Brevet FR2488402A1 — publié le 19820212

- 3 - 2488402 L'importance de cette baisse de température permet d'obtenir une mesure exacte. La mesure des deux effets différents exclut large- ment les signaux erronés, le dispositif n'émettant un signal de sortie et, par exemple, ne déclenchant l'alarme, que si les deux effets se produisent en même temps. L'invention offre les avantages suivants: elle permet d'exercer une surveillance continue. Celle-ci est possible sur une plus longue distance, de sorte qu'elle écarte tout danger pour le per- sonnel. Même de faibles fuites peuvent être détectées de façon stre. Du fait de la grande sensibilité du dispositif, des endroits o se produisent des fuites négligeables peuvent être détectés en temps voulu pour qu'on dispose d'un délai suffisant pour arrêter le secteur concerné de l'installation. Il n'est donc pas nécessai- re de disposer d'un système de disjonction instantanée de secours, par exemple, dans une centrale nucléaire. Le dispositif est pré- cieux et son entretien facile. Suivant %u mode de réalisation de l'invenrtion, le ca2orifugeage qui entoure un tuyau conduisant de la vapeur, est partagé en sections longitudinales, et, les sondes de température et les détecteurs de vapeur, disposés dans ou sur ces différentes sections, sont rac- cordés pour chaque section à l'organe de prise des mesures. Il en résu]te qu'on peut localiser exactement une fuite sans avoir à ef- fectuer, après l'avoir constatée, un long travail de recherche. Suivant un autre mode de réalisation de l'invention: a) Les sections longitudinales de l'isolant thermique sont parta- gées en segments de coquilles (particulièrement en deux casset- tes isolantes (24)); RÉPUBLIQUE FRAN AISE INSTITUT NATIONAL DE LA PROPRIÉTÉ INDUSTRIELLE PARIS (O N de publication: (A n'utiliser que pour les commandes de reproduction). 2 488 402 A1 DEMANDE DE BREVET D'INVENTION N 81 15433 (54) Dispositif de détection des fuites de vapeur. ( Classification internationale (Int CI. 3). G 01 M 3/18; F 17 D 5/06; G 21 D 3/06. (@ Date de dépôt........................ 10 août 1981. () () Q Priorité revendiquée: RFA, 9 août 1980, n P 3030 296.6. Date de la mise à la disposition du public de la demande............ B.O.P.I. - " Listes " n 6 du 12-2-1982. @ Déposant: BARLIAN Reinhold, résidant en RFA. (2) Invention de: Titulaire: Idem ( () Mandataire: Cabinet Tony-Durand, 22, bd Voltaire, 75011 Paris. D Vente des fascicules à l'IMPRIMERIE NATIONALE, 27, rue de la Convention - 75732 PARIS CEDEX 15 La présente invention se rapporte à un dispositif de détection des fuites dans les corps creux, en particulier les tuyaux, qui contien- nent ou conduisent de la vapeur en surpression, et qui comporte - Un calorifugeage, qui entoure le corps creux, et - Une chambre de mesure, en particulier un canal de mesure entre la paroi extérieure du corps creux et la paroi intérieure de l'iso- lant thermique. L'invention est particulièrement importante pour la surveillance des conduites de vapeur surchauffée, en particulier dans les centrales nucléaires. Pour assurer cette surveillance, existaient jusqu'à pré- sent les possibilités suivantes 1. Une inspection par le personnel de service. Cela n'est cependant pas possible en permanence et, dans-les centrales nucléaires, le personnel est très exposé. 2. La mesure de la pression. Ce moyen ne permet néanmoins pas de détecter les faibles fuites. Des variations de pression dues à d'autres causes que des fuites provoquent des signaux erronés. 3. Si les conduites contiennent de la vapeur radioactive, on peut encore effectuer la mesure de la radioactivité. Toutefois, la radioactivité de la vapeur n'est pas constante, d'o des signaux erronés. En outre, ce procédé n'est pas sensible. -_ 4 -_ 2488402 b) à l'intérieur d'au moins l'un des segments de coquille cst pré-Ve la chanmbre de mresure, scus forme d'un caral (28), qui s'étend no- tamwenrt le long d'un cordon de soudure du tuyau de vapeur (26); c) Plusieurs sondes de température et détecteurs de vapeur sont prévus, répartis le long du canal de mesure de na.section longi- tudinale. Plusieurs points de mesure peuvent donec se trouver