Brevet FR2651879A1 — publié le 19910315

L'invention se rapporte à un dispositif de mesure de débit dans un conduit, et sous un aspect plus particulier, à un appareil de distillation du genre alambic charentais. On connaît déjà un dispositif de mesure de débit dans un conduit qui comporte un diaphragme et deux prises de pression respectivement à l'amont et à l'aval du diaphragme, la différence entre les pressions respectives à ces prises reflétant le débit à mesurer. L'un des objets de l'invention est de réduire les conséquences de la perte de charge introduite dans le conduit par le diaphragme. Elle propose à cet effet un dispositif de mesure du même type, mais qui se caractérise en ce que le diaphragme qu'il comporte est adapté à faire varier la section qu'il obture dans le conduit, afin d'admettre une position de travail où il permet la mesure de débit et une position de repos où la section qu'il obture est minimisée. Dans cette position de repos, la perte de charge est donc minime et le diaphragme n'introduit pratiquement aucune perturbation, ce qui est particulièrement intéressant dans certains cas de figure où la circulation est forcée en temps normal, alors qu'elle doit se poursuivre aussi bien que possible en cas d'incident ne permettant plus qu'elle soit forcée. Selon un mode de réalisation préféré comme étant simple, commode et économique, le diaphragme est une plaque articulée sur le conduit, destiné à être disposé transversalement au conduit dans ladite position de travail, et à être orienté parallèlement à la direction générale du conduit dans ladite position de repos ; ainsi dans l'exemple d'un conduit à section circulaire, le diaphragme est un disque présentant une ouverture circulaire en son centre, articulé sur le conduit suivant un diamètre. Selon un autre mode de réalisation plus élabore, permettant comme pour les diaphragmes classiques d'avoir un orifice précisément calibré et une étanchéité diaphragme-conduit, le diaphragme est disposé transversalement au conduit et comporte des lamelles mobiles, délimitant en son centre une ouverture des dimensions réglables, à la façon bien connue des diaphragmes d'appareils photographiques. On sait que les appareils de distillation du genre alambic charentais comportent un foyer disposé sous une chaudière entourée par une chambre dite tour à feu, débouchant dans une cheminée d'évacuation des gaz brûlés. Un autre objet de l'invention est d'optimiser le rendement du foyer, c'est-à-dire de lui faire dégager le maximum de chaleur pour une quantité donnée de combustible. L'invention propose à cet effet une installation qui se caractérise en ce qu'elle comporte des moyens pour ajuster le débit d'évacuation des gaz brûlés à une valeur prédéterminée en fonction du réglage de l'alimentation en combustible du foyer, ces moyens comportant un dispositif tel que précédemment exposé pour mesurer le débit des gaz brûlés dans la cheminée ainsi qu'une turbomachine pour forcer l'extraction des gaz. Pour un débit donné de combustible, le contrôle du débit des gaz évacués revient en fait à contrôler le débit d'air réagissant avec le combustible, mais il offre l'avantage de ne pas nécessiter un contrôle direct de l'arrivée d'air pour mettre en présence la proportion optimale d'air et de combustible. La turbo-machine permet de compenser la perte de charge introduite par le diaphragme, tout en rendant le débit des gaz évacués insensible aux variations des conditions climatiques et atmosphériques, contrairement à l'évacuation par tirage naturel connue jusqu'ici. L'utilisation d'un dispositif de mesure conforme au premier aspect de l'invention permet, si nécessaire, de fonctionner en tirage naturel, notamment en cas de coupure d'électricité ou de panne de la turbomachine. Le choix du débit des gaz brûlés comme grandeur à contrôler et les moyens proposés pour réaliser ce contrôle offrent également l'avantage de limiter essentiellement à la cheminée les modifications à effectuer sur une installation classique, et par conséquent de permettre une mise en oeuvre relativement aisée, en particulier sur une installation existante. Dans ce dernier cas, la cheminée