Brevet FR2343236A1 — publié le 19770930

La présente invention se rapporte à un dispositif de mesure de la température maximale d'un milieu, en particulier, un milieu porté à haute température et d'accès direct impossible par liaison électrique ou mécanique. La connaissance des températures régnant dans des milieux portés à des températures élevées pouvant atteindre 1 D0o n C, est souvent souhaitable, notamment pour la conduite-des unités industrielles, en particulier en métallurgie et dans les centrales nucléaires, mais dans cette connaissance, on se heurte à de grandes difficultés et la précision des mesures obtenues jusqu'à présent n'est pas satisfaisante. Pour de telles mesures une méthode connue consiste à utiliser des barreaux en carbure de silicium placés dans le milieu à étudier. Après les avoir retirés de ceiui-ci on établit une courbe donnant la longueur d'un barreau en fonction de la tempéra- ture de recuit (le barreau étant porté dans un four à des températures successives croissantes). Cette courbe présente un point de cassure qui correspond à la température maximale à laquelle a été porté le milieu à étudier Une autre méthode connue consiste à utiliser des barreaux an acier spécial sur lesquels on effectue des mesures de dureté Brinell au moyen d'une bille. La comparaison des mesures des duretés avant et après l'introduction dans le milieu considéré permet de déduire la température maximale recherchée. Ces méthodes utilisant les barreaux en carbure de silicium et en acier spécial présentent en commun l'inconvénient de fournir des mesures dont l'erreur peut atteindre 50 C. De plus, ces mesures ne sont pas fiables. L'invention a pour but de fournir un dispos tif qui permet d'obtenir dans des milieux d'accès direct impossibie, des mesures précises et reproductibles. L'invention a pour objet un dispositif de mesure de la température maximale d'un milieu, caractérisé essentiellement en ce qu'il comprend une tige centrale généralement cylindrique sur laquelle peuvent coulisser deux tubes identiques dont les extrémités en regard, sont placées bout à bout et les extrémités éloignées sont conformées de manière à pouvcir glisser avec frottement sur la tige, la tige et les tubes étant constitués en des matériaux dont les coefficients de dilatation linéaire ont des valeurs différentes. Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux, lesdits tubes sont réalisés en un matériau ayant un coefficient de dilatation plus élevé que celui du matériau constituant ladite tige. Suivant une variante de réalisation particulière, lesdites extrémités éloignées sont constituées par des pinces comprenant des doigts séparés par des fentes axiales réparties à intervalles réguliers sur le pourtour des tubes, les doigts étant munis de griffes qui viennent en appui sur la tige centrale. La tige centrale est en silice et notamment en quartz elle peut également être en molybdène, en tungstène, ou en graphite. Les tubes sont en métal ou alliage choisi parmi l'acier inoxydable, le cuivre, le bronze, le laiton, l1argent, le platine et l'aluminium, (pour ce dernier, à condition que la température du milieu ne dépasse pas 4000 C.) En variante, on peut évider légèrement, sauf aux extrémités, le pourtour intérieur des tubes de manière à faciliter ainsi leur coulissement sur la tige. Grâce à cet agencement du dispositif, les deux tubes qui sont placés bout à bout au moment de leur montage, peuvent se dilater sous l'effet de l'élévation de la température du milieu où lton introduit le dispositif. La dilatation provoque un glissement des tubes d'où il s'ensuit une augmentation de la distance entre leurs extrémités éloignées, distance qui est maximale au moment où le dispositif est porté à sa plus haute température. On doit remarquer que lesdites extrémités éloignées sont conformées de manière à permettre le coulissement des tubes sous l'effet de la dilatation, mais à empecher le coulissement des tubes en sens inverse lorsque i' on replace le dispositif à l'air libre et que la température descend au voisinage de la température ambiante. Il s'ensuit que les tubes tendent à reprendre leur longueur initiale et que les extrémités qui avaient été placées bout à bout lors de leur montage sont maintenant ecartées 'une de l'-autre. 130mme'on le verra après, la mesuIe de cet écartement permet de connaître la température maximale recherchée. