Brevet FR2502734A1 — publié le 19821001

La présente invention est relative aux indi- cateurs d'état de vanne destinés à indiquer si une vanne est ouverte ou fermée en réponse à un ordre d'ac- tionnement, et en particulier à indiquer dans quelle mesure la vanne est complètement ouverte ou complète- ment fermée. Des vannes pour oléoducs, telles que des vannes à guillotine, sont utilisées dans les oléoducs sous-marins et sont actionnées à distance en tant que vannes d'isolement se trouvant soit complètement ouver- tes, afin de n'opposer aucune résistance à l'écoulement, soit complètement fermées, afin de couper l'écoulement. De telles vannes peuvent être actionnées de façon à s'ouvrir hydrauliquement en opposition à l'action d'un ressort de fermeture qui fournit une sécurité intégrée. Les vannes peuvent être maintenues dans un état donné pendant des intervalles de temps considéra- bles, et toute accumulation de débris à l'intérieur de la canalisation est susceptible de gêner le mécanisme de commande ou le siège de vanne dans une mesure telle que, lorsque la vanne finit par être actionnée, elle ne s'ouvre pas complètement ou ne se ferme pas complètement. Lorsqu'une vanne dont l'état nominal est l'état d'ouverture n'est pas complètement ouverte, des incidents peuvent survenir lorsqu'on fait passer des outils d'entretien le long de l'oléoduc si un quelcon- que outil de ce genre vient à se coincer. Le but de la présente invention est de réa- liser un indicateur d'état de vanne capable d'indiquer l'état nominal de commande de la vanne et le degré d'écart par rapport à cet état nominal. Selon la présente invention, l'indicateur d'état de vanne comprend un enroulement capteur fixe par rapport au corps de vanne et par rapport auquel se déplace un élément couplé mécaniquement à l'organe de fermeture de la vanne, ledit corps et ledit élément formant au moins dans l'un des états de fonctionnement de la vanne un circuit à perméabilité magnétique pour l'enroulement de sorte que la réactance de l'enroule- ment varie avec le degré de fermeture du circuit magné- tique par l'élément, et un circuit de détection propre à réagir à la réactance de l'enroulement capteur en fonction de la conductance magnétique du circuit magné- tique pour fournir un signal de sortie représentatif de la position de l'élément par rapport au corps. De préférence, l'enroulement est disposé par rapport au corps de telle façon que le degré de ferme- ture du circuit magnétique par l'élément soit compris entre des valeurs maximum et minimum lorsque l'organe de vannage se trouve complètement dans l'état de fonc- tionnement associé. Les caractéristiques et avantages de l'inven- tion ressortiront plus amplement de la description détaillée d'exemples de réalisation de l'invention qui est donnée ciaprès à titre non limitatif en référence au dessin annexé, sur lequel: la figure 1 est une vue en coupe verticale d'une portion d'une vanne qui montre le montage à enrou- lement capteur selon la présente invention, relié à un circuit de détection; la figure 2 est une vue en coupe verticale d'une portion d'une vanne qui montre une variante de montage de l'enroulement capteur; et la figure 3 est une vue en coupe verticale d'une portion d'une vanne qui montre une autre variante de montage de l'enroulement capteur. Selon les dispositions représentées par la figure 1, une vanne, telle qu'une vanne à guillotine, comporte un corps en matériau ferromagnétique à grande perméabilité tel que de l'acier, dont seule une partie 11 est représentée. L'organe de fermeture ou volet obturateur de la vanne (non représenté) est entrainé par des moyens hydrauliques ou mécaniques, et il com- porte un élément 12 qui accouple l'organe d'entraîne- ment à l'organe de fermeture et se déplace avec celui-ci le long d'une face 13 du corps 11. L'élément 12 peut normalement être cylindrique et descendre dans un alé- sage ménagé dans le corps. L'élément 12 est également en un matériau magnétique à grande perméabilité, et il occupe la posi- tion représentée lorsque l'organe de fermeture est ouvert à 100%, c'est-àdire lorsqu'aucune partie de l'organe de fermeture ne fait saillie à l'intérieur de la canalisation. L'élément 12 est mobile vers la gauche et vers la droite de la figure en concordance avec l'en- traînement de la vanne, et il est disposé de façon que l'épaulement 12' prenne la position 14, indiquée en trait mixte, lorsque la vanne est ouverte à environ %, et qu'il occupe la position 15, désignée par le tracé en trait tireté, lorsque la vanne est ouverte à %. Lors de la fermeture, l'élément 12 se déplace davan- tage vers la droite. Un enroulement capteur 16 est bobiné autour d'une