Brevet FR2583518A1 — publié le 19861219

L'invention a pour objet un appareil pour La mesure de la teneur en eau d'une atmosphère gazeuse, en particulier émanant d'enceintes de séchage ou de fours de cuisson, du type dénommé psychromètre. Les teneurs en eau sont généralement importantes jusqu'à deux kg d'eau par kilogramme d'air sec et les températures atteintes élevées,jusqu'à 300oC. Les mesures sont d'autant plus délicates que les fluides sont le plus souvent chargés, soit de particules en suspension, soit de composés chimiques issus de la combustion ou de la cuisson. De plus, ce type d'utilisation industrielle peut nécessiter d'effectuer des mesures continues en plusieurs points de l'installation. Pour éviter ces difficultés et remplir ces conditions, on a proposé dans la technique divers appareiLs dénommés hygromètres permettant d'effectuer des mesures de teneur en eau. Cependant, les contraintes inhérentes à ce type d'utilisation industrielle : gamme de température importante, fluides chargés de particules, présence de gaz, rendent certains d'entre eux inadaptés. La technique a aussi préconisé des appareils, du même type que celui de l'invention, dénommés psychromètres. Ces appareils sont constitués de deux thermomètres dont l'un est recouvert d'une gaze humidifiée avec de L'eau distillée. L'évaporation de L'eau provoque un refroidissement du thermomètre humide jusqu'à une température d'équi libre appelée température humide. Les valeur des températures sèches et humides permettent le calcul de la teneur en eau. Certains appareils de ce type, dont la température maxima Le d'utiLisation est d'environ 250"C, fonctionnent par humidification cycLique de la sonde humide. La nature discontinue de La mesure constitue un inconvénient majeur pour L'application industrieLLe prévue. De plus, la sonde est conçue pour être introduite directement à l'inté- rieur de L'enceinte de L'instaLLation industrielle où sont effectuées Les mesures Des problèmes sont donc à craindre si ta vitesse de L'air n'est pas suffisante au niveau du thermomètre humide. D'autres appareiLs du même type sont conçus avec une sonde humide dont ta température est celle d'un réservoir à eau distiLLée renouveLée dont La surface, de niveau constant, est baLayée par L'air dont on cherche à mesurer La teneur en eau. L'air est prélevé dans l'enceinte industrielle par aspiration et est conduit jusqutå l'appa- reil de mesure par un tube maintenu à une température superieure à La température de rosée pour éviter toute condenstation Cependant, ces appareils sont encombrants, d'un empLoi difficile et d'une structure compLexe. L'invention a pour objet d'éviter Les inconvenients des psychromètres connus. L'appareiL, conforme à L'invention, pour la mesure de La teneur en eau d'une atmosphère gazeuse, en particulier émanant d'enceintes de séchage ou de fours de cuisson, du type dénommé psychromètre, utilise deux sondes thermométriques, L'une dite sèche, plongée dans l'atmosphère à mesurer, l'autre, dite humide, dont La surface est saturée d'eau au moyen d'une mèche imbibée qui l'enveloppe. Selon l'invention, l'appareil se caractérise en ce que lesdites sondes sont placées dans une enceinte cylindrique allongée présentant à une extrémité avant un premier orifice de prélèvement du gaz à mesurer et en un emplacement éloigné dudit orifice un second orifice relié à un conduit d'aspiration, lesdites sondes étant placées dans ladite enceinte sur le chemin de balayage du gaz se déplaçant dudit premier orifice audit second orifice. De cette façon, on obtient un appareil particulièrement compact-qui permet un montage sur une installation industrielle avec un minimum de modifications de cette dernière. Selon une caractéristique avantageuse dz l'invention, lesdites sondes sont contenues sur la plus grande partie non active de leur traversée de L'appareil à l'intérieur d'une chambre isolée thermostatée. De cette façon le contact des sondes avec le gaz, quand on effectue la mesure de L'humi- dité,est limité à leur seule partie sensible ; on évite ainsi un assèchement excessif de la mèche qui entoure la sonde humide. Selon une autre caractéristique de L'appareil, la chambre thermostatée est une enceinte étanche parcourue par un circuit d'eau de refroidissement. La température de l'eau de refroidissement n'a qu'une influence négligeable sur les mesures à effectuer, il n'est donc pas nécessaire d'utiliser un bain thermostaté et de L'eau en provenance du réseau est acceptable. L'invention