Brevet FR2398298A1 — publié le 19790216

La présente invention concerne un comparateur de viscosité d'un fluide exécutant des mesures dans un circuit dérive dlune conduite. Plus particulièrement, et dans une de ses applications, l'invention est destinée à mesurer la viscosité d'un combustible liquide s'écoulant dans une conduite d'alimentation d'un brûleur. En effet, on sait que des combustibles liquides lourds ont des caractéristiques de viscosité très variables. alors que la pulvérisation dans les brûleurs nécessite une viscosité constante Or on peut ajuster la viscosité en modulant la température du combustible. On est donc amené à mesurer fréquemment la viscosité du produit alimentant le bruleur. I1 existe différents disppsitifs de mesure de la viscosité. La présente invention se base sur le principe de l'écoulement du fluide à travers un tube calibré. Plus précisément, llinvention est caractérisée principalement par la combinaison a) d'une dérivation permanente du fluide de la conduite provoquant, en un point de celle-ci, une perte de charge permettant de situer le circuit dérivé entre l'amont et l'aval dudit point, si bien que l'appareillage de mesure est traversé en permanence par le fluide aussi bien pendant les mesures qutentre les mesures, b) d'une mesure de viscosité faite, après 11 interruption de l'arrivée de fluide dans le circuit par la manoeuvre d?une vanne, par la chute d'un piston libre se déplaçant dans un cylindre et pressant sur le fluide qui passe, avant d'entrer dans le tube calibré, dans une réserve tampon dont le volume est supérieur à la quantité de fluide qui devra passer dans le tube calibré entre le déclenchement de l'opération de mesure et la fin de celle-ci, c) de l'appréciation de la valeur de la mesure par le temps que met un volume donné de fluide à passer à travers le tube calibré, ce volume étant engendré par le déplacement du piston libre entre deux niveaux donnés. D'une façon générale, les niveaux donnés du déplacement du piston libre sont déterminés par deux détecteurs de passage qui, de préférence, agissent sur une minuterie, - lun des détecteurs pour mettre la minuterie en-route, - l'autre pour l'arrêter. Afin de perturber le moins possible l'éeoulement du fluide dans la conduite principale, une conduite avec vanne court-circuite le produit dérivé avant la première vanne, pendant la mesure, grâce à une deuxième vanne sur ce court-circuit, ltune des deux vannes étant ouverte quand l'autre est fermée et inversement. Comme la plupart du temps l'appareil sert à mesurer des fluides dont la viscosité varie beaucoup avec la températures on a intérêt à calorifuger l'ensemble de ses éléments. Suivant une forme préférée de réalisation, la minuterie compare le temps mesuré lors du passage d'un fluide etalon avec les temps mesurés lors des passages de fluides dont on veut comparer la viscosité, ladite minuterie envoyant un signal correspondant à l'écart de viscosité, c1est-à-dire - soit à une viscosité plus élevée, - soit à une viscosité moins élevée.- Le signal correspondant h l'écart de viscosité peut être utilisé dans un dispositif de régulation ou encore servir à afficher la viscosité relative en plus ou en moins par rapport à la viscosité du fluide étalon Le déclenchement des mesures se fait en agissant sur les électrovannes du circuit dérivé et du court-circuit, cette action étant déclenchée à partir dune centrale qui provoque des mesures fréquentes et rapprochées de l'ordre de plusieurs par minute. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante qui en donne un exemple non limitatif de réalisation pratique et qui est illustrée par le dessin joint dans lequel la figure 1 est une vue shématique de l'ensemble du comparateur prêt pour effectuer une mesure, la figure 2 est un schéma simplifié du cylindre de lgappareil représente à la figure 1 avec le piston dans sa position la plus basse, après la mesure. L'appareil est destiné à mesurer la viscosité dwun fluide se déplaçant dans le sens de la flèche I dans la conduite 2. La dérivation dans le circuit de l'appareil se fait par un tube d'entrée 3 et un tube de sortie 4. Pour obliger le fluide à passer dans le circuit dérivé de l'appareil, on prévoit-un étranglement 5 provoqué par une vanne ou un diaphragme. Le tube 3 est fixé en amont de l'étranglement 5 tandis que le tube 4 est fixé en aval de celui-ci. Le tube 3 alimente soit le tube 6 qui comporte une électrovanne 7, soit le tube 8 qui comporte une électrovanne 9. Les électrovannes 7 et 9 sont branchées de façon que llune soit ouverte pendant que l'autre est fermée, et inversement.Le tube 8 relie le tube d'entrée 3 au tube de sortie 4 si bien que, lorsque l'électrovanne 7 est fermée et que l'électrovanne 9 est ouverte, le circuit dérivé du comparateur est complètement court-cirçuité par le tube 8. Le tube ou court-circuit 8 a l'avantage de ne pas perturber l'écoulement dans la conduite 2 lorsqu'on effectue une mesure de viscosité, ce qui exige de fermer l'êîectrovanne 7, comme on le verra plus loin au cours de la description du fonctionnement de l'appareil. Le tube 6 alimente en parallèle, grâce à un autre tube 10, le cylindre Il et le réservoir tampon 12. Le cylindre 1l contient un piston libre 13 pesant dont le poids, en fonction de l'alésage du cylindre (ctest-à-di- re du diamètre du piston 13) est fonction de la perte de charge provoquée par l'étranglement 5 et dudit alésage du cylindre 11. Le piston 13 peut se déplacer entre une butée supérieure 14 et une butée inférieure 15 en engendrant une cylindrée V1. Il comporte une conduite de mise à ltair libre 16, avec une vanne 17, et une conduite de vidange 18, avec une vanne 19. Il présente encore deux détecteurs de passage superposés 20 et 21 reliés par des lignes 22, 23 respectivement, à une -minuterie 24. Le volume engendré par le déplacement du piston 13 entre les détecteurs de passage 20 et 21 est V3. La mesure proprement dite de viscosité s'effectue en mesurant, avec la minuterie 24, le temps de passage de volume donné de V3 de fluide dans un tube calibré 25 relié au réservoir tampon 12 par une conduite 26 et à la partie supérieure du cylindre Il par une conduite 27. Le volume V2 du réservoir tampon 12 est supérieur au volume V1 ainsi par conséquent, au volume V3. Le tube 4 est branché à la partie supérieure du cylindre 11. Le fonctionnement du comparateur v- maintenant etre expliqué. Lorsqu'un fluide passe dans la conduite 2, dans le sens de la flèche 1, l'étranglement 5 provoque une différence de pression en amont et en aval de celui-ciO I1 en resulte qu'une partie du fluide est dérivée dans le tube ) dans le sens de - la flèche 28. Avant toute mesure, 1'électrovanne 9 est fermée tandis que 1'électrovanne 7 est ouverte si bien que le fluide s'écoule dans le sens de la flèche 29 pour pénétrer dans le cylindre Il d'où il s'écoule par le tube 10 dans le sens de la flèche 30 pour qu'il puisse venir remplir le réservoir 12. Ltécoulement du fluide se poursuit à travers le tube calibré 25 dans le sens de la flèche 31 mais le tube calibré provoque, lui aussi, une perte de charge si bien que la pression dans la conduite 27 où s'écoule le fluide dans le sens de la flèdhe 32, est inférieure à la pression dans les conduites 6 et 10. Par conséquent, la pression de fluide à la partie inférieure du piston 13 est supérieure à la pression de fluide sur la partie supérieure dudit piston 13. Le poids du piston est déterminé en fonction de cette différence de pression pour que ledit piston puisse remonter Jusqu'à la butée 14 si bien que le fluide entrant dans le cylindre Il par la conduite 27 ressorte dudit cylindre par la conduite 4 dans le sens de là flèche 33. On s'arrange