Brevet FR2693136A1 — publié le 19940107

DISPOSITIF D'IMPLANTATION D'UN THERMOCOUPLE DANS UNE PAROI, ET LINGOTIERE DE COULEE CONTINUE EQUIPEE D'UN TEL DISPOSITIF La présente invention concerne la mesure de température d'une paroi, notamment d'une paroi de lingotière de coulée continue. Elle concerne plus particulièrement un dispositif d'implantation d'un thermocouple dans une paroi dont on veut déterminer la température. On connaît depuis longtemps les thermocouples dits chemisés dans lesquels la jonction soudée des deux fils du thermocouple est placée dans une chemise tubulaire de protection obturée à son extrémité. Dans ce cas, la température mesurée est en fait celle de la chemise, laquelle est placée dans le milieu dont on veut déterminer la température. I1 s'ensuit que les variations de la température dudit milieu sont effectivement perçues par le thermocouple avec un certain retard du à la présence de ladite chemise. Lorsque lesdites variations sont importantes et/ou rapides, et que l'on veut obtenir rapidement la température réelle du milieu, ces thermocouples chemisés ne sont donc pas adaptés. De plus il n'est pas toujours aisé d'assurer un bon contact de la chemise avec ledit milieu, ce qui perturbe encore plus la mesure. Par exemple, lorsque l'on veut mesurer la température de paroi d'une lingotière de coulée continue et utiliser cette mesure dans des circuits de régulation ou de contrôle de la coulée, ces thermocouples ne sont pas satisfaisants. Pour remédier à ce problème, il a déjà été proposé, par exemple dans le document FR 2558399, de réaliser la soudure chaude du thermocouple par brasage de l'extrémité d'un fil du thermocouple directement sur le métal constituant la paroi d'une lingotière. Toutefois, comme on veut mesurer la température en un point le plus proche possible de la surface de cette paroi qui se trouve au contact du métal coulé, la brasure est réalisée au fond d'un perçage réalisé dans cette paroi, sur son autre face. I1 est donc difficile de réaliser une bonne brasure. De plus, si la brasure est défectueuse, ou le fil détérioré, il est très difficile de réparer un tel agencement.Enfin, comme la surface de la paroi, du côté où est introduit le fil du thermocouple, est au contact de l'eau de refroidissement de la lingotière, ce fil passe dans un tube de protection dont l'étanchéité doit être assurée, et qui est à cette fin soudé sur la paroi autour de l'orifice du perçage. I1 s'ensuit que non seulement la réalisation de ce système est compliquée, mais aussi la maintenance pose de gros problèmes. L'invention a pour but de permettre la détermination de la température d'une paroi par des moyens fiables, dont la maintenance est aisée, et ayant un temps de réponse très faible. Avec ces objectifs en vue, l'invention a pour objet un dispositif d'implantation d'un thermocouple dans une paroi dont on veut déterminer la température, ledit thermocouple comportant deux conducteurs soudés à l'une de leurs extrémités, caractérisé en ce qu'il comporte une pastille en matériau de bonne conductibilité thermique, et un organe tubulaire d'appui de ladite pastille contre la paroi, au moins un des deux conducteurs étant brasé à son extrémité sur la pastille et passant dans ledit organe tubulaire. Grâce au dispositif selon l'invention, le retard de mesure est limité au maximum, du fait du très bon contact entre la pastille et la paroi, qui provoque un contact quasi direct de la soudure chaude du thermocouple avec cette paroi. De plus, il s'avère nécessaire de changer le thermocouple, il suffit de retirer simultanément l'ensemble constitué par la pastille, l'organe tubulaire et les conducteurs, et d'y substituer un ensemble de remplacement similaire. Selon des dispositions particulières de l'invention - l'organe tubulaire d'appui comporte un filetage destiné à coopérer avec un taraudage correspondant d'un orifice borgne de la paroi, pour appuyer ladite pastille au fond dudit orifice - la pastille est brasée à l'extrémité dudit organe tubulaire - les deux fils conducteurs du thermocouple sont brasés sur la