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description d'un mode de réalisation particulier donné ci-après à titre non limitatif, en référence à la figure annexée sur laquelle on voit le dispositif dans laposition où il se trouve : - A) - A la température ambiante avant la mesure - B) - Lorsqu'il a atteint la température maximale du milieu dont on repère la température ; - C) - Lorsqu'il est sorti du milieu et que sa température est revenue à la température ambiante. Le dispositif représenté sur.la figure comprend une tige centrale cylindrique 1 en quartz de 60 mm de longueur et de 2 mm de diamètre, sur laquelle peuvent coulisser deux tubes 2 et 2' en acier inoxydable de nuance 316L, ayant des diamètres interna et externe respectivement de 2,2 et 3 mm, et une longueur de 55 mm. Les extrémités en regard 3 et 3' de ces deux tubes sont en contact dans les positions A et B, et les extrémités éloignées 4cet~4' ont la forme de quatre doigts 5 et 5', séparés par quatre fentes axiales telles que 6, réparties uniformément à la périphérie du tube, Chaque doigt est pourvu d'une griffe 7, 7' en appui radial sur la tige 1. On place le dispositif dans une enceinte cylindrique étanche 8, remplie d'un gaz inertetel 4e-par~exemple l'hélium dont l'emploi est avantageux par suite de sa bonne conductibilité thermique. On introduit cette enceinte dans le milieu à étudier, par exemple dans un emplacement d'irradiation dans un-réacteur nucléaire. En position B, le dispositif est représenté à un moment où il a atteint un régime d'équilibre, dans un milieu à 300 C. On voit que les extrémités éloignées 5 et 5' des tubes de longueur L se sont éloignées chacune d'une distance AL. On peut noter que les extrémités 3 et 3' sont en contact dans les positions A et B, ce qui n'est pas le cas dans la position C, ctest-à-dire après refroidissement. Les tubes n'étant plus chauffés, se rétractent, et comme les pinces 5 et 5' maintiennent les extrémités 4 et 4' dans leurs positions respectives, la rétraction ne peut se faire que par éloignement l'une de l'autre des extrémités 3 et 3', qui sont séparées d'une distance 2 dL, distance qui est d'autant plus importante que les tubes ont été portés à-plus haute température. La distance ssL représente la différence oe dilatation entre les tubes et la tige. Comme les tubes en acier inoxydable ont un coefficient de dilatation de 18,85.10 6/C et que la tige en quartz a un coefficient de dilatation de 5,4.10-7/OC, il e4en- suit que dans le cas présent, l'allof en,ent est de 55 mm x 18,3.15 c'est-à-dire d'environ I micron pour une élévation de température de 10C. La mesure de cette distance qui est effectuée au moyen d'un microscope optique de grossissement 100 par exemple, ou au moyen d'un projecteur de profil et d'un banc de mesure adéquat est faite avec une précision de plus ou moins 2 microns. Le report de cette mesure sur une courbe d'étalonnage permet de connaître la température maximale du milieu où a été placé le dispositif pendant un temps donné. Sur ce dispositif particulier que l'on vient de décrire, on a pu constater - Un effort de glissement à froid de 5 Newton - Une contrainte de traction dans le quartz de 16 x Pascal - Une contrainte de compression dans 1' acier inoxydable de 15 x 105 Pascal. Il est bien entendu que le mode de réalisation qui vient d8#tre décrit ne présente aucun caractère limitatif et que de nombreuses modifications et variations pourront y être apportées par les spécialistes sans se départir pour autant ni du cadre, ni de l'esprit de l'invention, REVENDICATIONS 1. Dispositif de mesure de la température maximale d'un milieu, caractérisé essentiellement en ce qu'il comprend une tige centrale généralement cylindrique sur laquelle peuvent coulisser deux tubes identiques dont les extrémités en regard, sont placées bout à bout et les extrémités éloignées sont conformées de manière à pouvoir glisser avec frottement sur la tige, la tige et les tubes étant constitués en des matériaux dont les coefficients de dilata tion linéaire ont des valeurs différentes. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le coefficient de dilatation des tubes est plus élevé que celui de la tige. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites extrémités éloignées sont constituées par des pinces comprenant des doigts séparés par des fentes axiales réparties à intervalles réguliers sur le pourtour des tubas, les doigts étant munis de griffas qui viennent en appui sur la tige centrale. 4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la tige centrale est en matériau choisi parmi la silice, le quartz, le molybdène, le tungstène., le graphite. 5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque tube est en métal ou alliage choisi parmi l'acier inoxydable, le cuivre, le bronze., le laiton, l'argent, le platine, l'aluminium. 6. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque tube comporte sauf à ses extrémités un léger évide-ment sur son pourtour intérieur. 7. Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu'il est placé dans une enceinte étanche que l'an introduit dans le milieu dont on veut mesurer la température maximale.