Brevet FR2360871A1 — publié le 19780303

La présente invention se rapporte à une conduite comportant une section de mesure de débit, en particulier pour des conduites tubulaires dans lesquelles passe du métal liquide. On cannait déjà des conduites à section de mesure-de débit sous de multiples formes, en particulier des formes pour lesquelles les débitmètres utilisés comportent des éléments mus mécaniquement ou mobiles. De telles conduites à section de mesure de débit ne peuvent cependant titre utilisées dans les cas où le milieu en écoulement présente des propriétés critiques, comme par exemple l'agressivité ou la corrosivité. Beaucoup de ces conduites à section de mesure de débit présentent également l'inconvénient que la transmission du résultat de mesure ne peut se faire ou se fait non sans difficultés et/ou de grandes dépenses à des endroits éloignés de la section de mesure. Un cas pour lequel la conduite à section de mesure de débit est soumise à des spécifications particulières est celui des conduites tubulaires conduisant du métal liquide se trouvant dans des réacteurs nucléaires refroidis au sodium. A cet effet, on a utilisé jusqu'à présent des conduites à sections de mesure comportant un débitmètre à aimant permanent. Ces débitmètres sont disposés à l'extérieur du tube. Ils permettent en effet une bonne visibilité à distance et remplissent bien leur objet. Cependant, ces dispositifs présentent un inconvénient en cas de défaut ou meme lorsque l'on ne peut pas -procéder à un démontage d'un tel débitmètre à aimant permanent par télécommande, ce qui peut soulever des difficultés importantes. En outre, pour assurer une sécurité particulièrement élevée, et pour augmenter la fiabilité dans le cas des réacteurs nucléaires ou centrales nucléaires, on doit pouvoir avoir un système de mesure versatile, et donc un mode de réalisation différent des sections de mesure de débit connues jusqu'à présent. On connais déjà des débitmètres à courants de Foucault pour la mesure du débit de milieux critiques qui ne peuvent hêtre utilisés dans les réacteurs nucléaires à refroidissement par sodium que pour la mesure du débit à travers les éléments combustibles. Dans ces réacteurs, la section de mesure se trouve à la sortie de l'élément combustible et le débitmètre est fixé à une tringlerie la plus. rigide possible et manoeuvrable depuis la plateforme ou le revetement du réflecteur, ce qui fait qu'un positionnement précis présente des difficultés. La présente invention a pour objet une conduite à section de mesure de débit dont le débitmètre présente un mode de fonctionnement et une conformation différents de ceux du débitmètre aimant permanent, et qui présente en outre l'avantage de pouvoir être mis en place et retiré par télécommande. Selon la présente invention, une conduite à section de mesure de débit, en particulier pour des conduites tubulaires dans lesquelles passe du métal liquide, est caractérisée par le fait que lton fait passer par l'enveloppe ou la paroi de la conduite un tube de guidage fermé à son extrémité, dont l'axe fait un angle par rapport à l'axe de ladite conduite, par le fait que le tronçon d'extrémité fermé du tube de guidage est disposé coaxialement à l'axe du tube, par le fait que l'on dispose dans le tronçon d'extrémité coaxial des débitmètres un débitmètre à courants de Foucault, et par le fait que le débitmètre est disposé sur la tete ou extrémité d'un tube de manipulation sortant vers l'extérieur de ladite conduites, ledit tube de manipulation comportant avantageusement au moins un tronçon flexible. Selon l'autres modes de réalisation de l'invention, on fait passer plusieurs, de préférence trois, tubes de guidage par l'enveloppe ou la paroi de ladite conduite, les axes desdits tubes de guidage faisant un angle par rapport à l'axe de ladite conduite et ayant, le cas échéant, leurs axes mutuellement parallèles, et par le fait que les tronçons d'extrémité fermée des tubes de guidage sont répartis de façon circulairement symétrique à l'intérieur de la section de passage de la conduite et ont leurs axes parallèles ou sont parallèles à l'axe du tube de telle façon que la section de mesure de flux présente un certain nombre, de préférence trois, débitmètres, ou bien que l'on fait passer par l'enveloppe ou la paroi de la conduite un certain nombre, de préférence trois, tubes de guidage dont les axes sont inclinés par rapport à l'axe de