pastille - un seul fil conducteur est brasé sur la pastille, le deuxième conducteur du thermocouple étant constitué par l'organe tubulaire - les fils conducteurs passent dans des perçages forés dans un manchon isolant placé dans l'organe tubulaire - l'extrémité du fil conducteur est inséré dans un trou débouchant réalisé dans la pastille, et brasé de manière étanche sur celle-ci. L'invention concerne aussi une lingotière de coulée continue comportant des parois internes qui délimitent l'espace de coulée, et des parois externes qui définissent avec les parois internes des canaux de circulation d'un fluide de refroidissement, les parois externes étant fixées sur les parois internes par des tirants d'assemblage, la lingotière étant caractérisée en ce qu'elle comporte un dispositif d'implantation d'un thermocouple, tel que décrit ci-dessus, dont l'organe tubulaire constitue l'un desdits tirants d'assemblage. Les avantages résultant de l'invention sont - un temps de réponse de la mesure négligeable - la possibilité d'implanter des thermocouples dans des parois de lingotières non prévues à cet effet, sans modification de celles-ci - une grande facilité de démontage et de remplacement des thermocouples - la possibilité d'implanter ceux-ci en grand nombre, et en de nombreux endroits, du fait du grand nombre des tirants d'assemblage utilisés sur les lingotières, avec la possibilité de changer aisément leur localisation. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront dans la description qui va être faite d'une lingotière de coulée continue équipée des thermocouples selon l'invention. On se reportera aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un dispositif d'implantation d'un thermocouple dans la paroi formant la grande face d'une lingotière - la figure 2 est une vue en coupe longitudinale d'une variante, dans le cas de l'implantation dans la petite face d'une lingotière - la figure 3 est une vue à l'échelle agrandie de l'extrémité du dispositif de la figure 1. Le dessin de la figure 1 représente une première variante d'un dispositif selon l'invention, implanté dans une lingotière de coulée continue. La lingotière comprend une paroi 1 par exemple en cuivre, à la surface de laquelle, du côté opposé au métal coulé, sont usinées des rainures 2 constituant des canaux de refroidissement. Classiquement, une chambre d'eau, représentée partiellement par sa paroi 3, plaquée contre la paroi 1 en cuivre et un couvercle 4 de chambre d'eau, constitue un collecteur pour l'eau circulant dans les rainures 2. L'ensemble est maintenu par des tirants d'assemblage. Le tirant 5 représenté constitue le dispositif d'implantation de thermocouple. Ce tirant 5 est formé d'une pièce tubulaire 6 pourvue à l'une des ces extrémités d'un filetage 7 vissé dans un insert 8 lui-même vissé à demeure dans un orifice 31 de la paroi 1. L'autre extrémité du tirant 5 comporte également un filetage 9 avec lequel vient en prise un écrou 10 qui s'appuie sur le couvercle 4 pour assurer le maintien de celui-ci et le placage de la chambre d'eau (3, 4) contre la paroi en cuivre 1. Un joint 11 est placé entre l'écrou 10 et le couvercle 4 pour assurer l'étanchéité de la chambre d'eau au niveau du passage des tirants 5. A son extrémité, mieux visible au dessin de la figure 3 du côté de la paroi 1, le tirant comporte un lamage 14 dans lequel est placée une pastille 12 en métal bon conducteur de la chaleur, et suffisamment malléable, tel que du cuivre. La pastille 12 est brasée en 13 sur le tirant pour rendre leur assemblage étanche. La pastille 12 déborde axialement du lamage 14, de manière que, même en cas de fort serrage du tirant, l'extrémité de celui-ci ne puisse venir au contact du fond de l'orifice de la paroi 1. Un manchon électriquement isolant 15, par exemple en porcelaine, est inséré dans un alésage 16 réalisé dans le tirant 5 du côté de son extrémité portant la pastille 12. L'extrémité 17 de ce manchon déborde de l'alésage 16 et pénètre dans un alésage borgne 18, de même diamètre, réalisé dans la pastille 12. Deux trous 19 de petit diamètre sont