Brevet FR2574181A1 — publié le 19860606

La présente invention a essentiellement pour objet un procédé de détection du changement de gaz dans une conduite à l'intérieur de laquelle peuvent circuler successivement des gaz de nature ou de composition différente. Elle vise également un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé ci-dessus On sait que les réseaux de distribution de gaz peuvent être irrigués par des gaz naturels de provenances diverses. Ces gaz sont de composition et donc de qualités différentes. Et les variations de qualité entraînent parfois des difficultés au niveau du fonctionnement de certains équipements industriels tels que les moteurs thermiques ou certains types de brûleur I1 importe par conséquent de détecter au plus tôt le passage d'un gaz à un autre dans les conduites de façon à pouvoir modifier en conséquence les réglages des matériels sensibles. L'expérience a prouvé que les écoulements du gaz en conduite étaient du type piston et qu'il n'pavait pas de mélange, de sorte qu'on observe entre deux gaz différents l'existence d'un "front de séparation". La détection du front de séparation de deux types de gaz naturels a déjà été réalisée par l'utilisation de techniques diverses mettant en jeu les caractéristiques chimiques ou physiques liées au gaz,telles que la mesure de la variation du pouvoir calorifique, de la densité, de la célérité du son, ou de la composition du gaz (chromatographie, spectrométrie de masse). En ce qui concerne les trois premières techniques, la détermination se réalise en continu, alors que pour la quatrième technique qui est une technique d'analyse du gaz, elle ne s'effectue qu'en discontinu. Tous les appareils utilisant les techniques ci-dessus sont malheureusement des appareils coûteux et de surcroît, ils ne sont pas portatifs et ne présentent pas les qualités de sécurité voulues sur le plan des déflagration. La présente invention a pour but notamment de remédier aux inconvénients ci-dessus en proposant un procédé et un dispositif de détection de changement de gaz dans une conduite, lequel procédé et dispositif sont nouveaux, peu coûteux, fiables et susceptibles de fournir une information qualitative sur les variations rapides de qualité des gaz. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de détection du changement de gaz dans une conduite ou analogue à 1' intérieur de laquelle peuvent circuler successivement des gaz différents, caractérisé en ce qutapres prélèvement du gaz sur la conduite, on provoque le retardement de l'écoulement d'une fraction de ce gaz, et on mesure la conductibilité thermique d'une part de la fraction gazeuse à écoulement retardé et d'autre part de la fraction gazeuse à écoulement non retardé, de sorte que, lors du passage d'un premier puis d'un deuxième gaz dans la conduite, la mesure de la conductibilité thermique du premier gaz est retardée par rapport à celle du deuxième gaz ce qui permet de détecter une variation de conductibilité thermique signalant le changement de gaz dans ladite conduite. Selon une autre caractéristique de ce procédé, le retardement d'une fraction gazeuse sur l'autre est approximativement de trois minutes. L'invention vise également un dispositif de détection pour la mise en oeuvre du procédé ci-dessus, et du type comprenant un circuit de prélèvement de gaz sur une conduite ou analogue dans laquelle peuvent circuler des gaz différents, caractérisé en ce que ledit circuit de prélèvement se divise en deux circuits parallèles et de longueurs différentes, chaque circuit étant relié à une cellule de mesure de la conductibilité thermique du gaz qui la traverse. Suivant un mode de réalisation préféré, l'un des circuits est constitué par unie conduite-en forme de boucle, serpentin ou analogue, tandis que l'autre circuit est constitué par une conduite rectiligne Ce dispositif est encore caractérisé par le fait que chaque cellule de mesure comprend deux filaments de tungstène, et les quatre filaments des deux cellules sont montés en pont de Wheatstone. Une source d'énergie pour chauffer les filaments et un galvanomètre sont associés au pont Wheatstone précité, tandis qu'au moins une signalisation visuelle et/ou sonore du changement de gaz dans la conduite est prévue. Le dispositif selon l'invention est avactageusement contenu dans un boîtier portatif comprenant en façade une entrée et une sortie de gaz, au moins un système de signalisation visuelle du changement de gaz et/ou au moins une sortie permettant la liaison du boîtier à un enregistreur, une alarme ou tout système de signalisation approprié Le boîtier portatif peut être alimenté en courant par raccordement au secteur, ou bien par une batterie éventuellement rechargeable Mais d'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront mieux dans la description détaillée qui suit et se réfère aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple, et dans lesquels - la figure 1 est un schéma d'un dispositif conforme aux principes de