ladite conduite et dont les axes sont mutuellement parallèles, les tronçons d'extrémité fermés des tubes de guidage étant disposés coaxialement par rapport à la conduite et à distance les uns derrière les autres de telle façon que la section de mesure présente plusieurs, de préférence trois, débitmètres, ou l'on dispose sur la tete du tube de manipulation faisant saillie vers l'extérieur, plusieurs débitmètres, de préférence trois, les uns derrière les autres et coaxialement ou parallèlement à l'axe de la conduite, le tronçon terminal coaxial de guidage coaxial à la conduite ayant une longueur correspondante. Toutes ces variantes de la présente invention comportant à chaque fois trois débitmètres offrent l'avantage d'une disposition triple telle qu'elle est nécessaire pour l'utilisation dans des systèmes de protection de réacteurs dans lesquels par exemple une validation de mise hors circuit est fournie par un circuit logique du type deux parmi trois". Le premier mode de réalisation de l'invention et les suivants mentionnés ci-dessus présentent en commun l'avantage que l'on peut changer les débitmètres sans ouvrir le système de circulation de métal liquide ou similaire. I1 en résulte l'avantage qu'il n'est plus nécessaire de contrtler l'installation à cause d'un échange d'un ou de plusieurs dêbitmètres. Seul le tube de guidage doit être soumis-à homologation. Toutes les soudures sur la conduite et les tubes de guidage sont faciles à atteindre et par conséquent à contr81er. Un avantage particulier réside dans le fait que la position du ou des débitmètres par rapport à la conduite est constante. En outre, même pour des températures très élevées, de l'ordre de 700"C, il ne se produit aucune difficulté. Enfin, le tube de guidage est approprié pour supporter de hautes pressions sans que pour autant le fonctionnement de la conduite avec la section de mesure de débit en soit compromis. La réalisation de la section de mesure de débit avec disposition du ou des débitmètres dans le ou les tubes de guidage ayant une de leurs extrémitesbouchée offre en outre l'avantage que lors de la manipulation des débitmètres, c'est-à-dire lors de leur échange, des dépits tels que des oxydes ou des résidus de métal liquide pouvant provoquer des pannes, le tube de manipulation n'est pas exposé au métal liquide ou à un autre milieu passant dans la conduite, que les débitmètres retirés ne nécessitent aucun nettoyage, et-qu'il ne faut aucun chauffage pour fluidifier le métal lors du démontage. Enfin, il n'est pas nécessaire à chaque fois de faire un soudage d'étanchéité à haute température. La réalisation partiellement flexible du tube de manipulation n'implique qu'une très faible possibilité de changement de longueur de tube de manipulation et donc un positionnement précis ou l'exclusion d'erreurs de positionnement grossières lors de la manipulation. Selon d'autres caractéristiques de la présente invention, le ou les tronçons terminaux du ou des tubes de guidage sont maintenus par rapport à la conduite grâce à des éléments ou entretoises disposés à peu près en forme d'étoile, et/ou le ou les tubes de guidage sont fixés par rapport à la conduite à l'endroit de passage à l'aide d'un support à forme de revers comportant essentiellement un élément annulaire circulaire maintenant le tube de guidage à peu près radialement à l'extérieur de l'ouverture de passage, et comportant un tronçon tubulaire se raccordant à la périphérie extérieure de-cet élément, ledit tronçon tubulaire débouchant près du rebord de l'ouverture de passage proprement dite présentant une section plus grande que celle du tube de guidage et étant fixé par un cordon de soudure, et/ou le tube de guidage et le tube de manipulation ou le débitmètre comportent à 11 extérieur et/ou à l'intérieur de la conduite des tronçons de guidage assurant leur centrage mutuel, et/ou le tube de guidage comporte à son extrémité libre, le cas échéant très éloignée dans la conduite du tronçon terminal, une douille d'étanchéité ou se transforme en une telle douille, dans laquelle on dispose un, ou de préférence plusieurs, anneaux ou joints d'étanchéité ou dispositifs similaires pour étanchéifier l'espace compris entre la paroi extérieure du tube de manipulation et la paroi intérieure du tube de guidage ou de la douille d'étanchéité, le tube de manipulation avec le débitmètre est précontraint par une force élastique en direction du tronçon