Brevet FR2574543A1 — publié le 19860613

Sonde pour la mesure des températures des parois des carneaux de four à coke. L'invention concerne la mesure des températures des parois des carneaux de tour à coke au moyen d'une sonde comprenant une tête de mesure qui contient un pyromètre et est suspendue dans le carneau par un raccord à un dispositif de manoeuvre de la sonde, extérieur au carneau. Dans un premier type de sonde connue, le pyromètre optique est enfermé dans une chemise refroidie par circulation d'eau, constituant la tête de mesure. Celle-ci est placée au bout d'une tige rigide manoeuvrée par un système à crémaillère. Cette réalisation forme un ensemble lourd, encombrant, difficilement manoeuvrable et cher, qui est, de plus, susceptible de perturber la mesure par la présence d'une masse thermique importante. Dans un deuxième type de sonde connue, on a remplacé la tige rigide par un tuyau métallique souple enroulable, amenant l'eau de refroidissement à la tête. Ce système présente l'inconvénient d'être fragile, notamment à cause des risques de percée du tuyau souple. Jusqu'ici, en raison des hautes températures régnant à l'intérieur des carneaux et sachant que les pyromètres optiques ne supportent pas une température supérieure à 50 0C, l'Homme de métier a toujours considéré comme indispensable de prévoir un refroidissement de la tête par circulation de fluide (eau en général). Or, et c'est ce qui fait l'objet de l'invention, les inventeurs se sont aperçus qu'on pouvait se passer de ce refroidissement par circulation d'eau qui, s'il était efficace, n'en créait pas moins des contraintes pesantes. Les inventeurs ont découvert qu'on peut concevoir un appareillage simple, permettant des manoeuvres rapides, grace auquel la rapidité désormais possible des opérations de mesure permet de se passer d'un système de refroidissement élaboré. La sonde conforme à l'invention se caractérise en ce que la tête est constituée par un manchon non refroidi réalisé en matériau réfractaire (matériau fibreux renforcé ou brique réfractaire isolante), en ce que le raccord est constitué par un filin d'acier enrobé d'une gaine souple en matériau fibreux et en ce que le dispositif de manoeuvre comporte un tambour d'enroulement du raccord au moins partiellement immergé dans un bac d'humidification de la gaine du raccord. L'ensemble constitue un dispositif très souple, peu encombrant et léger. Le système de protection est suffisant pour une exploration inférieure à une minute dans le carneau; des essais ont confirmé que ce court temps demesure est suffisant pour l'exploration d'un carneau à l'aide de la sonde de l'invention. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante faite en référence aux dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 montre une sect'ion d'une partie de batterie de fours avec le dispositif conforme à l'invention, - la figure 2 montre le détail d'uneétête de mesure. La tête de mesure I est suspendue par son raccord souple 2, et pénètre à l'intérieur du carneau 3 par son ouverture supérieure. Le raccord souple 2 passe autour d'une poulie de renvoi 4 et s'enroule sur un tambour 5 dont la rotation est commandée par des moyens symbolisés par la manivelle 6. Un bac demi-cylindrique 7 rempli d'eau immerge la partie basse du tambour 5 de manière à mouiller le raccord 2. La tête de mesure 1 comprend un manchon isolant réalisé par un tube d'acier 8 (pour augmenter la résistance aux chocs mécaniques) recouvert d'un matériau fibreux 9 (par exemple, celui commercialisé sous la marque KERLANE). Le manchon peut alternativement être réalisé en brique réfractaire isolante (par exemple, celle commercialisée sous la marque CALOR A): l'avantage lié à sa plus grande capacité calorifique est contrebalancé par une résistance aux chocs thermiques moindre (pouvant conduire à un fendillement). Le manchon est fermé à sa partie inférieure par une pièce de lestage 10 en acier inoxydable réfractaire, et à sa partie supérieure par une pièce d'arrimage 11 réalisée dans le même métal, permettant la liaison entre le manchon 8,9 et la gaine 12 du raccord 2. Cette gaine souple 12 est tressée en matériau fibreux armé (par exemple celui commercialisé sous la marque DELCERAM). Elle entoure le filin d'acier 13 au bout duquel est suspendu un pyromètre optique 14, de forme allongée (pyromètre de type "crayon") protégé à l'intérieur du manchon 8,9. La gaine abrite également les connexions électriques nécessaires à la transmission des signaux fournis par le pyromètre crayon 14 vers un dispositif de réception et d'enregistrement non représenté. Le pyromètre optique 14 reçoit le rayonnement infrarouge grâce à une ouverture 16 prévue dans le manchon et pourvue d'un hublot 17 en saphir, et un miroir de renvoi 18. Les essais réalisés par les inventeurs ont montré que le système de déroulement-enroulement du raccord 2 permet d'explorer la totalité de la hauteur d'un carneau de 4 m en une vingtaine de secondes. Le filin d'acier protégé par le fibreux humidifié a un comportement satisfaisant même après des temps de séjour long (2 minutes) et répétés, dans la flamme. Le hublot en saphir 17 a une très bonne tenue. L'évolution des températures au coeur de la sonde de mesure montre qu'au bout d'une minute, la température a très peu évoluée (progression inférieure à 150C) pour les deux types d'isolation de manchon. Le pyromètre "crayon" pouvant travailler jusqu'à une température maximale de 50 C, on voit que l'exploration du carneau s'avère parfaitement réalisable dans les temps prescrits. On notera que l'inertie thermique entraIne la poursuite de la montée en température de la sonde, après avoir été retirée du carneau: on peut prévoir un dispositif annexe de refroidissement de la tête à la sortie du carneau. REVENDICATIONS 1. Sonde pour la mesure des températures des parois des carneaux de four à coke, du type comprenant une tête de mesure contenant un pyromètre optique suspendue par un raccord à un dispositif de manoeuvre de la sonde, caractérisée en ce que la tête (1) est constituée par un manchon (8,9) non refroidi réalisé en matériau réfractaire, en ce que le raccord (2) est constitué par un filin d'acier (13) enrobé d'une gaine souple (12) en matériau fibreux et en ce que le dispositif de manoeuvre (5,6) de la sonde comporte un tambour (5) d'enroulement du raccord au moins partiellement immergé dans un bac (7) d'humidification de la gaine (12). 2. Sonde selon la revendication 1, caractérisée en ce que le manchon (8,9) comporte un hublot (17) en saphir, et en ce qu'un miroir (18) est prévu pour diriger le rayonnement sur le pyromètre (14).