forés dans la pastille 12 dans le prolongement de deux perçages 20, parallèles à l'axe du tirant, réalisés dans le manchon 15. Deux fils 21, 22 du thermocouple passent dans les perçages 20 et leurs extrémités introduites dans les trous 19 de la pastille sont brasés, en 23 sur celle-ci. Les fils 21, 22 se prolongent à l'intérieur de la pièce tubulaire 6, en étant isolés électriquement, de manière classique, par une gaine isolante 24, et en sortent, à l'extrémité opposée à la pastille 12, en passant dans un presse-étoupe d'étanchéité 25. Le dessin de la figure 2 représente une variante du dispositif d'implantation, dans laquelle le corps tubulaire 6' ne sert pas de tirant d'assemblage. Outre la forme du corps tubulaire 6', cette seconde variante diffère essentiellement de la première par le fait que la pastille 12' comporte ici un seul perçage 26 dans lequel les extrémités des deux fils 21, 22 sont toutes deux introduites et brasées ensemble. Dans ce cas, un espace 27 est réservé entre l'extrémité du manchon isolant 15 et le fond de l'alésage borgne 28 de la pastille 12' pour permettre de rapprocher les extrémités des deux fils. L'invention n'est pas limitée aux exemples précédemment décrits. En particulier, on peut ne faire passer dans la pièce tubulaire qu'un seul fil du thermocouple et braser son extrémité sur la pastille, ladite pièce tubulaire constituant alors le second conducteur du thermocouple. Le dispositif selon l'invention est particulièrement avantageux pour l'implantation de thermocouple dans la paroi d'une lingotière de coulée continue, car il peut se substituer à tout tirant d'assemblage, sans modification des plaques de cuivre de ladite lingotière. De plus lors de sa mise en place par vissage dans ladite plaque de cuivre, la pastille est appliquée fortement contre le fond de l'orifice et, comme elle est suffisamment malléable, elle épouse les irrégularités de surface du fond, assurant ainsi un contact intime entre la brasure des fils et la plaque en cuivre dont on veut déterminer la température. REVENDICATIONS 1) Dispositif d'implantation d'un thermocouple dans une paroi (1) dont on veut déterminer la température, ledit thermocouple comportant deux conducteurs soudés (21, 22) à 1 'une de leurs extrémités, caractérisé en ce qu'il comporte une pastille (12) en matériau de bonne conductibilité thermique, et un organe tubulaire (6) d'appui de ladite pastille contre la paroi, au moins un des deux conducteurs étant brasé à son extrémité sur la pastille et passant dans ledit organe tubulaire. 2) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe tubulaire d'appui comporte un filetage (7) destiné à coopérer avec un taraudage correspondant d'un orifice borgne (31) de la paroi, pour appuyer ladite pastille au fond dudit orifice. 3) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pastille (12) est brasée à l'extrémité dudit organe tubulaire. 4) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux fils conducteurs (21,22) du thermocouple sont brasés sur la pastille. 5) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que un seul fil conducteur est brasé sur la pastille, le deuxième conducteur du thermocouple étant constitué par 1' organe tubulaire. 6) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les fils conducteurs passent dans des perçages (20) forés dans un manchon (15) isolant placé dans l'organe tubulaire. 7) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'extrémité du fil conducteur est inséré dans un trou (19, 26) débouchant réalisé dans la pastille, et brasé de manière étanche sur celle-ci. 8) Lingotière de coulée continue comportant des parois (1) internes qui délimitent l'espace de coulée, et des parois externes (3, 4) qui définissent avec les parois internes (3, 4) des canaux (2) de circulation d'un fluide de refroidissement, les parois externes étant fixées sur les parois internes par des tirants (5) d'assemblage, caractérisée en ce qu'elle comporte un dispositif selon l'une des revendications précédentes, dont l'organe tubulaire (6) constitue l'un desdits tirants d'assemblage.