sur chaque sec- tion, de sorte qu'il existe toujours au moirns un poirnt de mesure au voisinage de tout endroit de fuite possible. Plusieurs ar preils de mesure a.nalogues par section longitudinale augmentent la sécurité de l'installation. De plus, cette disposition permet d'être très rapidement informé. - Suivant une autre particularité, les sorties de signaux des détec- teurs de vapeur appartenant à une même section longitudinale sont montées en parallèle, ce qui procure un dispositif très simple et de ce fait avantageux. Selon une autre forme d'exécution, les sorties de signaux des son- des de température appartenant à -une même section longitudinale sont reliées chacune à l'organe d'exploitation des mesures; o obtient ainsi une sersiels ité e 'v aux informadozes. permettant de localiser les points de défaillance. Suivant d'autres caractéristiques de l'invention, on peut employer différentes sondes, pour la température et la vapeur, qui garantis- sent tous une information sensible et rapide. Des exemples non limitatifs de réalisation de l'invention sont dé- crits ci-après en référence aux dessins annexés. La Figure 1 La Figure 2 La Figure 3 représente en perspective et en partie en coupe longitu dinale un détecteur de vapeur de réalisation coaxiale. est une vue analogue d'un détecteur de vapeur construit en bloc, avec des électrodes parallèles et un tuyau d'amenée de vapeur qu.i lui est relié. représente une variante du détecteur de vapeur suivant la Figure 2. La Figure 4 est une vue en perspective d'un morceau de tuyau de va- peur avec les parties correspondantes de deum cassettes isolantes ainsi qu'une sonde de température et deux dé- tecteurs de vapeur. T,. t-._rze 5 représente d'autres détecteurs de vapeur, par ailleurs analogues à celi de la Figure 4. Les formes de réalisation suivant les Figures 1 et 2, comportent chacune un boîtier 2 avec un tuyau 4. Ces deux éléments sont, par exemple, er acier. Suivant la Figure 1I, à l'intérieur et dans l'axe du tuyau 4, est disposée une tige métallique 6, qui pénètre dans le bas dans le boîtier 2, mais qui se termine dans le haut avant d'at- teindre l'extrémité du tuyau 4. l'espace compris entre la tige 6 et le tuyau 4 et au-dessus de la tige 6 est rempli par un isolant 8, constitué ici par de la céramique ou des grains de verre frittés. Les matériaux de l'isolant, du tuyau 4 et de la tige 6 sont choisis de manière qu'ils aient à peu près le même coefficient de dilatation thermique afin de résister ensemble, globalement, aux contraintes thermiques subies par le détecteur-de vapeur, désigné par le repère 9, qvu'elles constituent. La tige 6 et le boîtier 2 servent d'élec- trodes et sont pourvues de connexions 10 et 11. -5 - -6 - 2488402 Dans la forme de réalisation suivar a e. l-e 2, lc -- -:e vide. Le détecteur de vapeur proprement dit 13 est fixé ici dans le bottier 2 et ce, de manière que sa surface supérieure soit librement accessible de l'intérieur du tuyau. A l'intérieur de l'isolant 15, se trouvent deux électrodes 17 parallèles entre elles, qui sont en- tourées partout, donc égalenezt à l'a-vant, par l'isonct (et seu- lement reconnaissables ici par leur représentation en pointillés). Elles sont aussi pourvues de connrexions 10 et 1 1. La Figure 3 représente une variante de détecteur de vapeur compact 18. Ici, deux électrodes 20, constituées par ex:emple par des rondel- les circulaires, sont placées dans un isolant 15. Les connexions 22 vont des élect -v c - -s l'extérieur. Les Figures 4 et 5 représentent chacune un morceau d'un tuyau de va- peur 26, entouré pour 8tre calorifugé, de deux cassettes isolantes 24. Les surfaces, droites, antérieures des cassettes sont représen- tées en perspective, vues de face, tandis qu'il faut se représenter TO en esrit comnsie des sections de coupe les surfaces frontales, gauches, postérieures. Ces cassettes isolantes sont constituées par des boi- tiers en tole, remplis d'une matière isolante, par exemple de la lai- ne de verre. Chacune des deux cassettes affecte la forme d'une demi- coquille, d'environ un. mètre de longueur. Les deux cassettes scnt assemblées, de manière amovible, par