Brevet FR2685770A1 — publié le 19930702

i 1 2685770 L'invention concerne un dispositif de mesure de températures élevées avec un pyromètre à radiation, en particulier pour des foyers chargés de particules en suspension en rejets de combustion, avec un tube de mesure en matériau à résistance à la chaleur élevée, comme une céramique, disposé coaxialement à la direction de mesure du pyromètre à radiation, qui est tourné par son extrémité ouverte vers le pyromètre à radiation, est guidé à travers la paroi de la chambre de mesure et dont l'extrémité fermée se trouve dans la chambre de mesure, l'épaisseur de paroi et le matériau du tube de mesure étant choisis de manière à pouvoir mesurer sur le côté interne de son extrémité fermée une température correspondant à celle dans la chambre de mesure. Un dispositif de mesure de ce type est connu par DE-U- 76.26 465. Un but de 1 'invention est de créer un dispositif de mesure qui répond aux rayons thermiques, qui est donc équipé d'un pyromètre à radiation, et qui, du fait de sa construction, est indépendant du type de combustible ou des produits de combustion qui sont présents dans la chambre de mesure La connaissance précise des températures est nécessaire, pour des raisons de techniques opératoires, pour le réglage des paramètres de combustion et pour des buts de sécurité, en particulier pour la protection de la maçonnerie de la chambre de combustion. Jusqu'à présent, on a utilisé pour la mesure des températures des thermoéléments en platine-rhodium/platine Ce type de thermoéléments ne convient cependant que pour des températures allant au plus jusqu'à 1 750 OC Les thermoéléments utilisés étaient en outre endommagés mécaniquement par des cendres fluides qui s'écoulaient De ce fait, dans les cas extrêmes, leur durée de vie se limitait à quelques heures. On a également déjà effectué des tentatives avec des pyromètres à radiation Au moyen d'un pyromètre, la mesure directe des températures est effectuée par le rayonnement de la source thermique, par exemple dans le volume intérieur d'une chambre de combustion De telles chambres de combustion sont cependant souvent fortement encrassées par des particules solides telles que des rejets de combustion, du charbon ou des cendres, de sorte que le rayonnement est altéré et que la mesure par le pyromètre est faussée On arrive aussi souvent dans ce cas à de fortes variations des résultats de mesure, par exemple quand une chambre de combustion est chauffée par intermittence par des brûleurs Pendant les phases de chauffage, la production de rejets de combustion est alors plus élevée que pendant les pauses pendant lesquelles les brûleurs sont coupés. Le but à atteindre doit en conséquence être vu dans ce cas dans la création d'un dispositif de mesure pour les températures les plus élevées jusqu'à au moins 2 000 O C qui permette une mesure avec une précision suffisante également dans le cas de surpressions, en particulier jusqu'à 20 bar. Pour atteindre ce but, on propose conformément à l'invention que le tube de mesure soit entouré, dans l'ouverture de passage de la paroi de la chambre de mesure, par des tubes de support ouverts des deux côtés et les extrémités ouvertes du tube de mesure et des tubes de support débouchent dans le volume intérieur d'un boîtier en forme de pot alimenté en agent de refroidissement, qui est obturé par un verre-regard disposé entre le pyromètre à radiation et le tube de mesure et qui présente sur son bord des moyens de fixation à la paroi de la chambre de mesure. Un tel dispositif de mesure de températures élevées atteint le but fixé car la mesure au moyen des pyromètres à radiation est alors effectuée indirectement par la mesure de la température au côté interne du tube de mesure o ne se produit pas une charge par des particules en suspension dans la chambre de mesure et, de ce fait, on évite des altérations des résultats de mesure La température mesurée au côté interne de l'extrémité interne du tube de mesure ne doit pas être absolument la même que celle qui règne dans la chambre de mesure Cependant, un calibrage du tube de mesure doit permettre de déduire la température dans la chambre de mesure à partir de la température mesurée A cet effet, les paramètres épaisseur de paroi et matériau du tube de mesure jouent le