Brevet FR2499242A1 — publié le 19820806

La présente invention se rapporte à un dispositif de mesure des paramètres de déplacement du liquide dans une colonne pulsée de séparation liquide-liquide couplée à un pulseur pneumatique par l'intermédiaire d'une Jambe de pulsion. De telles colonnes pulsées trouvent application notamment dans le domaine de l'énergie nucléaire, en vue du staitement de produits radioactifs provenant de réacteurs nucléaires. La séparation s'effectue par injection d'une phase liquide discontinue dans la colonne, celle-ci ayant été remplie d'une phase liquide continue. La dispersion de la phase discontinue au sein de la phase continue est assurée par des obstacles placés à l'intérieur de la colonne, qui brisent en gouttelettes la phase liquide injectée, tandis que la masse de liquide est soumise à une pulsion alternative qui multiplie les rencontres de ces gouttelettes avec les obstacles et favorise de ce fait le processus de séparation. La pulsion du liquide dans la colonne est parfois obtenue au moyen d'un pulseur mécanique. I1 est alors aisé de déduire les paramètres de pulsion, qu'il est intéressant de connattre, des données géométriques caractérisant le pulseur. Mais il n'en va pas de même lorsqu'on utilise un pulseur pneumazique. On doit dans ce dernier cas faire des mesures de niveau du liquide dans la jambe de pulsion, qui s'effectuent jusqu'ici visuellement. Un tel mode de mesure est malaisé à mettre en oeuvre et imprécis dans ses résultats. L'invention a pour but de rendre automatique de telles mesures, au moyen d'un dispositif comprenant un transducteur ultrasonore placé sur la paroi de la jambe de pulsion, de préférence à la base de celle-ci. Ce transducteur, associé à un émetteur-récepteur, émet de manière répétée des impulsions ultrasonores vers la surface du Liquide, et le temps séparant chaque impulsion de l'écho correspondant fournit une mesure de la hauteur du niveau du liquide dans la jambe de pulsion et, par suite, dans la colonne pulsée compo tenu des dimensions respectives de la colonne pulsée et & la jambe de pulsion. La transposition correspondante est ats-É-e lorsque ces organes ont une meme forme géométrique (5e préférence cylindrique) dont on connaît le rapport des dimensions. La fréquence de récurrence des impulsions ultrasonores est choisit suffisamment grande par rapport à la fréquence de pulsion du liquide de manière à obtenir une bonne résolution et une précision satisfaisante. Un dispositif d'étalonnage permettant de mesurer in situ la vitesse du son dans le liquide est avantageusement prévu, car les mesures obtenues sont fonction de la valeur de cette vitesse. Un tel dispositif d'étalonnage peut comprendre une pièce placée dans la jambe de pulsion à une aistance déterminée du transducteur, cette pièce réfléchissant partiellement les impulsions ultrasonores remises et faisant apparaître ainsi des échos d'étalonnage qui fournissent une mesure directe de la vitesse du son. Toutefois, lorsque le liquide est de nature bien définie et stable, la vitesse du son ne dépend que de sa température, qu'il suffit de déterminer. Le dispositif d'étalonnage peut alors comprendre simplement une sonde thermométrique plongée dans le liquide. L:metteur-récepteur est avantageusement relié à un calculateur susceptible de fournir les paramètres de pulsion tels que l'amplitude et la fréquence de pulsion, ainsi que la hauteur du niveau maximal, moyen et minimal du liquide, ces quantités étant corrigées en fonction des données éventuelles d'étalonnage et transposées à la colonne pulsée, c'est-à-dire élaborées comme si la mesure avait été effectuée dans celle-ci et non pas dans la jambe de pulsion. La description qui va suivre,en regard du dessin annexé à titre d'exemple non limitatif, permettra de bien compreiidre comme l'invention peut être mise en pratique. La figure unique représente schématiquement une colonne pulsée équipée dtun dispositif selon l'invention. On voit sur la figure une colonne pulsée 1, de forme cylindrique et dsorientation verticale. Dans cette colonne, fermée à sa base, est placé un liquide 2 constitué par une solution dans de l'acide nitrique-un mélange de plusieurs métaux, en vue de séparer ces derniers par extraction liquide-liquide au moyen d'un solvant organique sélectif injecté au bas de la colonne 1 par une tubulure 3. Pour assurer un contact intime entre ce solvant et