l'invention et raccordé à une conduite de gaz - la figure 2 est une vue schématique des deux cellules de mesure associées respectivement aux deux circuits parallèles faisant suite au circuit de prélèvement du gaz sur la conduite - la figure 3 est une vue schématique extérieure et en perspective d'un appareil muni du dispositif selon l'invention, et - la figure 4 est un enregistrement obtenu à l'aide de l'appareil de la figure 3, du passage successif de plusieurs gaz différents dans une conduite. Suivant un exemple de réalisation, et en se reportant notamment aux figures 1 et 2, un dispositif de détection de changement de gaz dans une conduite, selon l'invention, comprend essentiellement un circuit 1 de prélèvement du gaz circulant dans une conduite haute pression C, ledit circuit 1 se divisant en deux circuits ou conduits parallèles 2 et 3 qui sont respectivement reliés à une cellule 4, 5 de mesure de la conductibilité thermique du gaz traversant chaque cellule. Suivant un exemple de réalisation, le circuit ou conduit 2 présente une forme de boucle ou de serpentin 6 qui est connecté à la cellule 4 par une portion de conduite 7. Le circuit 3 est constitué par une conduite rectiligne, comme on le voit bien sur la figure 1, qui est reliée à la cellule 5 Ainsi, comme on le comprend, la conduite 3 étant plus courte que le conduit 2, le gaz arrivant par le circuit 1 sera retardé dans le conduit 2 par rapport à celui passant dans la conduite 3. Après passage dans les cellules 4 et 5 qui sont montées dans un carter ou analogue 8, le gaz sortant en 9 et 10 des cellules 4 et 5 respectivement est évacué par une conduite unique 40. En se reportant maintenant à la figure 2, on voit que chaque cellule de mesure 4, 5 renferme respectivement deux filaments de tungstène 11, 12 et 13, 14, et ces quatre filaments sont montés en pont de Wheatstone. Ce pont comprend une première branche 15 formée des filaments en série 11 et 14, et une deuxième branche 16 formée des filaments en série 12 et 13. Un galvanomètre G est relié aux deux points 17 et 18 respectivement entre les filaments il et 14 et les filaments 12 et 13. Une source d'énergie reliée aux points 19 et 20 du pont de Wheatstone assure le chauffage des quatre filaments à une température comprise entre environ 150 et 2000C. L'ensemble du dispositif décrit ci-dessus est contenu dans un boîtier portatif 21 que l'on voit bien sur la figure 3 et qui comporte un bras ou analogue 22 de support et d'orientation du boîtier 21, ce bras étant articulé en 23 sur ledit boîtier. Sur la façade 24 du boîtier 21, on voit schématiquement le cadran 25 du galvanomètre G, un interrupteur marche-arrêt 26, une entrée 27 et une sortie 28 du gaz raccordables à un tuyau flexible non représenté, une sortie de signal 29, une sortie 30 raccordable à un enregistreur et un bouton 31 de remise à zéro d'une diode "mémoire" 32 signalant le passage d'un gaz à un autre dans la conduite. L'appareil visible sur la figure 3 est raccordable au secteur au moyen d'une filerie 33. On peut parfaitement alimenter en courant le même type d'appareil au moyen d'une batterie rechargeable logée dans le boîtier 1, étant bien entendu que le boîtier peut comporter en façade une entrée pour la recharge de cette batterie. Cet appareil permet par conséquent l'enregistrement du passage d'un gaz à un autre dans la conduite C, la signalisation visuelle de ce passage et/ou encore la signalisation sonore de ce passage si l'on raccorde l'appareil à une alarme constituée par exemple par un vibreur ou tout autre système de signalisation approprié. Mais on décrira maintenant en détail le fonctionnement de cet appareil en se reportant plus particulièrement aux figures 1 et 2. Le gaz prélevé en la sur la conduite C est réparti de façon égale dans les deux circuits 2 et 3. Lorsque le gaz circulant dans ces deux circuits est identique, le pont de Wheatstone est équilibré et aucun signal n'apparaît. Par contre, s'il se produit un changement de gaz dans la conduite C, le circuit 2, 6 contient encore du gaz du premier type pendant un temps donné qui peut être de trois minutes, alors que le circuit 3 contient déjà du gaz du second type puisque le circuit 3 est plus court que le circuit 2, 6. Les conductibilités thermiques des deux types de gaz étant différentes, il en résulte un déséquilibre du pont de Wheatstone, ce qui se traduira par une déviation de l'aiguille du galvanomètre G. Trois minutes après, le même gaz circule de nouveau dans les deux cellules de mesure 4 et 5, et l'équilibre du pont est rétabli. Comme on l'a expliqué précédemment, la variation de conductibilité thermique se traduira par un signal visuel et/ou sonore indiquant qu'il y a eu un changement de gaz dans la conduite C, et qu'il convient par conséquent de modifier le réglage des appareils utilisant le gaz. Les résultats des essais effectués avec le dispositif conforme à l'invention seront donnés ci-après. On a tout d'abord calculé les coefficients de conductibilité