Brevet FR2328191A1 — publié le 19770513

La présente invention a trait à un viscosimètre pour la mesure de la viscosité de liquides ainsi qu'à l'application de ce viscosimètre à la mesure de la viscosité de liquides circulant dans des canalisations, notamment dans des oléoducs. Parmi les différents types de viscosimètres, on connait les viscosimètres dits à billes dans lesquels une bille est amenée à rouler dans un tube incliné rempli du liquide à mesurer pour atteindre une vitesse constante dépendant de la viscosité du liquide, le viscosimètre comprenant en outre deux capteurs espacés le long du tube pour détecter le passage de la bille et permettre ainsi la mesure du temps que met la bille à parcourir l'intervalle entre les deux capteurs. Ces viscosimètres à billes permettent d'obtenir des mesures avec une précision en général suffisante. De plus, ils sont de conception simple et relativement peu coûteuse. Ils présentent cependant 1 inconvénient de demander des opérations compliquées, requérant la présence d'un opérateur, et ceci pour ramener la bille à son emplacement d'origine, pour remplir le tube à l'aide du liquide et vérifier que les différentes conditions. notamment de pression et de température -se trouvent satisfaites. La présente invention se propose de remédier à ces inconvénients et de fournir un viscosimètre du type à bille permettant un remplissage facile et une mise en place simple, exacte et sûre de la bille, ce qui permet d'automatiser complètement le procédé de mesure de viscosité. En outre, l'invention se propose de réaliser un tel viscosimètre de façon simple et économique à l'aide d'un nombre limité d'éléments constituants. L'invention se propose également d'appliquer ce viscosimètre à la mesure répétitive de la viscosité de liquides circulant dans des canalisations, tels que par exemple des hydrocarbures circulant dans des oléoducs. L'invention a pour objet un viscosimètre à billes comprenant un tube inclinable susceptible d'être rempli avec le liquide mesuré, deux capteurs de passage de bille espacés le long dudit tube, un organe de maintien de bille permettant de maintenir la bille dans une position haute pour la relâcher au moment voulu, et des moyens pour mesurer le temps mis par la bille pour parcourir l'espace situé entre les deux capteurs, caractsr se par le fait que lesdits moyens de maintien de bille en position haute sont constitués par une simple butée empêchant la montée de la bille, et par le fait que des moyens sont prévus pour assurer une circulation ascendante du liquide dans le tube, ramenant ainsi la bille au contact de la butée, et pour arrêter cette circulation, déclenchant ainsi la mesure de la viscosité. De façon avantageuse, le tube est relié à ses deux ex trémités d'une part à une canalisation d'amenée de liquide, d'autre part à une canalisation d'évacuation de liquide, des moyens de pompage étant disposés sur l'une des canalisations pour créer une circulation dans le tube, au moins une vanne, de préférence une électro-vanne, étant disposée dans une des canalisations pour interdire cette circulation. Dans une forme de réalisation avantageuse, le tube peut comporter, à son extrémité supérieure, un raccord en T dont l'ex trémité bouchée comporte, de façon étanche à son intérieur, une butée constituée par exemple par un téton s'étendant selon l'axe du tube pour former une butée empêchant le passage de la bille tout en permettant l'évacuation du liquide par la branche centrale du raccord. De préférence, les capteurs peuvent être disposés également dans des raccords en T, chaque capteur étant logé dans la branche centrale du raccord perpendiculairement à l'axe du tube, le tube étant alors divisé en sections réunies par les différents raccords L'invention a également pour objet une application du viscosimètre à la mesure automatique de la viscosité dans des canalisations et notamment dans des oléoducs, caractérisée par le fait que l'on amène une dérivation de la canalisation vers le viscosimètre pour établir une circulation de liquide-dans le vis cosimètre et que périodiquement on interrompt, à l'aide d'une vanne, cette circulation pour mesurer la viscosité du liquide. L'inventionprésente notamment l'avantage de permettre de mesurer la viscosité du liquide de la canalisation pratiquement à la température et à la pression statique du fluide dans la canalisation. De façon avantageuse, on peut d'ailleurs calorifuger la dérivation et éventuellement le viscosimètre lui-même pour ne provoquer aucune modification de la température du liquide à mesurer. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif, et se référant au dessin annexé dans lequel La figure 1 représente une vue schématique d'un viscosimètre selon l'invention, La figure 2 représente une vue en détail de la butée à la partie supérieure du dispositif. Les figures 3 et 4 représentent deux schémas de montage du dispositif dans une dérivation pour la mesure de la viscosité d'une canalisation. La figure 5 représente une vue schématique d'un détecteur de fuite utilisable avec le viscosimètre selon l'invention. Le viscosimètre selon l'invention comporte un tube allongé 1, composé en fait de trois tronçons de tubes d'acier 2, 3 et 4 d'un diamètre intérieur de 12,05 mm. Le tronçon 3 est relié aux tronçons 2 et 4 respectivement par deux raccords en T du commerce 5, 6 ayant le même diamètre intérieur. Aux autres extrémités du tube 2, 4 sont raccordés deux autres raccords en T, 7 et 8. L'ensemble tubulaire 1 se trouve de plus supporté par un bati (non représenté) permettant de régler à volonté l'inclinaison du tube par rapport à la verticale. Les branches centrales des deux raccords 5, 6 supportent les deux éléments tubulaires 9, 10 perpendiculaires au tube 1 et dans lesquels sont noyés deux capteurs dont l'un, 11, est visible sur la figure 1. Ces capteurs peuvent être avantageusement du type détecteur inductif vendu par la Société Industrielle de Liaison Electrique résidant en France. Les signaux provenant des capteurs sont adressés par des conducteurs 12 à un amplificateur de commutation permettant d'augmenter le-niveau des impulsions reçues depuis les capteurs, cet amplificateur 13 étant alimenté par une source d'alimentation 14. La sortie de l'amplificateur aboutit à un chronomètre électronique 15 susceptible d'indiquer la durée séparant un signal provenant du capteur fl du tube 9 d'avec un signal provenant du capteur 10. Le raccord T supérieur 7 voit son extrémité obturée à l'aide d'un bouchon 16 maintenant en place une butée cylindrique 17 dans une position apparaissant en 17' et empiétant partiellement sur le débouché de la branche transversale du raccord 7 à laquelle est relié un conduit d'évacuation 18. De la même façon, l'extrémité inférieure du raccord 8 se trouve obturée par un bouchon 19 muni d'une butée analogue à la butée 177 la branche transversale du raccord étant reliée à un conduit d'alimentation schématiquement représenté en 20 sur les figures 3 et 4. A l'intérieur du tube incliné 1 peut rouler une bille en acier 21 de 10,5 mm de diamètre, la bille étant empêchez de sortir du tube 1 grâce à la butée 17, comme on le voit sur la figure 2 et à la butée correspondante du raccord 8. On voit sur la figure 3 un montage du viscosimètre selon l'invention dans lequel le conduit d'alimentation 20, provenant d'un oléoduc (non représenté) et relié à la partie inférieure du tube 1, possède lui-même une dérivation 22 munie d'une vanne 23 et aboutissant à une pompe de circulation 24 qui, par un conduit 25 ramène le liquide dans l'oléoduc. Le conduit d'évacuation 18, muni également d'une vanne 26 aboutit dans le conduit 22 en aval de la vanne 23. Lors du fonctionnement du dispositif la vanne 23 est fermée, la vanne 26 est ouverte et la pompe 24 établit ainsi une circulation de liquide à travers le tube 1 convenablement incliné. Cette circulation force la bille 21 à remonter et à venir s'appliquer contre-la butée 17. Après un certain laps de temps, déterminé par exemple par un programmateur convenable, la vanne 26 se ferme et la vanne 23 s'ouvre. La circulation est alors dérivée par le conduit 22 et le liquide reste immobile dans le tube 1. La