des moyens non représentés. On peut facilement les enlever et les remettre en place. La cassette in- férieure 24 renferme, darns le sens longitudinal, ordinairemen le long du cordon de soudure du. tuyau de vapeur 26, un canal de mesure 28, qu'on peut couvrir d'une tôle perforée 29 (Figure 5). Dans la forme de réalisation du dispositif suivant la Figure 4, sont employés des détecteurs de vapeur suivant les Figures 1 et 2, dont - 7- 2488402 les tuyaux font saillie à partir du bas dans le canal de mesure 28, de telle sorte que, lors d'un échappement de vapeur, la vapeur qui a envahi le canal 28, soit (Figure 1) agisse à l'extrémité- supérieu- re du tuyau 4 sur l'isolant 8, soit (Figure 2) parvienne par le tube 4 à l'isolant 15. Les bottiers 2 des détecteurs de vapeur portent dans le bas sur les cassettes iolantes 24. Les connexions 10, 11 conduisent à un appareil de mesure et/ou à capacité placé dans une chambre de mesure, par exemple la salle de contrôle d'une centrale nucléaire. Dans la forme de réalisation suivant la Figure 5, plusieurs détecteur de vapeur 18, pouvant être constitués comme dans la Figure 3, mais aussi présenter, à l'intérieur d'un corps en céramique, des électro- des de n'importe quel autre genre, sont placés dans le canal de..me- saure 28. Ces détecteurs de vapeur 18 sont montés en parallèle au moyen des conduites 30, représentées en pointillé. Quand de la vapeur arrive dans le canal de mesure 28, elle pénètre dans l'isolant d'un au moins des détecteurs de vapeur et en fait brusquement baisser la résistance olmique comme aussi la capacité. L'un au moins de ces effets est enregistré par l'appareil de mesure. Si, dans les dispositifs suivant les Figures 4 et 5 n'étaient prévus que les détecteurs de vapeur, des signaux erronés pourraient être émis s4 sans qu'il se produise de fuite de vapeur hors du tuyau 26, les isolants des détecteurs de vapeur s'humidifient pour une autre raison, par exemple, du fait que de l'humidité pénètre de l'extérieu dans le canal de mesure 28. Pour éviter en pareil cas un signal er- roné, sont prévus encore chaque fois des sondes de température. Com- me représenté dans les Figures 4 et 5, ces appareils peuvent avoir la forme de boucles 32. Sur chaque section longitudinale d'un mètre -8 - 2488402 environ de longueur, on peut répartir, par exemple, trois boucles 32 avec chacune une connexion 34. Cette disposition est toute indiquée si les boucles comportent chacune un thermocouple. Celui-ci peut 9tre un couple thermoélectrique en tube, dans lequel le tube de pro- tection constitue l'une des branches du couple, l'autre branche étant constituée par un conducteur axial. Autrement, la sonde de tempéra- ture peut 8tre un couple thermoélectrique à gaine, dans lequel les deux branches du couple sont placées, isolées, dans un tube métal- lique. En tant que matériaux résistant aux radiations pour le couple thermoélectrique, conviennent, par exemple, le nickel-chrome et le nickel. Par la disposition de tels couples en forme de boucle 32 re- lativement courte, on obtient que l'endroit sensible d'un couple se trouve à proximité de tout point o une fuite peut se produire. Au lieu de la boucle 32 représentée, on peut tendre sur toute la longueur d'une section longitudinale une sonde à résistance, par exemple, un fil de nickel 1000 ou de platine 100. les organes d'exploitation correspadants déterminent lors d'une bais- se de température une chute de tension à la sortie des couples thermo- électriques, et une diminution de la résistance à la sortie des sondes à résistance. Les détecteurs de vapeur et les sondes de température sont raccordés par des contacts à fiches à la surface extérieure des cassettes iso- lantes 24. On relie ensuite par les contacts correspondants les cas- settes isolantes voisines l'une à l'autre ainsi qu'aux connexions, qui conduisent à une centrale de surveillance. Les connexions ont une isolation de qualité supérieure et sont protégées contre les champs électromagnétiques. Les signaux émis par les détecteurs de vapeur, d'une part, et les sondes de température, d'autre part, sont - 9 - 2488402 transmis, par exemple, aux entrées