sera de préférence réalisée par un tubage disposé dans la cheminée de plus grand diamètre préexistante. La section étant plus petite, la vitesse des gaz est plus importante à débit d'évacuation égal, ce qui est favorable à la précision de la mesure de débit et à l'insensibilité aux conditions atmosphériques extérieures, ainsi qu'à la facilité de mise en place, on peut en effet installer dans la cheminée un tube dans lequel on a précédemment mis en place le dispositif de mesure. L'exposé de l'invention sera poursuivi par la description d'exemples de réalisation, donnée ci-après, à titre illustratif et non limitatif, en référence aux dessins annexés. Sur ceux-ci - la figure 1 illustre de façon très schématique une installation de distillation conforme à l'invention - la figure 2 est une coupe transversale prise dans la cheminée, montrant le diaphragme du dispositif de mesure dont elle est munie ; et - la figure 3 est une vue similaire à la figure 2, montrant une variante de réalisation du diaphragme. L'installation de distillation 1 montrée sur la figure 1 est un alambic charentais dont on a symbolisé par le rectangle 2 l'ensemble se composant d'un foyer disposé sous une chaudière, entouré par une chambre dite tour à feu. Le foyer est relié à un conduit 3 d'alimentation en combustible sur lequel est disposé un robinet de réglage 4, l'air consommé dans le foyer étant symbolisé par les flèches 5. Le tour à feu débouche dans une cheminée 6 d'évacuation des gaz brûlés, sur laquelle sont prévus des moyens pour ajuster le débit d'évacuation à un volume prédéterminé en fonction du réglage de l'alimentation en combustible effectuée avec le robinet 4, cette valeur ayant été déterminée par une série d'essais, comme étant celle permettant d'obtenir le maximum de chaleur avec ce réglage du robinet 4. Le dispositif de mesure de débit 7 installé dans la cheminée comporte un diaphragme 8 et deux prises de pression 9 et 10 installées respectivement à l'amont et à l'aval du diaphragme, la différence entre les pressions respectives à ces prises reflétant de façon bien connue le débit à mesurer. Un dispositif antigiratoire 11 est disposé en amont de ce dispositif de mesure, afin de reconditionner l'écoulement des gaz avant la mesure. Ce dispositif est formé ici par trois plaques disposées chacune suivant un diamètre et réparties angulairement de façon régulière, c'est-à-dire qu'en section transversale, ce dispositif a la forme d'une étoile régulière à six branches étroites. Une turbo-machine 12 est disposée à la sortie de la cheminée pour forcer l'écoulement, notamment pour vaincre la perte de charge introduite par le diaphragme 8, le réglage de débit s'effectuant grâce au volet 13, qui permet de faire varier le point de fonctionnement de la turbo-machine. En fonctionnement normal, on effectue le réglage désiré sur le robinet 4. En fonction de ce réglage, on sait quel est le débit des gaz brûlés qu'il faut obtenir, et on règle celui-ci grâce au volet 13 à l'aide du dispositif de mesure 7. Dans un mode de réalisation plus simple que celui illustré, l'installation est pilotée manuellement le robinet 4 est gradué et les prises de pression situées de part et d'autre du diaphragme font partie d'un manomètre différentiel, dont on cherche à obtenir avec le volet 13 l'indication qui a été prédéterminée comme étant celle correspondant au rendement optimal du foyer. Le mode de réalisation illustré est plus élaboré, il suffit de régler le robinet 4, le réglage du débit d'évacuation des gaz brûlés se fait automatiquement grâce à des moyens de régulation. Ces moyens de régulation comportent une unité de calcul numérique 14 reliée au dispositif de mesure 7, à un dispositif de mesure 15 de la pression régnant dans le conduit d'alimentation 3, et à une commande électrique 16 du volet 13. Dans ce mode de réalisation, les dispositifs de mesure 7 et 15 comportent chacun un convertisseur, respectivement 17 et 18, relié aux prises de pression et délivrant un signal transmis à l'unité 14 par un conduit électrique. L'unité 14 mémorise les données nécessaires pour retrouver quelle devrait être la valeur de pression fournie par le