Brevet FR2565684A1 — publié le 19851213

Débitmètre électromagnétique. L'invention concerne un débitmètre électromagnétique dont le système magnétique est constitué par deux pales magnétiques pouvant être appliqués par l'extérieur contre un tube de mesure, ces p8les présentant chacun une pièce polaire et une section de noyau supportant un enroulement, et une culasse externe, ainsi qu'au moins un joint de séparation. Dans un débitmètre connu de ce type (EU-OS 80 535), les pièces polaires de deux pôles magnétiques sont disposées diamétralement par rapport à un tube de mesure en céramique. Un logement en acier sert de culasse pour le reflux magnétique. Entre les extrémités radiales externes de la section de noyau de chaque pale magnétique et la culasse associée est prévu un joint de séparation. Il est possible de monter correctement le système magnétique dans la séparation située le long du joint de séparation, bien que le tube de mesure présente sur son côté frontal des brides de raccordement de diamètre plus important. Selon cette construction, le système magnétique fait saillie radialement sur une distance notable au-delà des brides du tube de mesure. Il en résulte que les dimensions externes sont relativement importantes. En outre, le système magnétique empêche dans de nombreux cas le passage de boulons de serrage dont la fonction est de bien serrer le débitmètre entre les brides de deux conduites tubulaires de raccordement. La position et le nombre de ces boulons de raccordement sont prescrits par la norme utilisée. L'invention a pour but de réduire les dimensions du système magnétique d'un débitmètre magnétique du type décrit dans le préambule de manière que ses dimensions d'ensemble soient plus faibles, pour des conditions par ailleurs égales, et qu'il soit en particulier possible de le monter à l'intérieur de l'espace délimité par les boulons de serrage. Selon l'invention, ce but est atteint du fait que la section de noyau est reliée à son extrémité radiale externe sans joint de séparation à la partie du système magnétique qui s'y raccorde et par le fait que le joint de séparation est disposé à l'extérieur du parcours magnétique destiné au flux de dispersion. Dans un débitmètre magnétique, l'ensemble du flux magnétique se répartit en un flux utile qui va d'une pièce polaire à une pièce polaire en traversant le tube de mesure et en un flux de dispersion qui circule directement de la pièce polaire vers la partie du système magnétique qui se raccorde à la section de noyau. Alors que le flux de dispersion doit parcourir une distance sensiblement plus courte au travers d'un matériau non magnétique, il est en général sensiblement plus important que le flux utile, et par exemple trois fois plus important. Jusqu'ici, l'ensemble du flux devait être dirigé au travers du joint de séparation. Ceci provoquait une induction très élevée dans le joint de séparation. Si par contre on fait en sorte, selon l'invention, que seul le flux utile et non le flux de dispersion passe par le joint de séparation, l'induction est plus faible. La conséquence est qu'une tension magnétique sensiblement plus faible suffit pour produire un flux utile suffisant. Le nombre d'ampère-tours est plus faible. Les dimensions de l'enroulement peuvent être plus réduites. Selon une autre caractéristique de l'invention, le joint de séparation peut s'étendre sur une surface plus importante que la section transversale de la section de noyau. On cherche à obtenir une surface sensiblement plus importante, par exemple une surface qui est de quatre à vingt fois plus importante. Ainsi, l'induction diminue à nouveau sensiblement dans le joint de séparation. En outre, la tension magnétique, et de ce fait le nombre d'ampère-tours, sont également plus faibles. Si on utilise simultanément les deux mesures, on peut diminuer le nombre d'ampère-tours de 20 à 30%. Ceci correspond à une diminution de volume de l'enroulement qui peut atteindre la moitié. La raison est d'une part que les spires externes plus longues peuvent être éliminées et qu'il est d'autre part possible de réduire la section transversale du fil du fait de sa longueur plus faible, tout en conservant la résistance de ce fil. On peut réduire sans difficulté la partie de la tension magnétique qui est nécessaire pour amener le flux utile à passer par le joint de séparation à 1 Z ou moins, et de préférence même à moins de 0,3Z de la tension magnétique totale. Dans ce cas, le joint de séparation peut présenter une-largeur allant jusqu'à environ 0,2 mm. Cette valeur est facile à respecter, même dans le cas d'une fabrication en grande série. Quand le joint de séparation présente des dimensions différentes qui proviennent de tolérances inévitables, les défauts qui en découlent sont si faibles qu'ils ne jouent aucun rôle sur le résultat de la mesure. Selon un mode de réalisation préféré, il est fait en sorte que la section de noyau soit reliée sans joint