pour que la vanne 9 soit fermée et la vanne 7 ouverte un temps suffisant pour que le piston 13 remonte complètement pour s'appuyer sur la butée 14. Au moment où l'on veut déclencher la mesure, on envoie un signal aux deux électrovannes 7 et 9 de façon à fermer 1'électrovanne 7 ou ouvrir ltelectrovanne 9. A ce moment le fluide ne s'écoule plus dans le tube 6 ('flèche 29) mais dans le tube 8 suivant la flèche 34. Le fluide ne s'écouie plus non plus entre le cylindre Il et le tube de sortie 4. Par contre, le piston 13 est libéré et tombe en quittant la butée 14 et en poussant le fluide contenu dans le cylindre 11 pour le refouler dans le tube 10 (flèche 30) > dans le réservoir tampon 12, dans le tube calibré 25 (flèche 31), dans la conduite 27 (flèche 32) et dans la partie supérieure du cylindre 11.Comme le piston 13 a la même section au-dessus et en dessous, le volume qui diminue sous ledit piston 13 se retrouve au-dessus de ce piston. La chute du piston 13 n'est par conséquent pas perturbée et elle est enregistrée quand ledit piston passe devant le détecteur 20, pour mettre en route la minuterie 24, puis quand il passe devant le deuxième détecteur 21 pour arrêter la minuterie 24. La chute du piston se poursuit jusqu'au moment où il vient heurter la butée 15. A ce moment, on peut commander à nouveau l'ouverture de l'électrovanne 7 et la fermeture de l'électrovanne 9 si bien que le débit, qui est plus important dans les tubes 3 et 6 que dans le tube calibré 25, provoque la remontée du piston 13 jusqu'à la butée 14. L'appareil est alors prêt pour le déclenchement d'une nouvelle mesure. Le déclenchement des mesures peut être réalisé par un programmateur. I1 peut aussi être déterminé par une action de la butée 14 ; l'inversion des vannes 7, 9 se faisant aussi par la butée 15. On n'a cependant pas intérêt à effectuer des mesures trop fréquentes car il faut équilibrer les températures à l'intérieur de lXappareillageO C'est ce-qui se produit lorsque le fluide coule à travers tout celui-ci et en particulier lorsqu'il a renouvelé complètement le volume du réservoir tampon 12. Comme ce volume est plus important que le volume déplacé par le piston 13, on est sûr que c'est du fluide récemment entré dans llappareil- lage qui passe entièrement dans le tube calibré 15 et c'est la viscosité de ee dernier fluide que l'on mesure. L'appareil est étalonné en faisant passer à tra vers lui un fluide dont on connait la viscosité avec précisipn, ce qui donne un temps donné pour la minuterie 24. Quand un autre fluide, dont on ne connaît la viscosité, passe dans I'appareil, on peut savoir si a viscosité est plus élevée ou moins élevée que le fluide étalon par le fait que le temps enregistré par la minuterie 24 est plus ou moins élevé, respectivement.C'est en effet, dans le cas d'un bruleur à combustible liquide, que les indications y sont plus importantes et on peut prévoir qu'une minuterie 24 envoie un signal modulé suivant les écarts de visco- sité par rapport à la viscosité du fluide étaion. Ledit signal est alors traité par des appareils d'amplification connus pour être utilisés dans un dispositif de régulation de température, un réchauffeur, par exemple. Pour éviter l'influence du milieu extérieur, on enveloppe l'ensemble de l'appareillage dans un calorifuge. On peut doubler la commande de régulation par un dispositif indicateur de viscosité relative qui visualise celle-ci sur un cadran numérique ou par un signal lumineux. On a intérêt à rendre automatique le fonctionnement de l'appareil de façon à ce qu'il effectue des mesures fréquentes, de l'ordre de plusieurs par minute, pour qu'il agisse continuellement sur la channe de régulation. I1 faut signaler que les mesures se font sans prélèvement manuel de fluide celui-ci après la mesure étant retourné dans la conduite 2. L'appareil peut fonctionner avec