dispositif 7, compte tenu de la pression fournie par le dispositif 15, compare alors la valeur réellement fournie à celle qu'elle attend, et agit en conséquence sur la commande 16, si nécessaire. Par mesure de sécurité, les moyens 16 placent spontanément le volet 13 dans une position parallèle à la direction générale de la cheminée 6 en cas de coupure d'électricité, de façon que la cheminée puisse être utilisée par tirage naturel. En fonction des circonstances, les moyens numériques de la régulation peuvent être remplacés par des moyens analogiques ; et on peut aussi simplifier l'installation en affichant simplement comme consigne la valeur de débit des gaz brûlés à obtenir, au lieu de la déterminer à partir d'une mesure de pression dans la conduite 3. Dans le mode de réalisation illustré, le moyen pour faire varier le débit dans la cheminée est un volet placé à l'amont des dispositifs 7 et 11, mais si cela s'avère plus pratique, il peut être disposé à l'aval du dispositif 7 ; et suivant les cas, on peut utiliser d'autres moyens, par exemple, en faisant varier le régime de la turbo-machine, ou en utilisant le diaphragme 8, comme on l'expliquera un peu plus loin. On observera qu'à l'installation illustrée, préexistait une installation qui fonctionnait classiquement grâce à une cheminée 19 à tirage naturel, et sur laquelle les modifications effectuées ont été essentiellement d'implanter dans la cheminée 19 un tubage réalisant une cheminée de plus petit diamètre équipée des moyens pour faire varier le débit d'évacuation des gaz qui viennent d'être décrits. Comme on le voit sur la figure 2, la cheminée 6 est un conduit à section circulaire, et le diaphragme 8 est un disque présentant une ouverture 20 en son centre, articulé par des tourillons 21 et 22 sur le conduit suivant un diamètre, de façon étanche, le tourillon 22 se poursuivant à ltextérieur où il porte un pignon 23. Dans la position illustrée, le diaphragme est disposé transversalement au conduit et le flux de gaz brûlés doit passer par la section libre centrale 20 et la section libre annulaire 24, de telle sorte qu'entre l'amont et l'aval est créee la différence de pression qui permet de déduire le débit s'écoulant dans la cheminée 6. En revanche, si l'on fait pivoter le diaphragme pour l'orienter parallèlement à la direction générale de la cheminée, il opposera une résistance minime à l'écoulement du flux de gaz brûlés, de telle sorte qu'il sera possible de faire fonctionner la cheminée en tirage naturel en cas de besoin (coupure d'électricité, panne de la turbo machine, ...). La figure 3 montre une variante de réalisation où le diaphragme n'est plus une plaque articulée sur le conduit, mais un ensemble 8A disposé transversalement à la cheminée et comportant des lamelles mobiles 25 délimitant en son centre une ouverture 26 de diamètre réglable par le pignon 27, à la façon bien connue des diaphragmes pour appareils photographiques. On observera que dans les deux modes des réalisation qui viennent d'être décrits, le diaphragme est adapté à faire varier la section qu'il obture dans le conduit, afin d'admettre une position de travail où il permet la mesure du débit et une position de repos où la section qu'il obture est minimisée. De tels diaphragmes sont utilisables dans toutes sortes de conduits où l'on souhaite réduire les conséquences de la perte de charge introduite par le diaphragme, et de ce fait, ces diaphragmes forment un aspect séparé de l'invention, indépendant de l'installation de distillation. Dans une version simplifiée, on prévoit une simple commande manuelle pour déplacer le diaphragme entre les positions de repos et de travail, mais le mode de réalisation illustré comporte des moyens électriques 28 prévus à cet effet, et ceux-ci sont tels qu'en l'absence d'électricité le diaphragme prend automatiquement la position de repos. On a utilisé pour réaliser ces moyens un électro-aimant rappelé par ressort, dont la tige forme une crémaillère coopérant avec le pignon 23, le diaphragme étant en position de repos quand le ressort rappelle la tige de l'électro-aimant, tandis que quand ce dernier est sous tension, le diaphragme est