thermique de dix types de gaz naturel de composition connue. Puis, à l'aide d'une chaine de régulation de débit du type Brooks, on a réalisé des mélanges de méthane et d'air ayant des conductibilités thermiques identiques à celles des dix gaz naturels différents. Ensuite, on a fait passer ces différents mélanges dans un appareil tel que celui visible sur la figure 3, et on a réalisé un enregistrement que l'on voit sur la figure 4. Sur cette figure, la flèche F indique le sens de déroulement du papier de l'enregistreur, tandis que les chiffres qui figurent en regard de chaque pic correspondent aux valeurs de conductibilité thermique des différents mélanges. Ces valeurs sont exprimées en Watts/Mètr#K. Le processus d'essai était le suivant. L'appareil étant initialement en air, on réalise l'injection d'un mélange air-méthane de conductibilité thermique donnée, et on obtient un pic tant que le gaz dans les cellules 4 et 5 n'est pas identique. Au bout de trois minutes, le signal revient à zéro. Si on introduit maintenant un gaz d'une conductibilité thermique différente, on obtient immédiatement un signal, puis au bout de trois minutes, il y a retour à I'équilibre et ainsi de suite.On peut voir sur la figure 4 qu'avec une différence de 0,3 % entre les valeurs des conductibilités thermiques des gaz correspondant aux pics 0,0322 et 0,0323, on obtient un signal non négligeable susceptible d'entrainer le fonctionnement d'une alarme sonore Les sens des signaux de part et d'autre du zéro sont dus aux valeurs respectives de la conductibilité thermique des gaz injectés. Si la valeur de conductibilité thermique du nouveau gaz est supérieure à celle du gaz initial, le signal part en négatif, alors que dans le cas contraire, le signal est positif. On a donc réalisé suivant l'invention un détecteur peu coûteux et fiable permettant la détection du passage ou du front de séparation de deux types de gaz naturels ou autres circulant dans une conduite. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et illustré qui n'a été donné qu'à titre d'exemple C'est ainsi que l'on pourrait prévoir sur le circuit .1 une électrovanne 41 destinée à adapter la pression du gaz circulant dans la conduite C à une pression compatible avec les cellules de mesure 4 et 5. Au contraire, l'invention comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci sont effectuées suivant son esprit. REVENDICATIONS 1.- Procédé de détection du changement de gaz dans une conduite ou analogue à l'intérieur de laquelle peuvent circuler successivement des gaz différents, carac térisé en ce qu'après prélèvement du gaz sur la conduite, on provoque le retardement de l'écoulement d'une fraction de ce gaz, et on mesure la conductibilité thermique d'une part de la fraction gazeuse å écoulement retardé et d'autre part de la fraction gazeuse à écoulement non retardé, de sorte que, lors du passage d'un premier puis d'un deuxième gaz dans la conduite, la mesure de la conductibilité thermique du premier- gaz est retardée par rapport à celle du deuxième gaz ce qui permet de détecter une variation de conductibilité thermique signalant le changement de gaz dans ladite conduite. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le retardement d'une fraction gazeuse sur l'autre est approximativement de trois minutes. 3.- Dispositif de détection pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1 ou 2 et du type comprenant un circuit de prélèvement de gaz sur une conduite ou analogue dans laquelle peuvent circuler des gaz différents, caractérisé en ce que ledit circuit de prélèvement se divise en deux circuits parallèles et de longueurs différentes, chaque circuit étant relié à une cellule de mesure de la conductibilité thermique du gaz qui la traverse. 4.- Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'un des circuits est constitué par une conduite en forme de boucle, serpentin ou analogue tandis que l'autre circuit est constitué par une conduite rectiligne. 5.- Dispositif selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que chaque cellule de mesure comprend deux filaments de tungstène et les quatre filaments des deux cellules sont montés en pont de Wheatstone. 6.- Dispositif selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce qu'une source d'énergie pour chauffer les filaments et un galvanomètre sont associés au pont -de Wheatstone précité, tandis qu'au moins une signalisation visuelle et/ou sonore du changement de gaz est prévue. 7.- Dispositif selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce qu'il est contenu dans un boîtier portatif comprenant en façade une entrée et une sortie de gaz, au moins un système de signalisation visuelle du chargement de gaz et/ou au moins une sortie permettant la liaison du boîtier à un enregistreur, une alarme ou tout système de signalisation quelconque. 8.- Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que le boitier précité est alimenté en courant par raccordement au secteur oupar une batterie.