des fluides ayant des viscosités très différentes tout en traversant suivant des temps relativement courts le tube calibré 25 car on peut faire varier la valeur de l'étranglement 5, l'écartement des capteurs 20, 21 et le diamètre du tube calibré 25 tout en conservant les autres éléments du comparateur. Il faut remarquer que les mesures sont indépendantes de la pression régnant dans la conduite 2. I1 faut aussi signaler que les mesures se font sur du fluide continuellement renouvelé et qui correspond pratfque- ment exactement à celui qui circule dans la conduite 2. Enfin, bien que son usage soit de mesurer des viscosités par comparaison, on peut lutiliser comme viscosimètre absolu, si l'on a soin, au préalable, de procéder -à un étalonnage complet et précis REVENDICATIONS 1 / Comparateur de viscosité d'un fluide exécutant des mesures dans circuit dérivé d'une conduite, c a r a c t é r i s é par le fait que l'on y combine a) une dérivation permanente du fluide de la conduite en provoquant, en un point de celle-ci, une perte de charge permettant de situer le circuit dérivé entre l'amont et l'aval dudit pointu si bien que l'appareillage de mesure est traversé en permanente par le fluide aussi bien pendant les mesures qu'entre les mesures, b) une mesure de viscosité faite, après interruption de ltarrivée de fluide dans le circuit par la manoeuvre d'une vanne, par la chute d'un piston libre se déplaçant dans un cylindre et pressant sur le fluide qui passe, avant d'entrer dans le tube calibré, dans une réserve tampon dont le volume est supérieur à la quantité de fluide qui devra passer dans le tube calibré entre le déclenchement de l'opération de mesure et la fin de celle-ci, c) l'appréciation de la valeur de la mesure par le temps que met un volume donné de fluide à passer à travers le tube calibré, ce volume étant engendré par le déplacement du piston libre entre deux niveaux donnés. 20/ Comparateur de viscosité, tel que défini dans la revendication 1, c a r a c t é r i s é-par le fait que les deux niveaux donnés du déplacement du piston libre sont déterminés par des détecteurs de passage. 30/ Comparateur de viscosité, tel que défini dans l'une ou I'autre des revendications 1 ou 2, prise isolément c a r a c t é r i s é par le fait que les deux détecteurs de passage agissent sur une minuterie - l'un pour mettre la minuterie en route, - l'autre pour 40/ Comparateur de viscosité, tel que défini dans llune ou ltautre des revendications précédentes, prise isolément, c a r a c t é r i s é par le fait qu'une conduite avec vanne court-circuite le circuit dérivé avant la première vanne, pendant la mesure, gr ce à une deuxième vanne sur ce court-circuit, lune des deux vannes étant ouverte quand l'autre est fermée et inversement. 50/ Comparateur de viscosité, tel que définifdans l'une ou l'autre des revendications précédentes, prise isolément, c a r a c t é r i s é par le fait que l'ensemble de ses éléments est calorifugé. 6 / Comparateur de viscosité, tel que défini dans l'une ou l'autre des revendications 3 à 5, prise isolément, c a r a c t é r i s é par le fait que la minuterie compare le temps mesuré lors du passage avec les temps mesurés lors des passages de fluides dont on veut comparer la viscosité, ladite minuterie envoyant alors un signal correspondant à lsécart de viscosité, c'est-à-dire soit à une viscosité plus élevée, soit à une viscosité moins élevée. 70/ Comparateur, tel que défini dans la revendication 6, c a r a c t é r i s é par le fait que le signal correspondant à l'écart de viscosité est utilisé dans un dispositif de régulation. 8o/ Comparateur de viscosité, tel que défini dans l'une ou l'autre des revendications précédentes, c a r a c t é r i s é par le fait que l'appareil est conçu pour pouvoir effectuer des mesures fréquentes et rapprochée de l'ordre de plusieurs par minute.