bille 21 va alors se mettre à descendre en roulant dans le tube 1 et, en raison de la longueur du tronçon 2, elle parvient à sa vitesse limite avant de passer devant le capteur 11. Lorsque la bille, avec cette vitesse constante, passe devant le capteur 11 un signal est émis par ce capteur et provoque le démarrage du chronomètre 15.Lorsque la bille 21, dans sa course descendante, passe devant le capteur disposé dans le tube 10, un nouveau signal est émis qui arrête le chronomètre 15 qui pourra ainsi enregistrer la durée séparant les passages de la bille devant les deux capteurs. Grâce à un étalonnage convenable de l'appareil on en déduit la viscosité du liquide contenu dans le tube 1. A la fin de sa course, la bille vient reposer contre la butée portée par le bouchon 19 et, après un certain temps, déterminé par le programmateur, la vanne 23 se ferme et la vanne 26 s'ouvre ce qui rétablit une circulation dans le tube 1 qui fait remonter la bille jusqu a venir l'appliquer contre la butée 17 dans la position représentée en pointillé sur la figure 2. Une nouvelle mesure commencera lorsque en inversant à nouveau les vannes 23 et 26 on provoque l'arrêt de la circulation dans le tube l et la descente de la bille. On comprend qu'il est de cette façon possible de procéder à des mesures périodiques de la viscosité du liquide qui circule dans l'oléoduc. En outre, si l'on prend soin de n'ouvrir la vanne 23 et de fermer la vanne 26 que pendant le court laps de temps nécessaire à une mesure, le liquide dans le conduit 1 se trouve pratiquement à la température du liquide dans l'oléoduc. Bien entendu, le réglage des différents paramètres tels qu'angle d'inclinaison du tube 1, débit de la circulation dans le tube, pression et température, peut être effectué de la manière en soi connue dans l'utilisation des viscosimètres. Il est cependant remarquable de noter qu'il est inutile de modifier ces différents paramètres dans le cas de l'application à la mesure de la viscosité dans une canalisation telle qu'un oléoduc, la gamme des viscosités différentes que l'on peut rencontrer dans une telle canalisation ne nécessitant pas de modification des paramètres de fonctionnement du dispositif. Il est clair que dans le cas où il existerait une fuite au niveau d'un constituant du tube 1 les résultats de la mesure de la viscosité en seraient effectués. I1 est alors possible, selon un perfectionnement de l'invention, d'utiliser pour une même mesure deux viscosimètres selon l'invention branchés en parallèle et fonctionnant simultanément, les mesures des deux viscosimètres étant comparées automatiquement pour actionner un dispositif d'alerte lorsque la différence entre les deux mesures dépasse une valeur déterminée à l'avance. Il est également possible selon l'invention de détecter une fuite au moyen d'un clapet anti-retour à bille équipe d'un détecteur de proximité selon un montage analogue à celui utilisé pour mesurer la viscosité. Un tel montage est représenté sur la figure 5 et comprend un clapet anti-retour 34 muni d'une bille 35 soulevée lors de l'apparition d'un débit de fuite. Le mouvement de la bille 35 est détecté par un détecteur 36 noyé dans une résine, telle que celle connue sous la marque Araldite, qui actionne un dispositif d'alerte (non représenté). il est clair que d'autres schémas de montage du dispositif peuvent être prévus et par exemple sur la figure 4, on voit un schéma de montage dans lequel le liquide est pompé de façon indirecte. On voit que le conduit d'évacuation 18 aboutit à un séparateur à vessie 27 alors qu'une dérivation de retour 28 munie d'un clapet anti-retour, permet de renvoyer le liquide vers la canalisation. Le séparateur 27 aboutit à un distributeur hydraulique 29 dont l'une des sorties 30, aboutit à une pompe reliée à une bâche 31 tandis qu'une autre sortie 32 aboutit directement à la bâche. Une soupape de réglage de pression 33 peut être mise en dérivation sur la pompe 30. Dans cette forme de réalisation également on établit grâce à la pompe 30 une circulation à travers le conduit 1 pour amener la bille à sa position