terminal du tube de guidage se trouvant dans la conduite, une butée étant disposée avantageusement directement ou indirectement sur le tube de manipulation et dirigée à l'encontre de la direction d'introduction ou d'enfichage, et une autre butée étant disposée directement ou indirectement sur le tube de guidage ou la douille d'étanchéité et dirigée en sens opposé - la première butée, un ou des ressorts de compression étant disposés entre les deux butées pour exercer ladite force élastique. En outre, on dispose avantageusement dans le tube de guidage, en face du tube de manipulation un tronçon s'étendant en direction axiale et servant d'étanchéification de la section de réfrigération, et derrière lui, un joint d'étanchéité en matériau mou orienté en sens opposé à la conduite. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, on dispose dans le tronçon terminal du tube de guidage un corps tel qu'une rondelle annulaire en matériau ferritique, et sur le débitmètre une bobine, ou bobine de con truble en position mutuelle correspondante lorsque le tube de manipulation est entièrement enfoncé. Grâce à ce dispositif, on peut vérifier le positionnement correct des débitmètres. La présente invention sera mieux comprise à l'aide de la description détaillée de plusieurs modes de réalisation pris comme exemples non limitatifs et illustrés par le dessin annexé sur lequel - la figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'une conduite avec section de mesure de débit, conforme à l'invention - la figure 2 est une vue en coupe transversale partielle de la conduite de la figure I - la figure 3 est une vue en coupe longitudinale d'une autre conduite avec section de mesure de débit, conforme à l'invention - la figure 4 est une vue en coupe de la conduite de la figure 3;; la figure 5 est une vue en coupe longitudinale d'une autre conduite avec section de mesure de débit, conforme à l'invention - la figure 6 est une vue en coupe longitudinale d'une autre section de mesure de débit de débit2 conforme à l'invention ; et, - la figure 7 est une vue en coupe d'une conduite a section de mesure de débit sensiblement semblable à celle des figures 1 à 5, mais à plus grande échelle. La conduite à section de mesure de débit représentée sur le dessin est réalisée en faisant. passer à travers la paroi d'une conduite 10, 30 ou 50 un (figure 1 et figure 2 > ou trois (figures 3 à 5) tubes de guidage référencés 11, 31 ou 51 dont ltaxe est incliné par rapport à l'axe de ladite conduite et qui sont fermés à une de leurs extrémités. Selon les figures 1 et 2, le tronçon d'extrémité fermé 111 du tube de guidage l1 est disposé coaxialement par rapport à l'axe de la conduite 10. Selon les figures 3 et 4, les tronçons d'extrémité fermés 311 des tubes de guidage 3.1 sont répartis symétriquement sur un cercle à l'intérieur de la section de passage de la conduite 30, leurs axes étant disposés paral lèlement entre eux et à l'axe de ladite conduite 30. Selon la figure 5, les tronçons d'extrémité 511 des tubes de guidage 51 sont disposés coaxialement par rapport à la conduite 50, à distance les uns derrière les autres dans le sens d'écoulement. Selon la figure 6, un tube de guidage 61 comporte un tronçon d'extrémité 611 particulièrement long qui est disposé coaxialement par rapport à un tube non représenté. Selon les figures 1 à 6, les tronçons d'extrémité 111, 311, 511, 611 des tubes de guidage 11, 31, 51 ou 61 sont maintenus par des bras 112, 312, 512, 612 disposés approximativement en étoiles dans les conduites correspondantes 10, 30 ou 50. Les tubes de guidage 11, 31, 51 comportent à chaque fois à leur extrémité faisant face aux tronçons d'extrémité une douille d'étanchéité 113 (représentée seulement sur la figure 1) ou bien se transforment en une telle douille. Dans les tubes de guidage 11, 31, 51, 61, on dispose des tubes de manipulation 8 comportant un tronçon 81 flexible, et sur leurs têtes venant se loger dans des tronçons d'extrémité 111, 311, 511 ou 611 on dispose des débitmètres N, de préférence des débitmètres à courants de Foucault, on bien l'on dispose, comme on le voit sur la figure 6, trois débitmètres N les uns derrière les autres. Sur la figure 7, on a représenté la position d'un débitmètre N dans un tronçon d'extrémité 111 ou similaire. Les tubes de guidage 11, 31, 51, tels que représentés sur les figures 1, 3 et 5, sont fixés aux endroits de passage à travers