de séparation à une plaque intermédiaire qui dépasse l'enroulement en vue de recevoir le flux de dispersion et qui forme également le joint de séparation entre elle-même et la culasse. Dans ce cas, le flux de dispersion va directement du bord de la pièce polaire à la plaque intermédiaire et n'a donc pas besoin de traverser un joint de séparation. Selon une variante, la section de noyau est reliée sans joint de séparation à la culasse, et la culasse est subdivisée pour former le joint de séparation. Le flux de dispersion va alors directement du bord de la pièce polaire à la culasse. Dans ce cas également, il ne doit traverser aucun joint de séparation. Il existe diverses possibilités pour éviter des joints de séparation entre la section de noyau et la partie du système magnétique qui s'y raccorde. C'est ainsi que les deux parties peuvent être constituées d'un seul tenant. On peut également utiliser des lamelles s'étendant verticalement par rapport à l'axe du tube de mesure, qui recouvrent chaque fois la section de noyau et la partie du système magnétique qui s'y raccorde. La section de noyau et la partie du système magnétique qui s'y raccorde peuvent également être reliées l'une à l'autre de façon magnétiquement conductrice. On obtient ce résultat par exemple en les reliant au moyen d'un métal d'apport de brasage. Les parties en fer peuvent également être soudées les unes aux autres, soit par une soudure par rayonnement d'électrons, soit par une soudure par compression. De façon particulièrement avantageuse, l'enroulement est un enroulement en forme de disque. Comme le nombre de spires peut être sensiblement réduit tout en conservant une résistance effective relativement faible, il est possible de constituer l'enroulement sous une forme très plate et de maintenir ainsi le diamètre de l'appareil à des dimensions exceptionnellement réduites. Il est possible en outre de réduire le diamètre de la section de noyau. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui suit de modes de réalisation préférés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, dans laquelle on se réfère au dessin annexé dans lequel: la figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un débitmètre magnétique constitué selon l'invention, la figure 2 est une vue en coupe transversale selon la ligne A-A de la figure 1, la figure 3 est une vue en coupe transversale selon la figure 2 du système magnétique d'un mode de réalisation modifié, la figure 4 est une vue en coupe transversale d'un autre mode de réalisation, et la figure 5 montre une forme modifiée d'une pièce polaire, représentée en vue latérale. Selon les figures 1 et 2, on prévoit un tube de mesure 1 présentant un canal de traversée axial 2 et une bride 3 et 4 à chacune de ses extrémités. Ce tube de mesure est constitué en une matière synthétique électriquement isolante ou de préférence en céramique. Sur les c8tés opposés sont respectivement disposés des p8les magnétiques 6 et 7. Ces p8les magnétiques comprennent chacun une pièce polaire 8 ou 9 qui s'applique contre la périphérie externe du tube de mesure 1, et une section de noyau 10 ou 11 qui est entourée par un enroulement en forme de disque 12 ou 13. Une plaque intermédiaire 14 ou 15 est reliée d'un seul tenant à la section 10 ou 11, et elle fait saillie aussi bien en direction axiale que périphérique au-dessus de l'enroulement 12 ou 13 et de la pièce polaire 8 ou 9. Une culasse cylindrique 16, constituée comme les parties 8, 9, 10, 11, 14 et 15 en un matériau magnétiquement conducteur, entoure les brides 3 ou 4 ainsi que les p8les magnétiques 6 et 7. De ce fait, il y a donc un premier joint de séparation 17 entre la culasse 16 et la plaque intermédiaire 14 et un second joint de séparation 18 entre la culasse 16 et la plaque intermédiaire 15. Deux électrodes de mesure 19 et 20 sont montées sur la paroi interne du tube de mesure 1 sur des côtés opposés. Leur axe est perpendiculaire au plan de symétrie des p8les magnétiques 6 et 7. En fonctionnement, un champ magnétique traversant radialement le canal 2 est produit au moyen d'un courant qui est induit par les enroulement 12 et 13. On peut alors détecter entre les électrodes de mesure 19 et 20 un signal de tension qui dépend directement de la vitesse du courant. Le débitmètre est serré, avec interposition de garnitures 21 et 22, entre deux conduites de raccordement 23 et 24. Les boulons de serrage 25 qui sont disposés autour d'un cercle entourant l'axe du tube de mesure, traversent les brides des conducteurs de raccordement. La culasse de forme de douille 16 a un diamètre externe situé en totalité radialement à l'intérieur des boulons de serrage. La figure 3 se différencie du mode de réalisation des figures 1 et 2 du fait que la culasse 26 est constituée par un coquille de serrage qui peut être serrée au moyen d'un boulon de serrage 27. La coquille de serrage est axialement plus courte que la culasse 16 et n'agit