rôle déterminant C'est ainsi que le couvercle qui obture l'extrémité du tube de mesure se trouvant dans la chambre de mesure peut être constitué du même matériau que le tube de mesure, par exemple une céramique Il est cependant également possible d'utiliser un autre matériau Celui-ci doit cependant être tel qu'il résiste à la température élevée dans la chambre de mesure sans fondre et prend la température régnant dans la chambre de mesure en un temps court après y avoir été disposé Afin de protéger le pyromètre à radiation du rayonnement thermique, un verre-regard refroidi est disposé entre le pyromètre à radiation et le tube de mesure. L'introduction du tube de mesure dans l'ouverture de passage de la paroi de la chambre de mesure est facilitée et une extraction de la même manière sans endommagement est rendue possible quand le tube de mesure est entouré de tubes de support Les tubes ouverts aux deux extrémités, de préférence en céramique, s'étendent à axes parallèles au tube de mesure dans l'ouverture de passage de la paroi de la chambre de mesure et sont en contact linéaire avec lui De ce fait, une introduction et une extraction du tube de mesure sont facilitées et un grippage ou un coincement, avec le risque d'un éclatement de morceaux de paroi est évité lors de l'échange du tube de mesure On peut également faire dériver de l'air de refroidissement, qui protège le verre-regard d'une surchauffe, à travers les tubes de support, de sorte qu'un agent de refroidissement frais peut s'écouler vers l'arrière du verre-regard. L'extrémité ouverte du tube de mesure débouche dans un volume alimenté en agent de refroidissement qui est obturé, du côté opposé à l'extrémité ouverte du tube de mesure, par le verre- regard De cette manière, on obtient une forme de construction compacte, les tubes de support débouchant également dans ce volume alimenté en agent de refroidissement Le verre-regard peut alors, comme dans la réalisation représentée au dessin, former le fond d'un boîtier en forme de pot qui renferme la chambre de refroidissement et qui permet à son bord une fixation à la paroi de la chambre de mesure Par un couvercle non représenté, qui présente des ouvertures pour la traversée du tube de mesure et des tubes de support, on pourrait former un boîtier en forme de pot fermé qui pourrait encore présenter des moyens pour le bridage ou la fixation du pyromètre à radiation. Selon une forme de réalisation préférée du dispositif de mesure conforme à l'invention, les tubes de support ont une longueur qui est inférieure à l'épaisseur de l'une des couches qui forment la paroi de la chambre de mesure Les tubes de support s'étendent alors seulement le long de cette couche de paroi On empêche ainsi que, dans le cas d'une dilatation thermique différente des couches de la paroi, il se produise des contraintes dans les tubes de support, qui pourraient conduire à leur rupture. De préférence, le tube de mesure et les tubes de support sont collés ensemble. Le dispositif de mesure conforme à l'invention a les avantages suivants il permet une mesure jusqu'aux températures les plus élevées; cette température n'est limitée que par les propriétés du matériau du tube de mesure et par la plage de mise en oeuvre des pyromètres à radiation, qui atteint des températures allant jusqu'à 3 0000 C, on peut également effectuer une mesure dans des installations sous pression, il est largement sans usure, sa durée de vie est limitée par celle du tube de mesure, sa construction est compacte, le montage et le démontage peuvent être effectués simplement, sans qu'un échange amène des endommagements du tube de mesure ou de la paroi de la chambre de mesure. L'invention sera bien comprise à la lecture de la description suivante d'un exemple de réalisation d'un dispositif de mesure de hautes températures conforme à l'invention, en référence au dessin annexé dans lequel: la figure 1 est, en représentation de principe, une vue en élévation latérale et coupe longitudinale et la figure 2 représente la disposition du tube de mesure entouré de tubes de support. Le dispositif de mesure de températures élevées comprend un pyromètre à radiation 1 qui est disposé coaxialement à un tube de mesure 2, qui est par exemple en céramique Le tube de mesure 2 est glissé dans une ouverture