Brevet FR2601773A1 — publié le 19880122

CAPTEUR DE PRESSION POUR FLUIDES A HAUTE TEMPERATURE DESCRIPTION La presente invention a pour objet un capteur de pression spécialement conçu pour les fluides à haute température, de l'ordre de 5000C ou plus, utilisable notamment dans l'industrie nucléaire pour la mesure de la pression du sodium liquide dans les circuits sous pression d'un réacteur à neutrons rapides. Les dispositif conçus jusqu'à présent pour de telles utilisations consistaient à faire communiquer un réservoir avec le circuit où circulait Le fluide sous pression. Ce fluide emplissait partiellement le réservoir et transmettait sa pression par L'intermédiaire d'une membrane à un deuxième fluide, par exemple du NaK, contenu dans un capillaire communiquant avec un capteur de pression1 par exemple un deuxième réservoir contenant un indicateur de niveau. Ces dispositifs assez simples avaient L'inconvénient de présenter des caracteristiques de linéarité insuffisantes. En particulier, la chaleur communiquée aux différents composants de ces dispositifs tendait à les dilater d'une manière mal connue et qui influait beaucoup sur les résultats. La présente invention cherche à pallier ces inconvénients au moyen d'un dispositif qui s'oppose la transmission de la chaleur à La partie du capteur contenant le transducteur, ce qui permet d'utiliser un transducteur sensible et précis. De façon plus explicite, L'invention a pour objet un capteur de pression comprenant un réservoir calorifugé empli par Le fluide sous pression et muni d'une partie déformable en fonction de cette pression, caractérisé en ce qu'il comprend, liée à cette partie déformable, une tige transmettant les efforts de pression à une structure élastique sur laquelle sont placées des jauges d'extensométrie, et des moyens qui s'opposent à la transmission de la chaleur à ladite structure élastique. De façon plus explicite encore, les moyens qui s'opposent à ce transfert de chaleur comprennent une partie à section tubulaire mince de la tige et un radiateur à ailettes dispose autour de cette tige. Les nodes préférés de réalisation de cette invention seront nieux compris à L'aide des figures dont le commentaire va suivre, figures données à titre illustratif et non limitatif : - la figure 1 represente un dispositif typique de l'art antérieur ; - la figure 2 représente une coupe générale du capteur faisant l'objet de l'invention ; - La figure 3 représente un autre mode de realisation de cette invention ; et enfin, - les figures 4 et 5 représentent en perspective deux dispositions possibles de mesure des pressions au moyen de la déformation d'une structure munie de jauges d'extensométrie. Les réseaux de canalisations véhiculant du sodium liquide dans les centrales nucléaires utilisent fréquemment à l'heure actuelle des dispositifs de mesure de la pression tels que celui représenté figure 1. On reconnaSt une conduite 100 à l'intérieur de laquelle circule le sodium liquide 104. Un orifice est menage dans cette conduite 100 vers un réservoir 101 que le sodium liquide remplit donc partiellement. Ce réservoir contient aussi un deuxieme fluide 103 qui est separé du sodium 104 par une membrane 102.Le fluide 103 (le NaK est souvent utilisé dans la pratique) remplit encore un capitlaire 105 qui part du réservoir 101 et aboutit à un dispositif de prise de pression 106 à L'intérieur duquel le fluide 103, plus ou moins refoulé par la pression du sodium fondu 104, agit sur un moyen de mesure composé d'un flotteur 107 relié à un cadran à aiguille 108. Ce dispositif tres simple presente les inconvénients suivants : tout d'abord, un deuxième fluide 103 est nécessaire ; ensuite, La chaleur contenue dans le premier fluide est partiellement transférée au dispositif de mesure, notamment au capillaire 105, et entrasse des dilatations dont l'importance est difficile à déterminer et qui est certainement très variable suivant les conditions d'utilisation. La conséquence en est une grande incertitude sur la pression mesurée. Si on se reporte maintenant à la figure 2, on retrouve une conduite 21 (qui vehicule le fluide dont on désire mesurer la pression) percée d'un trou pour un embout 1 qui permet de dériver une partie du fluide de la conduite 21 pour le faire aboutir à un réservoir 26. Ce réservoir 26 est limité par la face avant d'un piston mobile 4 relié à L'embout 1 par la paroi déformable d'un soufflet 3 à contour cylindrique et de faibte raideur. Le réservoir 26 est contenu dans une chambre cylindrique 2, où L'on fait te vide par un tube de pompage 19, de marnière à éliminer la contre-pression parasite de L'air qui y serait contenu.La conduite 21 et La chambre 2 sont entourées par une enveloppe calorifuge 20 afin de maintenir la température du réservoir 26 à une valeur voisine de-celle de la conduite 21, et ainsi éviter que des impuretés ne se cristallisent sur les parois dru soufflet 3, qui en augmenteraient la raideur. Sur la face arrière du piston 4 est fixée une tige 7 qui le relie à un dispositif comportant des jauges extensométriques et susceptibles de se déformer élastiquement, ici un anneau dynamométrique 12. La tige 7 comprend une partie 27 à section tubulaire mince de longueur assez importante, qui présente donc une faible section de transmission axiale de la chaleur. Un fourreau 5 disposé autour de la tige 7 est uni d'ailettes 6 pour faciliter le transfert radial de la chaleur. Une longueur suffisante de ce fourreau 5 et de La tige 7 permet donc d'établir une différence de température suffisante entre le fluide et L'anneau dynamométrique 12 pour. garantir à cetui-ci des conditions d'utilisation constantes. Le