Brevet FR2596868A1 — publié le 19871009

i La présente invention se rapporte à un dispositif de contrôle d'un débit fluide, et particulièrement à la détection de l'arrêt de ce débit, ce qui est important lorsqu'il s'agit d'additifs injectés de 5 façon continue en des points répartis le long d'une conduite de transport de pétrole, de-gaz ou de tout autre produit chimique. Le traitement du pétrole brut au cours de son transfert du site de production au lieu de stockage est 10 d'une importance capitale puisque les produits injectés permettent d'obtenir une huile correspondant aux spécifications commerciales. La détection d'un arrêt d'injection et sa télétransmission permettront d'éviter des incidents 15 coûteux tels que sont des immobilisations de stockages ou des constatations de cargaisons non conformes aux spécifications. Le produit est généralement injecté à l'aide d'une pompe alternative entraînée par un moteur alimenté 20 au gaz ou à l'électricité. Les défauts d'injection proviennent soit d'un arrêt de la fourniture en gaz ou électricité, soit d'un manque de produit à injecter. On connaît des contrôleurs de débit installés dans un manchon pour être monté sur une conduite. Un 25 clapet oscillant dans la conduite indique l'excès ou le défaut de débit. Toutefois ces dispositifs conçus pour le contrôle de débits importants sous pressions peu importantes ne sont pas aptes à détecter de façon manifeste et claire l'absence de débit, ils ne constituent 30 donc pas une solution au problème posé. On connaît des débitmètres à flotteur comprenant un cône de mesure vertical de section croissante de bas en haut à l'intérieur duquel est disposé un flotteur. Lorsqu'un écoulement de fluide se produit de bas en haut 35 dans le cône de mesure, le flotteur s'élève et prend une position telle que la force ascendante due au flux équilibre le poids du flotteur. A chaque position du flotteur correspond une valeur du débit à travers l'appareil. Si le tube est transparent, une graduation est marquée sur le tube, elle permet la lecture directe du débit. Si le tube est opaque, on place un barreau 5 magnétique dans le flotteur et un détecteur de modification du champ magnétique, ce détecteur traduisant ses indications à l'aide d'une aiguille mobile devant un cadran. Ces débitmètres à flotteur sont fragiles, ce 10 sont plutôt des appareils de laboratoire que de chantier. C'est pour pallier les difficultés rencontrées avec ces différents matériels qu'il a été propose de faire travailler un ressort en compression sous l'action de la pression développée par le fluide en débit, ce qui 15 autorise des pressions élevées. Un dispositif, selon l'invention, pour le contrôle d'un débit fluide est constitué par un cylindre (8) percé d'un orifice d'entrée (9) sur une première extrémité (10), d'un orifice de circulation (11) sur la 20 seconde extrémité (12) et d'un orifice latéral (13), dit de sortie, et par un piston (14) mobile en translation dans le cylindre (8) d'une première position, dite d'absence de débit, dans laquelle le piston (14) est maintenu en butée contre la première extrémité (10) du 25 cylindre (8) par un ressort (15) prenant appui sur la seconde extrémité (12) du cylindre (8), à une seconde position, dite de débit, dans laquelle le piston (14) comprimant le ressort (15), sous la pression du fluide arrivant par l'orifice (9) de la première extrémité (10), 30 dégage au moins une partie de l'orifice latérale (13) de sortie, le cylindre (8) et le piston (14) étant munis de moyens associés pur la détection de la première position du piston. Dans un tel dispositif, l'orifice latéral (13) étant relié à un oléoduc (6) successivement par une 35 conduite (16) munie d'un clapet anti-retour (17) et une conduite de raccordement (5), l'orifice (11) de la seconde extrémité (12) du cylindre (8) est connecté à la conduite (16) au-delà du clapet anti-retour (17). Suivant un mode préférentiel de réalisation, le piston (14) et la première extrémité (10) du cylindre (8) sont munis de moyens pour que l'arrivée du fluide par l'orifice d'entrée (9) sur ladite première extrémité (10) 5 applique la pression du fluide à la totalité de l'extrémité du piston (14) en butée sur la première extrémité (10) du cylindre (8). Ces moyens consistent notamment dans la forme en calotte sensiblement sphérique donnée à l'extrémité du piston (14) en coopération avec 10 une première extrémité (10) plane du cylindre (8). Suivant différents modes de réalisation, les moyens pour la détection de la première position du piston sont constitués par l'association d'un barreau aimanté disposé dans le piston, coaxialement à celui-ci, et d'un 15 contacteur magnétique, disposé sur la plaque constituant la première extrémité du cylindre, ce contacteur magnétique étant mis en rapport avec un dispositif émetteur de signaux. Dans de telles installations, le contacteur 20 magnétique est