d'une paroi formée des couches 4 et 5 et qui délimitent une chambre de mesure 8 Le tube de mesure 2 est fermé à son extrémité 2 a faisant saillie dans la chambre de mesure 8, alors que son extrémité opposée 2 b, qui se trouve à l'extérieur de la chambre de mesure 8, est ouverte L'oeil de mesure du pyromètre à radiation 1 est donc dirigé vers le côté interne de l'extrémité fermée 2 a du tube de mesure 2, à travers l'extrémité ouverte 2 b de celui-ci Le pyromètre prend, après un temps court, la température régnant à l'intérieur de la chambre de mesure 8, ou une température inférieure qui permet cependant de déduire la température dans la chambre de mesure 8. Dans l'ouverture de passage, le tube de mesure 2 est entouré, sur tout ou partie de sa périphérie, par deux tubes de support 7 ou plus On a représenté, à la figure 2, deux tubes de support 7 en trait plein et quatre en trait mixte Le nombre des tubes de support 7 est choisi librement et doit être au moins égal à deux pour atteindre le but qui leur est attribué et qui a été expliqué précédemment Pour une manipulation plus simple, le tube de mesure 2 et les tubes de support 7 peuvent être collés entre eux Les tubes de support 7 sont ouverts aux deux extrémités et permettent ainsi le passage d'un agent de refroidissement depuis le volume 12 alimenté en agent de refroidissement d'un boîtier 11 en forme de pot Le boîtier 11 est bridé sur la couche de paroi externe 4 de la chambre de mesure 8 Le fond du boîtier 11 forme un verre-regard 9 brisé qui est monté entre le pyromètre à radiation 1 et le tube de mesure 2 et qui les sépare spatialement mais pas optiquement. De préférence, la longueur 1 des tubes de support est inférieure à l'épaisseur d de la couche externe 4 de la paroi de la chambre de mesure 8 De l'air de refroidissement est alimenté, par l'intermédiaire d'une valve 3, dans le volume 12 intérieur du boîtier 11 et protège en particulier le verre- regard 9 d'une surchauffe La température respective du verre- regard 9 peut être contrôlée au moyen d'une sonde 6 L'agent de refroidissement alimenté dans le volume 12 peut ensuite, comme on l'a déjà indiqué, arriver à l'intérieur de la chambre de mesure 8 par les tubes de support ouverts 7, grâce à quoi on assure une amenée permanente d'agent de refroidissement frais dans la chambre de mesure 8 Quand les tubes de support 7 manquent ou sont fermés, l'échappement d'agent de refroidissement réchauffé hors du volume 12 pourrait également être effectué par une valve de surpression ou une conduite de retour dans la paroi du boîtier 11. REVENDICATIONS 1 Dispositif de mesure de températures élevées avec un pyromètre à radiation, en particulier des foyers chargés de particules en suspension en rejets de combustion, avec un tube de mesure en matériau à résistance à la chaleur élevée, comme une céramique, disposé coaxialement à la direction de mesure du pyromètre à radiation, qui est tourné par son extrémité ouverte vers le pyromètre à radiation, est guidé à travers la paroi de la chambre de mesure et dont l'extrémité fermée se trouve dans la chambre de mesure, l'épaisseur de paroi et le matériau du tube de mesure étant choisis de manière à pouvoir mesurer sur le côté interne de son extrémité fermée une température correspondant à celle dans la chambre de mesure, caractérisé en ce que le tube de mesure ( 2) est entouré, dans l'ouverture de passage de la paroi ( 4, 5) de la chambre de mesure ( 8), par des tubes de support ( 7) ouverts des deux côtés et les extrémités ouvertes ( 2 b) du tube de mesure ( 2) et des tubes de support ( 7) débouchent dans le volume intérieur ( 12) d'un boîtier ( 11) en forme de pot alimenté en agent de refroidissement, qui est obturé par un verre-regard ( 9) disposé entre le pyromètre à radiation ( 1) et le tube de mesure ( 2) et qui présente sur son bord des moyens de fixation à la paroi de la chambre de mesure ( 8). 2 Dispositif de mesure selon la revendication 1, caractérisé en ce que les tubes de support ( 7) ont une longueur ( 1) qui est inférieure à l'épaisseur (d) de l'une ( 4) des couches ( 4, 5) qui forment la paroi de la chambre de mesure ( 8). 3 Dispositif de mesure selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le tube de mesure ( 2) et les tubes de support ( 7) sont collés ensemble.