que sur les deux p8les magnétiques 6 et 7 et non sur les brides 3 et 4. De ce fait, il est possible de réduire les joints de séparation 17 et 18 entre la culasse et les plaques intermédiaires 14 et 15 des p8les magnétiques 6 et 7. A la figure 3 sont représentés les flux magnétiques. Le flux magnétique n qui traverse le canal 2 ferme son circuit par la culasse 26 et les deux joints de séparation 17 et 18. Le flux de dispersion à 1 passe directement de la pièce polaire 8 à la plaque intermédiaire 15 et ne traverse donc pas le joint de séparation 17. Le flux de dispersion &s2 va directement de la plaque intermédiaire 15 à la pièce polaire 9 et ne traverse donc pas non plus le joint de séparation 18. L'induction dans les deux joints de séparation 17 et 18 est plusieurs fois inférieure à celle des cas connus, du fait que le flux de dispersion qui est beaucoup plus important ne passe pas par le joint de séparation et du fait que la surface qui limite le joint de séparation est notablement plus importante que la surface en coupe transversale de la section de noyau 10 ou 11. De ce fait, il suffit d'une très petite partie de la tension magnétique pour traverser les joints de séparation. La diminution dtampère-tours permet de réduire les dimensions des enroulements 12 et 13 à une section très petite et d'obtenir ainsi une périphérie externe très limitée pour la culasse. Dans le mode de réalisation de la figure 4, le système magnétique est constitué par des lamelles 55. Les pôles magnétiques 36 et 37 sont constitués dans ce cas également par des pièces polaires 38 ou 39 et des sections de noyau 40 ou 41. Ces dernières sont reliées d'un seul tenant aux moitiés 42 ou 43 de la culasse, et elles forment ensemble la culasse 44. Les joints de séparation 47 et 48 sont disposés dans des positions périphériques qui sont décalées d'environ 90 par rapport aux sections de noyau 40 et 41. Pour augmenter leur surface de séparation, les joints de séparation 47 et 48 sont disposés en oblique par rapport à la direction radiale et dans une région de largeur radiale plus importante. On peut voir à la figure 5 qu'une pièce magnétique 56 peut être constituée par des parties indépendantes, à savoir une pièce polaire 58, une section de noyau 60 et une plaque intermédiaire 64 quand on fait en sorte de prévoir dans les positions de liaison un cordon de soudure 65 ou 66 magnétiquement conducteur. Ce cordon peut être réalisé à l'aide d'un brasage magnétiquement conducteur ou par soudage. La culasse ne doit pas nécessairement présenter une forme cylindrique et elle peut être par exemple de forme polygonale, telle que carrée, dans la mesure o les conditions de place le permettent. REVENDICATIONS 1. Débitmètre électromagnétique dont le système magnétique est constitué par deux pôles magnétiques pouvant être appliqués par l'extérieur contre un tube de mesure, ces p8les présentant chacun une pièce polaire et une section de noyau supportant un enroulement, et une culasse externe, ainsi qu'au moins un joint de séparation, caractérisé en ce que la section de noyau (10, 11; 40, 41) est reliée à son extrémité radiale externe sans joint de séparation à la partie du système magnétique (14, 15; 42, 43) qui s'y raccorde et en ce que le joint de séparation (17, 18; 47, 48) est disposé à l'extérieur du parcours magnétique destiné au flux de dispersion ( S1 îs2) 2. Débitmètre selon la revendication 1, caractérisé en ce que le joint de séparation (17, 18; 47, 48) s'étend sur une surface plus importante que la section transversale de la section de noyau. 3. Débitmètre selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la section de noyau (10, 11) est reliée sans joint de séparation à une plaque intermédiaire (14, 15), qui dépasse l'enroulement (12, 13) en vue de recevoir le flux de dispersion (f 1, Is2), et qui forme le joint de séparation (17, 18) entre elle-même et la culasse (16; 26). 4. Débitmètre selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la section de noyau (40, 41) est reliée sans joint de séparation à la culasse (44) et en ce que la culasse est subdivisée pour former le joint de séparation (47, 48). 5. Débitmètre selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la section de noyau (10, 11) est constituée d'un seul tenant avec la partie (14, 15) du système magnétique qui s'y raccorde. 6. Débitmètre selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que des lamelles (35) s'étendant perpendiculairement à l'axe du tube de mesure recouvrent chacune la section de noyau (40, 41) et la partie du système magnétique (42, 43) qui s'y raccorde. 7. Débitmètre selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la section de noyau (60) et la partie du système magnétique (64) qui s'y raccorde sont reliées l'une à l'autre de façon magnétiquement conductrice. 8. Débitmètre selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'enroulement (12, 13) est un enroulement en forme de disque.