généralement du type interrupteur à lame souple et il est souvent mis en rapport avec un dispositif émetteur de signaux par l'intermédiaire d'un temporisateur. L'invention sera mieux comprise dans la 25 description suivante, donnée à titre non limitatif, d'un mode de réalisation illustré par les figures qui représentent: Fig. 1: Schéma général de l'installation. Fig. 2: coupe du dispositif de détection d'absence de 30 débit. En se référant à la figure 1, on trouve un dispositif de contrôle de débit (1) intercalé entre une conduite (2) le reliant à un réservoir (3) par l'intermédiaire d'une pompe alternative (4) et une 35 conduite (5) le reliant à un oléoduc (6). La pompe alternative (5) est entraînée par un moteur (7) alimenté soit par de l'électricité, soit par un carburant liquide ou gazeux. Le dispositif de contrôle de débit (1) est constitué par un cylindre (8) percé d'un orifice d'entrée (9) sur une première extrémité (10), d'un orifice de circulation (11) sur la seconde extrémité (12) et d'un 5 orifice latéral (13) dit, orifice de sortie, et par un piston (14). Ce piston (14) est mobile en translation dans le cylindre (8) d'une première position, non figurée, dite d'absence de débit, dans laquelle le piston est maintenu 10 en butée contre la première extrémité (10) du cylindre (8) par un ressort (15) prenant appui sur la seconde extrémité (12) du cylindre (8), à une position, figurée, dite de débit, dans laquelle le piston (14) comprimant le ressort (15) dégage au moins une partie de l'orifice latéral (13). 15 Cet orifice latéral (13) est connecté à la conduite (3), elle même aboutissant au gazoduc (6), par le moyen d'un conduit (16) comportant un clapet anti-retour (17) constitué par une bille (18) appliquée sur un siège annulaire (19) par un ressort (20). L'orifice de circulation (11) sur l'extrémité (12) du cylindre (8) est relié au conduit (16) à l'aval du clapet anti-retour (17). Le piston (14) contient un barreau aimanté (21) coaxial. Dans la paroi du cylindre (8) limitée par la première extrémité (10) est logé un contacteur magnétique (22) du type interrupteur à lame souple. Ce contacteur magnétique (22) est alimenté en énergie électrique par une source telle qu'une batterie 30 (23) elle-même reliée, par l'intermédiaire d'un régulateur (24) à un panneau solaire (25). Le contacteur magnétique (22) est relié, par l'intermédiaire d'un temporisateur (26), à un émetteur radio (27). Le piston (14) a son extrémité (28), qui vient reposer en butée sur la première extrémité (10) du cylindre (8), dessinée avec une forme de calotte sphérique non discernable sur la figure, qui lui permet de subir la 5 pression du liquide arrivant par l'orifice (9) sur la totalité de sa surface. Le piston (14) est mobile dans le cylindre (8) avec un jeu déterminé en fonction de la viscosité du liquide afin de permettre un certain débit de fuite par 10 l'espace annulaire ainsi délimité. A titre d'exemple, pour des viscosités comprises entre 100 et 5000 centipoises, un jeu de 1/10è de millimètre est envisageable, pour des viscosités inférieures à 100 centipoises, un jeu plus faible doit 15 être retenu. Le bouchon 14 est fait d'un matériau présentant une aussi grande résistance à la corrosion que le corps du cylindre mais légèrement différent de celui-ci soit pour la dureté, soit pour l'état de surface, de façon à pouvoir 20 facilement coulisser et éviter tout grippage. Ses différentes pièces du dispositif de détection (1) à l'exception du bouchon aimanté (21), sont faites d'açiers non magnétiques et présentant une excellente résistance à la corrosion. 25 Fonctionnement du dispositif Le liquide arrive par l'orifice (9) et met en pression immédiate l'ensemble de l'extrémité du piston (14). Le piston (14) est repoussé jusqu'à ce que 30 l'orifice latéral (13) soit découvert, au moins en partie, pour admettre le passage du liquide par le conduit (16) vers l'oléoduc (6) par l'intermédiaire du clapet anti-retour (17). Sous l'effet de la pression exercée par le 35 liquide sur le piston (14), malgré le débit d'évacuation par le conduit (16) et malgré la fuite tolérée par l'espace annulaire entre le piston (14) et le cylindre (8), le piston (14) vient reposer en butée sur la seconde extrémité (12) du cylindre (8) ce qui a pour effet de stopper la fuite de l'annulaire et de conforter cette position. Ce piston (14) est alors en position de débit. En cas de défaut d'injection, quelle qu'en soit 5 la cause, le clapet anti-retour (17) se ferme et le piston (14) sous l'action du ressort (15) se déplace jusqu'à buter contre l'extrémité (10) du cylindre (8). Du fait de la fuite tolérée entre le piston (14) et le cylindre, le clapet anti-retour (17) se ferme avant 10 l'arrêt complet du débit de fluide, ce qui a pour effet de modérer la vitesse de déplacement du piston. Lorsque le piston (14) approche de cette position de butée contre l'extrémité (10), le