saillie 17 formée en pratiquant une cavité 18 dans le corps 11. La saillie 17 et l'enroulement 16 sont disposés sur le corps en un emplacement situé entre les positions 14 et 15 de la course de l'élément 12. La saillie 17 et le reste du corps forment pour l'enroulement 16 un circuit magnétique à section en U présentant des faces polaires à la surface 13 du corps. Lorsque la vanne s'approche d'un état d'ouver- ture, l'élément 12 se déplace vers une position en laquelle il forme un prolongement du circuit magnétique, l'entrefer se trouvant alors formé entre l'épaulement 12' et la saillie 16. L'entrefer diminue de ce fait en passant d'un maximum lorsque la vanne est ouverte à 95% à un minimum lorsque la vanne est ouverte à 105%. La réactance de l'enroulement 16 dépend de la réluctance du circuit magnétique, laquelle est fonction de l'entrefer de celui-ci. Un circuit de détection 20 relié à l'enroule- ment 16 comprend un oscillateur 21 qui fournit des signaux sinusoïdaux à un circuit en pont 22. Deux bran- ches du pont sont formées par une inductance 23 et par l'enroulement capteur 16, et les deux autres branches sont formées par des résistances 24 et 25. La sortie du pont attaque un amplificateur différentiel d'entrée-26 qui délivre un signal indicateur à une borne de sortie 27. Le pont est taré de telle façon que la réac- tance de l'enroulement, que fait varier l'entrefer, fasse délivrer à l'amplificateur 26 un signal de sortie variant de façon correspondante. La sortie peut donc être étalonnée de façon à fournir un signal qui non seulement, par sa présence, indique que la vanne a réagi à un ordre d'ouverture, mais qui établit aussi par son amplitude que la vanne s'est ouverte complètement. La figure 2 représente une variante de disposi- tion de l'enroulement capteur dans laquelle la cavité 18 et la saillie 17 sont formées dans une région intermé- diaire le long de la face 13 du corps, et non pas à une extrémité de celle-ci. L'arrivée des conducteurs de l'enroulement 16 s'effectue par un passage 28 fore dans le corps. La figure 3 représente une autre variante de disposition de l'enroulement capteur, aui est semblable à celle représentée par la figure 1 à ceci près que l'enroulement 16 est bobiné autour d'une saillie 30 fixée au corps par exemple par des vis, et non pas formée dans la matière du corps par ménagement d'une cavité. Cet agencement permet l'adaptation de vannes existantes en apportant peu de perturbations à la vanne, et il convient particulièrement bien aux vannes dans lesquelles seul l'épaulement disponible 12' se déplace à distance du corps (comme représenté). Le choix du positionnement précis de l'enrou- lement capteur sur le corps est susceptible de larges variations dépendant de l'agencement de la vanne, et seules des parties non détaillées 11,12 ont été repré- sentées. On notera que le dispositif, ou un dispositif additionnel,pourrait être utilisé pour surveiller la fermeture complète de la vanne, ou l'occupation de toute position intermédiaire affectée à celle-ci. O2734 REVENDICATIONS 1. Indicateur d'état de vanne comprenant un enroulement capteur (16) fixe par rapport au corps de vanne (11) et par rapport auquel se déplace un élément (12) couplé mécaniquement à l'organe de fermeture de la vanne, caractérisé en ce que ledit corps (11) et ledit élément (12) forment au moins dans l'un des états de fonctionnement de la vanne un circuit à perméa- bilité magnétique pour l'enroulement (16), de sorte que la réactance de l'enroulement (16) varie avec le degré de fermeture du circuit magnétique par l'élément (12), et en ce qu'il comporte un circuit de détection (20) propre à réagir à la réactance de l'enroulement capteur (16) en fonction de la conductance magnétique du cir- cuit magnétique pour fournir un signal de sortie repré- sentatif de la position de l'élément (12) par rapport au corps (11). 2. Indicateur d'état de vanne selon la reven- dication 1, caractérisé en ce que l'enroulement (16) est disposé en retrait dans une cavité (18) ménagée dans une face (13) du corps (11) audessus de laquelle coulisse l'élément (12). 3. Indicateur d'état de vanne selon la reven- dication 2, caractérisé en ce que la cavité (18) est formée autour d'une saillie (17) du matériau du corps (11) faisant partie du circuit magnétique. 4. Indicateur d'état de vanne selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'enroulement (16) est disposé par rapport au corps (11) de telle façon que le degré de fermeture du circuit magnétique par l'élément (12) soit compris entre des valeurs maximum et minimum lorsque l'organe de fermeture de vanne se trouve complètement dans l'état de fonction- nement associé.