la conduite 10, 30 ou 50 à l'aide d'un support à revers ou retroussé 114, 314 ou 514 qui comporte essentiellement une partie ayant approximativement une forme annulaire circulaire, et maintenant en direction radiale les tubes de guidage 11, 31 ou 51, à l'éxtérieur de l'ouverture de passage, et un tronçon tubulaire se raccordant à la périphérie extérieure de cette branche, du type bride axiale, qui, à son tour, débouche sur le bord de ltouverture de passage présentant une section plus grande que la section ou le diamètre extérieur du tube de guidage 11, 31 ou 51, en y étant fixé par un cordon de soudure. Selon la figure 1, et également la figure 7, le tube de manipulation 8 ou le débitmètre N comportent des sections de guidage 8n permettant leur centrage réciproque. Selon la figure 1, on dispose dans la douille d'étanchéité 113, outre d'autres joints d'étanchéité, des anneaux d'étanchéité 91 ou bien des manchons d'étanchéité ou dispositifs similaires pour étanchéifier l'espace compris entre la paroi intérieure du tube de guidage Il ou de la douille d'étanchéité 113 et la paroi extérieure du tube de manipulation 8. En outre, on prévoit des butées sur le tube de manipulation 8 et dans la douille d'étanchéité 113, butées sur lesquelles agit en tant que force élastique, un ressort de compression 92, de façon à appliquer une pression sur le débitmètre N en direction du tronçon terminal 111. En outre2 on dispose dans le tube de guidage 11, vis-à-vis du tube de manipulation 8, un tronçon axial en tant que joint de la section de réfrigérant. Derrière lui, on dispose un joint en matériau mou se trouvant dirigé en sens contraire de la conduite. En particulier dans le mode de réalisation de la figure 7, on fixe dans le tronçon terminal 111 du tube de guidage ll un corps tel qu'une rondelle annulaire circulaire 115 en matériau ferritique, le débitmètre N portant à son extrémité une bobine de contrôle N'. Ainsi, on peut contrer le positionnement exact du débitmètre N. Dans le mode de réalisation des figures 3 et 4, la fréquence d'excitation doit être choisie relativement élevée afin d'éviter une influence mutuelle des débitmètres N. On peut également y arriver par synchronisation des trois cotés d'excitation. Dans le mode de réalisation de la figure 5, la fréquence peut être choisie à une faible valeur quelconque pour obtenir une bonne pénétration du métal liquide par le champ magnétique. Il ne peut se produire d'influence parallèle dans ce mode de réalisation. Pour autant qu'une homologation n'est pas nécessaire, on peut choisir au lieu du mode de réalisation de la figure 3 un mode de réalisation selon la figure 5 sans que pour autant les propriétés fonctionnelles en soient modifiées. Cependant, ce mode de réalisation est plus économique car il ne nécessite qu'un tube de guidage. REVENDICATIONS 1. Conduite avec section de mesure de débit, en particulier pour des conduites dans lesquelles passe du métal liquide, caractérisée par le fait qu'un tube de guidage fermé à l'une de ses extrémités traverse la paroi de la conduite; l'axe dudit tube de guidage étant incliné par rapport à l'axe de la conduite, par le fait que le tronçon d'extrémité fermé du tube de guidage est disposé coaxialement ou parallèle ment à l'axe de ladite conduite2 par le fait que l'on dispose dans la section terminale coaxiale des débitmètres un débitmètre à courants de Foucault, et par le fait que le débitmètre est disposé sur la tête ou extrémité d'un tube de manipulation sortant de la conduite vers l'extérieur. 2. Conduite avec section de mesure de débit selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le tube de manipulation comporte au moins un tronçon flexible. 3. Conduite avec section de mesure de débit, selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisée par le fait que plusieurs, de préférence trois, tubes de guidage passent par la paroi de la conduite2 leurs axes étant inclinés par rapport à l'axe de ladite conduite, et étant, le cas échéant, mutuellement parallèles, et par le fait que les sections terminales fermées des tubes de guidage sont réparties symétriquement sur un cercle à l'intérieur de la section de passage de la conduite en étant disposés dans l'axe ou parallèlement à l'axe de la conduite de telle façon que la section de mesure de débit comporte plusieurs, de préférence trois, débitmètres. 