par l'intermédiaire du tube 22, sa partie inférieure 26 qui est ouverte, le tube 22 est fixé à la bride 14 Dans sa vibration, l'épingle possède deux points nodaux où l'amplitude de la vibration est nulle. Ces points portent respectivement les références 30 pour la branche d'mission et 32 pour la branche de réception.Ces points nodaux sont obtenus par des butées Le dispositif se complète par un capteur de déplacement ; sur la figure, il est de nature magnétique et comprend une bobine d'induction 34 qui détecte les mouvements d'un aimant 36 solidaire du tube 22 Du c8té réception, un second capteur de déplacement, lui aussi de nature magnétique, comprend une bobine d'induction 38 disposée sur la bride 14 et qui détecte les déplacements d'un aimant 40 solidaire de l'extrémi té de la branche de réception de l'épingle et situé sous la bride 14 Les signaux sinusoidaux délivrés par les bobines d'induction 34 et 38 sont traités par un circuit électronique 42, qui peut être par exemple du type phasemètre ; ce circuit délivre une tension proportionnelle au déphasage entre les signaux sinusoIdaux d'émission et de réception. Les bobines d'induction 34 et 38 peuvent être accordées sur -la fréquence de travail afin d'augmenter le signal de sortie et d'atténuer les vibrations parasites dont est affecté le mouvement de l'épingle et qui sont dues à des vibrations ou frottements mécaniques provenant du moteur ou de la transmission. Le principe de fonctionnement d'un tel viscosimètre est connu. Lorsque l'épingle est immergée dans un liquide, le mouvement sinusofdal qui est appliqué à la branche émission est transmis avec une certaine atténuation et un certain déphasage à la branche réception Cette atténuation et ce déphasage dépendent de la viscosité du fluide Le déphasage par exemple, est relié à la viscosité par une relation non linéaire dont on donnera un exemple à propos de la figure 3 Le circuit électron etre constitué par un circuit transformant chaque signal sinusoidal délivré par un capteur en un signal en créneaux de même période, puis par un circuit redresseur ne laissant subsister que les créneaux d'amplitude positive, et par une porte de type OU-EXCLUSIF qui reçoit les deux trains de créneaux dé phasés et qui délivre des impulsions dont la largeur dépend des positions respectives des créneaux délivrés par chacune des voies d'émission et de réception Un circuit d'intégration desdites impulsions engendre une tension qui est directement proportionnelle au déphasage entre les créneaux donc au déphasage entre les signaux sinusoidaux délivrés par les capteurs. Le perfectionnement apporté par l'invention concerne l'utilisation, pour la traversée de la bride 14, du tube souple et étanche 22, coaxial à la branche émission de l'epin- gle. Cette disposition est représentée de façon plus détaillée sur la figure 2. Sur cette figure, les éléments déjà représentés sur la figure 1 portent les mêmes références, à savoir la bride 14, qui est traversée par la branche émission 24 de l'épingle, et le tube souple 22. La biellette de commande 50, qui est animée d'un mouvement de va et vient grâce au système excentré 18 de la figure 1, communique au tube 22 un mouvement de vibration alternatif qui est transmis à la branche 24 de l'épingle car celle-ci est fixée, par exemple par soudure, dans le fond 23 de l'extrémité fermée du tube 22. Quant à l'extrémité inférieure du tube, elle est fixée sur la bride 14. Des butées 52 déterminent la position du point nodal 30, c'est-à-dire du point d'amplitude nulle de la branche 24. Le tube à paroi mince 22 peut avoir de 1 à quelques dixièmes de millimètre d'épaisseur I1 peut être réalisé en métal et notamment en acier inoxydable. Les problèmes posés par la nécessité de faire traverser la paroi par au moins une branche de l'épingle sont ainsi résolus par l'invention, par l'utilisation du tube déformable 22 et les inconvénients soulignés plus haut sont supprimés. En effet, ce tube assure l'étanchéité de l'appareil tout en procurant une insensibilité à la pression et aux variations de température du fluide. Le viscosimètre perfectionné qui vient d'être décrit, a été utilisé par le demandeur dans la régulation des chaufferies de grande puissance fonctionnant avec du fuel, où la pulvérisation optimale dudit fuel est obtenue entre 1100 et 1400C, pour des bruleurs fonctionnant sous 25 bars Le visco simetre décrit a donné entière satisfaction, sans que la mesure obtenue soit affectée par des variations de température ou de pression. A titre illustratif, la courbe de la figure 3 indique les résultats obtenus avec l'appareil décrit ; cette courbe donne la tension de sortie V délivrée par des circuits électroniques 42, exprimée en Volts en fonction de la viscosité Vi du fuele exprimée en centipoises. Sur la courbe indiquée, quelques points ont été marqués, qui correspondent a des températures du fuel de 100, 110 et 1200C REVENDICATIONS 1. Perfectionnement aux viscosimètres à vibration, du genre de ceux qui comprennent : une épingle à deux branches, traversant une paroi et plongeant dans un liquide à étudier, des moyens pour appliquer à l'extrémité de la pre mière branche de l'épingle une vibration alternative, des moyens de mesure de la vibration transmise à l'extrémité de la seconde branche de l'épingle, des moyens pour comparer la vibration appliquée et la vibration transmise et notamment pour mesurer le déphasage entre les deux vibrations qui es-t fonction de la viscosité du liquide, caractérisé en ce que la traversée de ladite paroi s'effectue par un tube souple résistant à la pression à l'intérieur duquel est disposée la première branche de l'épingle, ledit tube étant fermé à une extrémité et ouvert à l'autre, l'extrémité fermée étant reliée aux moyens d'application de la vibration et l'extrémité ouverte traversant la paroi et y étant fixée, et en ce que l'extrémité fermée dudit tube est fixée à l'extrémité de la première branche de l'épingle. 2. Perfectionnement selon la revendication 1, carac térisé en ce que l'extrémité ouverte du tube est munie de butées qui imposent un point nodal a la première branche. 3. Perfectionnement selon la revendication 1, carac térisé en ce que la deuxième branche ne traverse pas la paroi, et en ce que son extrémité est munie d'un aimant, la mesure de la vibration transmise s'effectuant alors magnétiquement a travers la paroi. 4. Application du viscosimètre de la revendication 1 à la mesure de la viscosité de liquides sous pression et/ou à température élevée, et/ou corrosif, notamment de fuels.