barreau magnétique (21) actionne le contacteur magnétique (22) 15 mettant en route le processus d'alarme. Le piston (14), prenant appui sur l'extrémité (10), est alors en position d'absence de débit, o il se maintiendra tant que les moyens d'injection n'amèneront pas à l'orifice (9) dans le cylindre un débit de fluide 20 avec une pression suffisante pour surmonter la poussée du ressort (15) sur le piston (14). Le relai temporisateur (29) bloque l'émission d'une alarme radio par le dispositif (30) pendant un intervalle de temps correspondant à une irrégulairté 25 d'amplitude limitée du fonctionnement de la pompe 5. Cet intervalle de temps étant écoulé, l'alarme radio fonctionne et une équipe d'entretien peut être envoyée afin de remettre en état le poste d'injection d'additif dans l'oléoduc (8). En fonctionnement normal du poste d'injection, la consommation électrique du dispositif détecteur d'absence de débit est nulle. Ceci constitue un avantage considérable en autorisant la veille sur une batterie, essentiellement alimentée par un récepteur solaire, et, en 35 tous cas, indépendamment des aléas de l'alimentation par un réseau électrique. REVENDICATIONS 1 - Dispositif de contrôle d'un débit fluide constitué par un cylindre (8) percé d'un orifice d'entrée (9) sur 5 une première extrémité (10), d'un orifice de circulation (11) sur la seconde extrémité (12) et d'un orifice latéral (13) dit de sortie et par un piston (14) mobile en translation dans le cylindre (8) d'une première position, dite d'absence de débit, dans 10 laquelle le piston (14) est maintenu en butée contre la première extrémité (10) du cylindre (8) par un ressort (15), prenant appui sur la seconde extrémité (12) du cylindre (8), à une seconde position, dite de débit, dans laquelle le piston (14), comprimant le ressort (15) sous la pression du fluide arrivant par l'orifice (9) de la première extrémité, dégage au moins partie de l'orifice latéral (19), cylindre (8) et piston (14) étant munis de moyens associés pour la détection de la première position du piston. 2 - Dispositif selon la revendication 1 dans lequel l'orifice latéral (13) étant relié à un oléoduc (6) successivement par une conduite (16) munie d'un clapet anti-retour (17) et une conduite de raccordement (5), l'orifice (11) de la seconde extrémité (12) du 25 cylindre (8) est connecté à la conduite (16) au-delà du clapet anti-retour (17). 3 - Dispositif selon la revendication 1 dans lequel le piston (14) et la première extrémité (10) du cylindre (8) sont munis de moyens pour que l'arrivée du fluide 30 par l'orifice (9) sur la preimère extrémité (10) applique la pression du fluide à la totalité de l'extrémité du piston (14) en butée sur cette première extrémité (10). 4 - Dispositif selon la revendication 1 dans lequel le 35 piston (14) et la première extrémité (10) du cylindre (8) sont munis de moyens pour que l'arrivée du fluide par l'orifice (9) sur l'extrémité (10) applique la pression dudit fluide à la totalité de l'extrémité du piston (14) en butée sur l'extrémité (10), ces moyens consistant dans la forme en calotte sensiblement sphérique donnée à l'extrémité du piston (14) coopérant avec une première extrémité (10) plane du cylindre (8). 5 - Dispositif selon la revendication 1 dans lequel le piston (14) est mobile dans le cylindre (8) de façon étanche. 6 - Dispositif selon la revendication 1 dans lequel le piston (14) est mobile dans le cylindre (8) avec un 10 jeu autorisant un certain débit de fluide. 7 - Dispositif selon la revendication 1 dans lequel les moyens pour la détection de la première position du piston sont constitués par l'association d'un barreau aimanté (21) disposé dans le piston (14) coaxialement 15 à celui-ci, et d'un contacteur magnétique (22) disposé sur la plaque constituant la première extrémité (10) du cylindre (8), ce contacteur magnétique (22) étant mis en rapport avec un dispositif (27) émetteur de signaux. 8 - Dispositif selon la revendication 1 dans lequel les moyens pour la détection de la première position du piston (14) sont constitués par l'association d'un barreau aimanté (15) disposé dans le piston (14), coaxialement à celui-ci, et d'un contacteur magnétique 25 (22), du type interrupteur à lame souple, dispose sur la plaque constituant la première extrémité (10) du cylindre (8), ce contacteur magnétique (22) étant mis en rapport avec un dispositif (27) émetteur de signaux. 9 - Dispositif selon la revendication 1 dans lequel les moyens pour la détection de la première position du piston sont constitués par l'association d'un barreau aimanté (15), disposé dans le piston (14), coaxialement à celui-ci, et d'un contacteur magnétique 35 (22) dispose sur la plaque constituant la première extrémité (10) du cylindre (8), le contacteur magnétique (22) étant mis, par l'intermédiaire d'un temporisateur (26), en rapport avec un dispositif (27) émetteur de signaux.