haute, on interrompt la circulation grâce au distributeur et l'on effectue la mesure. Bien que l'invention ait été décrite à propos de formes de réalisation particulières, il est bien entendu qu'elle n'y est nullement limitée et qu'on peut lui apporter diverses modifications sans pour cela s'éloigner ni de son cadre ni de son esprit. R E'V E N D I-C A T I O N S l. Viscosimètre du type à bille comprenant un tube inclinable relié à son extrémité inférieure à une canalisation d'amenée de liquide et à son extrémité supérieure à une canalisation d'évacuation du liquide, deux capteurs de passage de bille espacés le long dudit tube, ledit tube comportant deux raccords en T, l'un à son extrémité inférieure, l'autre à son extrémité supérieure, l'extrémité libre de chaque raccord étant bouchée, et comprenant, de façon étanche à son intérieur une butée empêchant le passage de la bille tout en permettant l'évacuation du liquide par la branche centrale du raccord, des moyens pour mesurer le temps mis par la bille pour parcourir l'espace situé entre les deux capteurs, un pompe pour assurer une circulation ascendante du liquide dans le tube, ramenant ainsi la bille au contact de la butée du raccord supérieur, ledit viscosimètre étant caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens pour arrêter la circulation ascendante de liquide, sans provoquer l'arrêt de ladite pompe. 2. Viscosimètre selon la revendication 1, caractérisé par le fait que lesdits moyens pour arrêter la circulation ascendante du liquide comprennent au moins une électrovannedisposée dans au moins l'une desdites canalisations. 3. Viscosimètre selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que la canalisation d'amenée de liquide comporte une branche en amont du tube renvoyée vers l'aspiration de ladite pompe, la canalisation d'évacuation de liquide du tube étant également renvoyée vers ladite pompe, ladite branche et ladite canalisation d'évacuation comportant chacune une électrovanne dont l'une s'ouvre lorsque l'autre se ferme. 4. Viscosimètre selon la revendication 1, caractérisé par le fait que lesdits moyens pour arrêter la circulation ascendante du liquide comprennent un séparateur disposé dans une branche deicaanalisation d'évacuation de liquide en aval du tube, un distributeur relié au séparateur, ledit distributeur renvoyant le liquide soit à travers ladite pompe, soit à travers une bâche, des moyens étant prévus pour le réglage de la pression établie par la pompe. 5. Viscosimètre selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que le tube est séparé en tronçons reliés par deux raccords en T espacés l'un de l'autre et ayant le même diamètre intérieur que le tube, un capteur détectant le passage de la bille étant disposé dans chacune des branches centrales des raccords, perpendiculairement au tube. 6. Viscosimètre selon la revendication 5, caractérisé par le-fait que les branches centrales desdits raccords comprenant les capteurs sont prolongées par des tubes remplis d'une résine dans laquelle le capteur se trouve noye. 7. Viscosimetre selon l'une quelconque des revendica t ions précédentes, caractérisé par le fait qu'il comprend, en vue de détecter des fuites, un clapet anti-retour muni d'une bille dont le déplacement devant un détecteur, sous l'effet d'un débit de fuite, est signalé et, de préférence, actionne une alarme. 8. Application du viscosimètre selon l'une quelconque des revendications précédentes à la mesure automatique de la viscosité d'un liquide circulant dans une conduite, notamment un oléoduc, caractérisée par le fait que l'on place le viscosimètre sur une dérivation de la conduite, les canalisations d'amenée et d'évacuation de liquide du viscosimètre étant en communication avec ladite conduite. 9. Application selon la revendication 8, caractérisée par le fait que l'on branche deux viscosimètres en parallèle sur la dérivation pour effectuer chacun une mesure séparée, que l'on compare les résultats des deux mesures, une alarme étant actionnée lorsque la différence entre les deux mesures dépasse une valeur déterminée à l'avance.