et sa mise en oeuvre apparaitront plus clairement dans la description qui va suivre. - La figure 1 est une vue de profil en coupe de L'appareil de mesure ou psychromètre, - la figure 2 est une vue de profil en coupe de la chambre thermostatée et des tubes de passage de l'eau, - la figure 3 est une vue en coupe selon III-III de la figure 2, - la figure 4 est une vue de dessus en coupe de la chambre thermostatée et présente les tubes de passage des deux sondes thermométriques, - La figure 5 est une vue en coupe seLon V-V de La figure 4. En se reportant aux dessins l'appareiL, repéré dans son ensembLe 1, comprend une enceinte cyLindrique allongée creuse 2présentant à une extrémité avant 3 un premier orifice 4 de préLèvement du gaz à mesurer, coaxial à L'enceinte 2 et dont Le diamètre du coL 4' est plus étroit que celui de L'enceinte 2, et, en un empLacement éLoigne dudit orifice 4, un second orifice 5 reLié à un conduit d'aspiration du gaz (non représenté) L'orifice 5 est situé à L'extrémité d'un tube cyLindrique vertical creux 6, perpendicuLaire à l'axe de L'enceinte 2 et de diamètre sensibLement égaL à celui du coL 4'. L'enceinte 2 comporte sur sa paroi interne un écran isoLant thermique 7. CeLui-ci permet de Limiter L'influence de La température de L'enceinte 2 sur Les sondes 8 et 9. A L'intérieur de L'enceinte 2 sont placées deux sondes thermométriques L'une dite "sèche" 8, pLongée dans L'atmosphère à mesurer, L'autre dite "humide" 9, dont La surface est saturée d'eau au moyen d'une mèche imbibée 15 qui L'enveloppe. Les deux sondes 8 et 9 sont situées sur Le chemin de balayage-du gaz qui se dépLace par aspiration du premier orifice 4 d'admission au second orifice 5 d'évacuatison La sonde 8 avance davantage vers L'extrémité avant 3 de l'appareiL dans l'enceinte 2 que La sonde 9. Pour faciliter la Lecture du dessin de La figure 1 on a représenté L'une au dessus de L'autre, Les sondes 8 et 9, alors qu'en fait et comme expLiqué en reLation avec Les figures 2 à 5, elles sont de préférence pLacées côte à cote dans un même pLan horizontaL. Ainsi, cette disposition des sondes 8 et 9 permet d'éviter une perturbation de La mesure de La température sèche par L'humidification de L'air au voisinage de la sonde humide. Les deux sondes 8 et 9 sont contenues, sur la plus grande partie non active de leur traversée de L'appareil 1, à l'intérieur d'une chambre isolée thermostatée 10. La chambre 10 est montée concentriquement à l'enceinte 2 et se termine à un niveau compris entre l'ori- fice 4 et l'orifice 5. Lors de la traversée de la chambre 10, les deux sondes 8 et 9 sont isolées d'une manière étanche du volume de cette chambre respectivement par des tubes 11 et 12 distincts qui la traversent de part en part. Les tubes 11 et 12 sont situés symétriquement dans le même plan horizontal de part et d'autre de l'axe de l'enceinte 2. Vers l'extrémité arrière 13 de L'appareil est fixée, de façon rigide, la réserve 14 d'eau, dans laquelle trempe la partie extrême 16 de la mèche 15 d'humidification de la sonde dite humide 9. Le réservoir 14 est un parallèlépipède d'axe vertical. La chambre thermostatée 10 est une enceinte cylindrique partiellement creuse étanche parcourue par un circuit de liquide de refroidissement. Ladite chambre thermostatée 10 se termine dans l'enceinte 2 à un niveau compris entre l'orifice de prélèvement ou d'admission 4 et l'ori- fice d'aspiration ou d'évacuation 5. Un tube cylindrique 17 assure L'admission du liquide de refroidissement et un autre tube cylindrique 18 de même diamètre assure son évacuation. La circulation s'effectue comme indiqué par les flèches des figures 1 et 2. Les deux tubes 17 et 18 pénètrent coaxialement à L'enceinte 2 à travers le réservoir 141 dont l'étanchéité est assurée par un système non repré senté, dans la chambre 10 par la face arrière 13. Les deux tubes 17 et 18 sont situés symétriquement dans le même plan vertical de part et d'autre de l'axe de l'enceinte 2. Le flux d'admission de liquide de refroidissement est canalisé sur la partie la moins active de son parcours dans la chambre 10 par le tube 17. A proximité de la face avant 19 de la chambre 10 Le liquide se répand dans le volume libre de celle-ci. Un tronçon de tube creux 18' coaxial et de même diamètre que Le tube 18, assure une diffusion améLiorée et laminaire du Liquide de refroidissement. A proximité de la face arrière 13, le Liquide est à nouveau canalisé par le tube 18 qui assure son évacuation. De la description qui précède, iL