fourreau 5 est prolongé à son extrémite superieure par une embase 25 susceptible de servir d'appui à un etrier 9 vissé sur La partie supérieure 26 de l'embase 25 au moyen d'un écrou de blocage 29. L'anneau dynamométrique 12 est dispose entre une potence 14 portée par L'étrier 9 et le sommet 28 de La tige 7. Le contact peut se faire au moyen de billes Il et 13. Un boStier 10 permet de proteger cette partie de L'installation, en laissant le passage à sa partie supérieure à un plot de connexions électriques 30. On constate donc que l'anneau dynamométrique 12 est comprimé en deux points diamétralement opposés. Sur les zones de L'anneau situees autour du plan diametral normal à la direction de L'effort sont collees quatre jauges 41 à 44 comme on le représente figure 4. Deux jauges sont situées sur chaque zone, deux d'entre elles sur la surface extérieure et les deux autres sur la surface interne de L'anneau. Ces jauges permettent de mesurer la déformation circonférentielle de l'anneau 12 et par conséquent, au moyen d'un montage des jauges 41 à 44 en pont de Wheatstone suivant une technique connue en soi, de caractériser la flèche de l'anneau et indirectement La pression statique du fluide circulant dans la conduite 21. Bien -entendu, d'autres modes de réalisation de l'invention présentant des moyens analogues dont l'effet est identique peuvent être proposes. Pour les fluides à haute pression, il est par exemple intéressant de remplacer le soufflet 3 par un empilement de membranes 50 positionné dans la chambre circulaire 2 au moyen d'une butée annulaire 51 et d'un anneau de maintien 52 (figure 3). La pression du fluide engendre donc une déformation axisymétrique de ces membranes 50 qùi soulèvent le piston 4. Le reste de l'invention est exactement semblable à ce qui a été décrit précedemment et n'est donc pas représenté intégralement sur la figure 3. Il est encore possible, selon une modification de L'invention indépendante de celle qui a été exposée ci-dessus, de remplacer L'anneau dynamométrique 12 par une lame 53 travaillant en flexion et symétrique par rapport à son centre où s'exerce la poussée du sommet 28 de la tige 7. La figure 5 montre en outre que La lame 53 est soutenue au moyen d'une bague 54 liee au bottier 10. De manière analogue à ce qui avait ete prévu pour l'anneau dynamométrique 12, La lame 53 est munie de deux couples de jauges d'extensometrie 55 et 56 disposés symétriquement par rapport à son centre ; chacun de ces couples 55-et 56 possède une jauge sur La face supérieure de La Lame, une autre sur la face Inférieure. Le pontage électrique des jauges se fait donc suivant le nee procédé que précédemment. Ce capteur permet donc d'associer La grande précision et l'hystérésis trés faible des dispositifs munis de jauges d'extensométrie à un dispositif qui fournit une bonne isolation thermique vis-å-vis de La chaleur transmise par Le fluide dans La conduite 21. Il est en même temps de conception assez simple et robuste. Ces facteurs garantissent une longévité assez grande, ce qui est particulièrement appréciable pour des installations industrielles pour Lesquelles il faut réaliser une surveillance constante de la pression du fluide circulant dans les conduites. Pour une pression donnée, des essais ont montré que la différence de pression indiquée entait de 2,5X environ pour un fluide à 230C et pour un fluide à 5500C. REVENDICATIONS 1. Capteur de pression pour fluides à haute température comprenant un réservoir (26) empli par le fluide sous pression et muni d'une partie déformable en fonction de cette pression, caractérisé en ce qu'iL comprend, liee à cette partie déformable, une tige (7) transmettant tes efforts de pression à une structure élastique t12, 53) sur laquelle sont placées des jauges d'extensométrie (41 à 44 ; 55, 56), et des moyens qui s'opposent à la transmission de La chaleur à Ladite structure élastique. 2. Capteur de pression pour fluides à haute température suivant La revendication 1, caractérise en ce que la partie déformable du réservoir (26) est constituee d'un soufflet (3) prolongé par un piston (4). 3. Capteur de pression pour fLuides à haute température suivant La revendication 1, caractérisé en ce que La partie déformable du réservoir (26) est constituée d'un empilement de nembranes (50). 4. Capteur de pression pour fluides à haute température suivant les revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les moyens pour s'opposer à la transmission de la chaleur du fluide à la structure élastique 12 comprennent une partie à section tubulaire (27) de La tige (7) et un fourreau 5, muni d'ailettes (6), disposé autour de cette tige (7). 5. Capteur de pression pour fluides à haute température suivant Les revendications 1 à 4, caracterise en ce que la structure éLastique est constituée d'un anneau dynamométrique (12) comprimé suivant deux points diamétralement opposes, à La surface duquel sont collées quatre jauges d'extensométrie (41 à 44) qui mesurent ses déformations circonférentielles aux deux emplacements situés sur Le diamètre perpendiculaire aux efforts de compression, et sur les surfaces interne et externe de chacun de ces eoplacements. 6. Capteur de pression pour fluides à haute température suivant Les revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la structure élastique est constituée d'une lane (53) fléchie en son centre et munie de deux couples de jauges d'extensométrie (55, 56) coLlées symétriquement par rapport à ce centre, chaque couple (55, 56) comprenant une jauge collée sur La premiere face de la Lame (53) et une autre jauge collée sur La seconde face de la Lame (53) vis-à-vis de cette jauge-là.