en position de travail. Par ailleurs, on observera qu'en faisant varier la section qu'obture le diaphragme dans le conduit, on peut faire varier le débit qui s'y écoule et qu'on peut donc, comme indiqué précédemment, utiliser le diaphragme pour faire varier le débit des gaz brûlés évacués par la cheminée 6, notamment quand la plage des variations de débit est faible. Bien entendu, l'invention ne se limite pas aux exemples de réalisation décrits et représentés sur les figures, mais enveloppe au contraire toutes les variantes que l'homme du métier pourra déterminer. REVENDICATIONS 1. Dispositif de mesure de débit dans un conduit (6) comportant un diaphragme et deux prises de pression (9, 10) respectivement à l'amont et à l'aval du diaphragme, la différence entre les pressions respectives à ces prises reflétant le débit à mesurer, caractérisé en ce que ledit diaphragme (8, 8A) est adapté à faire varier la section qu'il obture dans le conduit, afin d'admettre une position de travail où il permet la mesure de débit et une position de repos où la section qu'il obture est minimisée. 2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que ledit diaphragme est une plaque (8) articulée sur le conduit (6) destinée à être disposée transversalement au conduit dans ladite position de travail et à etre orientée parallèlement à la direction générale du conduit dans ladite position de repos. 3. Dispositif selon la revendication 2 caractérisé en ce que ledit conduit (6) est à section circulaire, et en ce que ledit diaphragme (8) est un disque présentant une ouverture circulaire (20) en son centre, articulé sur le conduit suivant un diamètre. 4. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que ledit diaphragme (8A) est disposé transversalement au conduit (6) et comporte des lamelles mobiles (25) délimitant en son centre une ouverture (26) de dimensions réglables. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens électriques (16) de commande du diaphragme, adaptés à lui faire prendre ladite position de repos en l'absence d'électricité. 6. Dispositif selon la revendication 5 caractérisé en ce que lesdits moyens électriques de commande du diaphragme comportent un électro-aimant rappelé par ressort dans une position où le diaphragme est en position de repos, et adoptent sous tension une position où le diaphragme est en position de travail. 7. Installation de distillation du genre alambic charentais, comportant un foyer disposé sous une chaudière entourée par une chambre dite tour à feu débouchant dans une cheminée d'évacuation des gaz brûlés (6), caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens pour ajuster le débit d'évacuation des gaz brûlés à une valeur prédéterminée en fonction du réglage de l'alimentation en combustible du foyer, ces moyens comportant un dispositif (7) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 pour mesurer le débit des gaz brûlés dans la cheminée, ainsi qu'une turbo-machine (12) pour forcer l'extraction des gaz. 8. Installation selon la revendication 6 caractérisée en ce que ladite cheminée (6) est un tubage réalisé dans une cheminée (19) de plus grand diamètre préexistante. 9. Installation selon l'une quelconque des revendications 7 ou 8 caractérisée en ce que lesdits moyens pour aJuster le débit d'évacuation des gaz brûlés comportent un volet (13) disposé dans la cheminée (6) pour faire varier le débit d'évacuation. 10. Installation selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisée en ce que lesdits moyens pour ajuster le débit d'évacuation des gaz brûlés comportent des moyens de régulation (14) reliés : au dispositif (7) de mesure du débit des gaz dans la cheminée, à un dispositif (15) de mesure de pression dans un conduit d'alimentation en combustible du foyer, et à des moyens (16, 13) pour faire varier le débit dans la cheminée ; ces moyens de régulation comportant des moyens pour déduire ladite valeur prédéterminée de la pression d'alimentation en combustible, et des moyens pour comparer le débit des gaz dans la cheminée à cette valeur prédéterminée, et pour agir en conséquence sur les moyens pour faire varier le débit dans la cheminée.