4. Conduite avec section de mesure de débit selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisée par le fait que l'on fait passer plusieurs, de préférence trois, tubes de guidage par la paroi de la conduite2 leurs axes étant inclinés par rapport à l'axe de ladite conduite2 et le cas échéant, étant mutuellement parallèles, et par le fait que les sections terminales fermées des tubes de guidage sont disposées coaxialement à la conduite2 à distance les unes derrière les autres de telle façon que la section de mesure comporte plusieurs, de préférence trois, débitmètres. 5. Conduite avec section de mesure de débit selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisée par le fait que l'on dispose sur la tête ou extrémité du tube de manipulation , tube faisant saillie vers l'extérieur, plusieurs, de préférence trois, débitmètres les uns derrière les autres, coaxialement par rapport à la conduite, et par le fait que la section terminale du tube de guidage coaxiale par rapport à la conduite a une longueur correspondante. 6. Conduite avec section de mesure de débit selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait que la ou les sections terminales du ou des tubes de guidage sont maintenues dans la conduite à l'aide de branches ou supports ayant une forme approximativement en étoile. 7. Conduite avec section de mesure de débit selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée par le fait que le ou les tubes de guidage sont fixés sur la conduite, à l'endroit de leur traversée, à l'aide d'un support à revers comportant essentiellement, à l'extérieur de l'ouver- ture de traversée, une partie à forme d'anneau circulaire maintenant le tube de guidage pratiquement radialement, et une section tubulaire se raccordant à la périphérie extérieure dudit élément, ladite section tubulaire débouchant sur le bord de l'ouverture de passage proprement dite présentant une section plus grande que la section du tube de guidage, ladite section tubulaire étant fixée par un cordon de soudure. 8. Conduite avec section de mesure de débit selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée par le fait que le tube de guidage et le tube de manipulation ou le débitmètre comportent à l'extérieur et/ou à l'intérieur de la conduite des sections de guidage pour assurer leur centrage mutuel. 9. Conduite avec section de mesure de débit selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée par le fait que le tube de guidage comporte à son extrémité libre, le cas échéant très éloign dans la conduite de la section terminale, une douille d'étanchéité, ou se transforme en une telle douille dans laquelle on dispose au moins un, et de préférence plusieurs, anneaux d'étanchéité ou dispositif similaire pour étanchéifier l'espace compris entre la paroi extérieure du tube de manipulation la paroi intérieure du tube de guidage ou la douille d'étanchéité. 10. Conduite avec section de mesure de débit selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 ou 9, caractérisée par le fait que le tube de manipulation avec le débitmètre est sollicité par une force élastique en direction de la section terminale du tube de guidage se trouvant dans la conduite. 11. Conduite avec section de mesure de débit selon la revendication 10, caractérisée par le fait que l'on dispose directement ou indirectement sur le tube de manipulation une butée dirigée à l'encontre de la direction d'introduction, et, directement ou indirectement, sur le tube de guidage ou la douille d'étanchéité, une autre butée engagée en sens opposé par rapport à la première butée, et que l'on dispose entre les deux butées, en tant qu'élément assurant une force élastique, un ou des ressorts de compression. 12. Conduite avec section de mesure de débit selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée par le fait que l'on dispose dans le tube de guidage2 vis-à-vis du tube de manipulation, en tant que joint de la section de réfrigération, une section s'étendant en direction axiale, et derrière elle, à l'opposé de la conduite, un joint d'étanchéité en matière molle. 13. Conduite avec section de mesure de débit selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée par le fait que l'on dispose dans la section terminale du tube de guidage un corps tel qu'une rondelle annulaire circulaire en matériau ferritique, et sur le débitmètre, une bobine ou bobine de contrôle en position mutuelle correspondante lors de l'introduction complète du tube de manipulation.