apparait que L'invention et sa mise en oeuvre sont très souples d'emploi. Elle permet, par aspiration de L'atiwosphère gazeuse à mesurer, au moyen d'unetrompe à eau ou d'une pompe électrique notamment, branchée à L'extrémité du conduit d'évacuation, de renouveler l'ambiance régnant autour des organes de mesure. -Ceux-ci baignant dans le gaz à mesurer relèvent respectivement Les températures sèches et humides qui sont analysées et traitées en aval de l'appareil par un dispositif approprié de tout type connu. Pour améliorer L'efficacité de la mesure on choisit le débit d'aspiration à L'orifice 5 de façon à obtenir au niveau de la sonde humide 9 logée dans l'enceinte 2 une vitesse de passage suffisante des gaz aspirés par l'orifice 4. Le calcuL continu de la mesure est permis grâce à L'humidification permanente de la sonde humide. Lors de l'utilisation de L'appareil, celui-ci est m-is en place, directement par son extrémité avant, sur un orifice prévu dans L'enceinte de mesure de L'installation industrielle avec un minimum de modifications de cette dernière. Un orifice d'environ 10 mm de diamètre est généralement suf fisant. Lorsque l'appareil fonctionne, L'eau de refroidissement circule en permanence dans la chambre thermostatée. Ce Liquide permet de réguler et de stabiliser la température des sondes thermométriques. Selon L'invention, l'appareil est donc d'une uti Irisation facilitée, sa compacité lui permettant de s'adapter sur la plupart des installations industrielles. A titre d'exemple, un appareil réalisé, donnant toute satisfaction, présente un encombrement de L'ordre de 300 x 60 mm. Selon une variante de l'invention, et dans le cas où le fluide est très chargé en particules, on peut adapter un filtre, non représenté. Celui-ci est situé entre l'enceinte de mesure de l'installation industrielle et l'appareil. REVENDICATIONS 1. - Appareil pour la mesure de la teneur en eau d'une atmosphère gazeuse, en particulier émanant d'enceintes de séchage ou de fours de cuisson, du type dénommé psychromètre utilisant deux sondes thermométriques, L'une dite "sèche", plongée dans l'atmosphère à mesurer, L'autre dite "humide" dont la surface est saturée d'eau au moyen d'une mèche imbibée qui l'enveloppe, ledit appareil étant caractérisé par le fait que lesdites sondes (8,9) sont placées dans une enceinte cylindrique allongée (2) présentant à une extrémité avant un premier orifice (4) de prélèvement du gaz à mesurer et en un emplacement éloigné dudit orifice un deuxième orifice (5) relié à un conduit d'aspiration, lesdites sondes (8,9) étant placées dans ladite enceinte (2) sur le chemin de balayage du gaz se déplaçant dudit premier orifice (4) audit second orifice (5) 2.- Appareil de mesure selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites sondes (8,9) sont contenues sur la plus grande partie non active de leur traversée de l'appareil à l'intérieur d'une chambre (10) isolée, thermostatée. 3. - Appareil de mesure selon la revendication 2, caractérisé en ce que la chambre thermostatée (10) est une enceinte étanche parcourue par un circuit d'eau de refroi pissement. 4. - Appareil de -mesure selon L'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que ladite chambre thermostatée est montée concentriquement à ladite enceinte. 5. - Appareil de mesure selon L'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que ladite chambre thermostatée se termine dans ladite enceinte à un niveau compris entre lesdits orifices (4,5) de prélèvement et d'aspiration. 6. - Appareil de mesure selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que, comme connu en soi, la sonde humide est saturée d'eau au moyen d'une mèche (15) qui l'enveloppe et dont une extrémité trempe dans une réserve d'eau (14). 7. - Appareil de mesure selon la revendication 6, caractérisé en ce que la réserve d'eau (14) est fixée vers L'extrémité arrière de L'appareil. 8. - Appareil de mesure selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les sondes (8,9) traversent Ladite chambre thermostatée (10) et sont isolées du volume de cette chambre par des tubes (11, 12) qui la traversent. 9. - Appareil de mesure selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite enceinte (2) comporte sur sa paroi interne un écran (7) isolant thermique. 10. - Appareil de mesure selon L'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la sonde "sèche" (8) avance davantage vers L'extrémité avant de l'appareil à l'intérieur de ladite enceinte que la sonde "humide" (9).