d'un circuit et, à l'extrémité duquel ne se produit un signal que lorsque les détecteurs de vapew annoncent l'existence de vapeur ou d'humidité, en même temps que 1l sondes de température annoncent une baisse de température. Dans ce cas seulement est envoyé du processeur un signal de sortie qii, par exemple, déclenche une alarme, actionne un appareil d'alerte, ou M organe analogue. Il y a lieu de mentionner encore que l'organe d'exploitation ne doi ne pas non plus de signal de sortie s'il ne se produit qu'une baise de température dans le canal de mesure sans qu'il y ait fuite de v. peur. En pareil cas, un signal de sortie des détecteurs de vapeur fait défaut. - 10 - 2488402 R E V E N D I C AT I 0 N S 1. Dispositif de détection des fui-tes dans les corps creux, en particulier les tuyaux, qui contiennent ou conduisent de la vapeur en surpression, comportant les parties suivantes: - un cralorifugeage, qui entoure le corps creux, et - une chambre de mesure (28), en particulier un canal de mesure, entre la paroi extérieure du corps creux et la paroi intérieu- re du calorifugeage, caractérisé par les particu1rités ci-après: a) le dispositif possède au moins une sonde de température (32) et au moins un détecteur de vapeur (13), (18) indépendant de cette sonde, dont les parties sensibles à la variation de la i5= -température ou à la vapeur sont disposées dans la chambre de mesure (28) ou communiquent avec celleci; b) le dispositif comporte un organe d'exploitation qui est relié à au moins une sonde de température (32) et un détecteur de vapeur (13, 18) et qui fonctionne quand ceux-ci annoncent si- multanément une baisse de température et la présence de vapeur. 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé par les pal>i- cularités suivantes: a) le calorifugeage, qui entoure un tuyau (26) conduisant de la vapeur, est subdivisé en sections longitudinales; - l 2488402 b) les sondes de température (32) et les détecteurs de vapeur (13, 18), placés dans ou sur les différentes sections, sont raccordés pour chaque section à l'organe d'exploitation. 3. Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé par la com- binaison des particularités suivantes: a) les sections longitudinales de l'isolant thermique sont par- tagées en segments de coquilles (particulièrement en deux cassettes isolantes (24)); b) à l'intérieur d'au moins l'un des segments de coquille est prévue la chambre de mesure, sous forme d'un canal (28), qui s'étend notamment le long d'un cordon de soudure du tuyau de vapeur (26); c) plusieurs sondes de température et détecteurs de vapeur (13, 18) sont prévus, répartis le long du canal de mesure de la section longitudinale. 4. Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé en ce que les sorties de signaux des détecteurs de vapeur (18) appartenant à une même section longitudinale sont montées en parallèle (Figu- re 5). 5. Dispositif suivant la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce quE les sorties de signaux des sondes de températures (32) qui appar- tiennent à une même section longitudinale sont raccordées chacune à l'organe d'exploitation. - 12 - 2488402 6. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications qui précè- dent, caractérisé en ce que les appareils sensibles à la tempéra- ture sont des sondes à résistance. 7. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les sondes de température (32) sont des couples thermo-électriques. 8. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications qui précè- dent, caractérisé en ce que les détecteurs de vapeur (9, 13, 18) sont construits à la manière de condensateurs, avec un isolant poreuse, librement accessible de l'extérieur (Figures 1 à 3). 9. Dispositif suivant la revendication 8, caractérisé en ce que les détecteurs de vapeur (13) sont placés à la surface extérieure des segments de coquilles et sont reliés par un tube (4) au canal de mesure (28). (Figures 2 et 4). 10. Dispositif suivant la revendication 8, caractérisé en ce que les détecteurs de vapeur sont placés chacun dans un tuyau (4) qui pénètre à travers le segment de coquille dans le canal de mesure. (Figures 1 et 4).