le liquide 2, des obstacles 4 (plaques perforées) sont disposés dans la colonne 1 de manière à briser et à multiplier les gouttes de solvant remontant au sein du liquide 2. Afin de favoriser cet effet, le liquide 2 est soumis à une pulsion périodique dans la colonne 1, qui fait varier son niveau entre un niveau maximal 5 et un niveau minimal 6 autour d'un niveau moyen 7. Le mouvement de va-et-vient correspondant est obtenu par l'intermédiaire d'une jambe de pulsion 8, également cylindrique et verticale, mais de diamètre plus faible (ici danE un rapport 2) que celui de la colonne 1, à laquelle elle est reliée par un conduit 9 mettant en communication les parties inférieures de la colonne 1 et de la jambe de pulsion 8, cette dernière étant reliée à sa partie supérieure, par une tubulure 10, à un pulseur pneumatique (non représenté).Le niveau du liquide dans la jambe de pulsion 8 varie entre un niveau maximal 11 et un niveau minimal 12 qui sont les reflets des niveaux 5 et 6 dans la colonne 1 compte tenu du rapport des diamètres respectifs, tandis que le niveau moyen 7 est le même. Un transducteur ultrasonore 13 est placé à la base de la jambe de pulsion 8. Relé à un émetteur-récepteur 14, il émet des impulsionsiltrasonores vers la surface du liquide dans la jambe de pulsion 8, et recueille les échos renvoyés par cette surface. Le temps séparant chaque impulsion et l'écho correspondant permet de calculer, connaissant la vitesse du son dans le liquide, la hauteur de ce dernier et les variations de celle-ci, à condition de choisir une fréquence de récurrence suffisamment grande par rapport à la fréquence de pulsion pour l'émission des impulsions ultrasonores. Pour le cas où la vitesse du son dans le liquide serait mal connue ou variable, une pièce réfléchissante 15 est placée au-dessus du transducteur 13, à une distance d déterminée; les échos correspondants permettent de calculer la vitesse du son et, par là, d'élaborer une quantité d'étalonnage pour le dispositif de mesure. En variante, lorsque la vitesse du son ne dépend que de la température, le liquide étant bien défini, on peut utiliser une simple sonde thermométrique 17 mesurant la température du liquide pour effectuer l'étalonnage. L'émetteur-récepteur 14 est relié à un calculateur 16 qui effectue les calculs nécessaires pour déterminer les paramètres relatifs à la pulsion rapportés-à la colonne 1 à partir des mesures faites dans la jambe 8. Le calculateur 16 est aussi susceptible de fournir la hauteur des niveaux maximal 5, minimal 6 et moyen 7, l'amplitude et la fréquence de pulsion ainsi que les variations dans le temps de ces facteurs. REVENDICATIONS 1.- Dispositif de mesure des paramètres de déplacement du liquide dans une colonne pulsée de séparation liquide-liquide couplée à un pulseur pneumatique par l'in termédiaire d'une jambe de pulsion, caractérisé par le fait qu'il comprend un transducteur ultrasonore placéarjaparoi de la jambe de pulsion, qui, associé à un émetteur-récepteur, émet de manière répétée des impulsions ultrasonores vers la surface du liquide, le temps séparant chaque impulsion de l'écho correspondant fournissant une mesure de la hauteur du niveau du liquide dans la jambe de pulsion et, par suite, dans la colonne pulsée. 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le transducteur est placé à la base de la jambe de pulsion. 3.- Dispositif selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé par le fait qu'un dispositif d'étalonnage permettant de mesurer in situ la vitesse du son dans le liquide est prévu. h.- Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que le dispositif d'étalonnage comprend une pièce placée dans la jambe de pulsion à une distance déterminée du transducteur, cette pièce réfléchissant partiellement les impulsions ultrasonores émises et faisant apparaître ainsi des échos d'étalonnage. 5.- Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que le dispositif d'étalonnage comprend une sonde thermométrique plongée dans le liquide. 6.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que l'émetteur- récepteur est relié à un calculateur susceptible de fournir les paramètres de pulsion tels que l'amplitude et la fréquence de pulsion, ainsi que la hauteur du niveau maximal, moyen et minimal du liquide, ces quantités étant corrigées en fonction des données éventuelles d'étalonnage et transposées à la colonne pulsée.