Brevet FR2762909A1 — publié le 19981106

Appareil de mesure de pression différentielle La présente invention porte sur un appareil de pression différentielle comportant un bloc capteur pour la détermination de la pression différentielle entre une première conduite qui relie un premier orifice de fluide au bloc capteur et une deuxième conduite qui relie un deuxième orifice de fluide au bloc capteur, un dispositif de réglage de zéro pour l'ajustement du zéro de l'appareil de mesure de pression différentielle, une dérivation reliant entre elles la première conduite et la deuxième 0o conduite, une vanne qui est faite pour, dans une position, ouvrir la dérivation et fermer les conduites et, dans une autre position, pour fermer la dérivation et ouvrir les conduites, et un bloc de sortie qui envoie la pression différentielle mesurée au moyen du bloc capteur à un poste de surveillance et de mesure éloigné par une liaison de communication comportant ce poste. De tels appareils de mesure de pression différentielle sont employés pour la mesure de débits de conduites ou pour la mesure de niveaux dans des réservoirs et sont connus par exemple par la société Foxboro par sa série 863 DP. Cet appareil de mesure de pression différentielle présente, en plus d'un bloc de mesure, un bloc de raccordement qui présente une dérivation, pouvant être mise en circuit au moyen d'une vanne, entre une conduite reliée à un orifice haute pression et une conduite reliée à un orifice basse pression. Cette dérivation est généralement mise en circuit ou ouverte par manoeuvre de la vanne pour le réglage du zéro de l'appareil de mesure de pression différentielle, et en même temps, les conduites allant aux orifices haute pression et basse pression sont fermées. Pour le fonctionnement, on ferme la conduite de dérivation et ouvre les conduites allant aux orifices haute pression et basse pression au moyen de la vanne pour ne pas entraver le fonctionnement de l'appareil de mesure de pression différentielle. Il faut pour cela contrôler la position de la vanne et, par là, la position ouverte ou fermée de la dérivation. Ce contrôle était effectué jusqu'ici par un examen visuel sur place sur l'appareil de mesure de pression différentielle, lequel est laborieux et coûteux. On connait par le WO 95/24625 un bloc de raccordement avec lequel deux dispositifs d'obturation et deux conduits sont réalisés à l'épreuve des fausses manoeuvres. La sécurité se rapporte à une surcharge unilatérale possible du transducteur de mesure de pression différentielle. A la différence de l'appareil de mesure de pression différentielle de l'espèce considérée, il n'est cependant pas prévu de dérivation pouvant être fermée au moyen d'un robinet d'isolement pour le réglage du zéro. En outre, en particulier pour la mesure de niveaux, sont aussi utilisés actuellement sur place de nombreux appareils mécaniques de mesure de pression différentielle ayant un indicateur directement sur l'appareil de mesure. Un tel appareil de mesure de pression différentielle est présenté par exemple par les fiches techniques PM 07.05 et AM 09.11 de la société WIKA. L'appareil de mesure de pression qui y est présenté (type 1S 732.51) comporte un élément de mesure mécanique et une indication directe par aiguille et cadran. Comme options sont prévus un dispositif de correction de zéro et une vanne d'égalisation de pression. La vanne d'égalisation de pression associée (AM 09.11, page 3) peut être réalisée sous forme simple ou triple. La manoeuvre des vannes se fait par rotation de la manette de la vanne à tige. Pour une vanne triple, cela signifie qu'il faut tourner trois fois une tige en respectant l'ordre. Pour simplifier la manoeuvre de la vanne, on connaît également des vannes à un seul levier comme en montrent les copies des fiches techniques "Robinet d'inversion" de la fabrique de robinetterie F. Schneider ou "Robinet à trois voies double à basse pression" de la société Hartmann & Braun AG. En tournant un robinet unique, on peut ouvrir ou fermer à la fois une dérivation et deux vannes d'arrêt pour le fluide. Le désir d'économies et d'une meilleure surveillance à la fois des appareils de mesure et des fluides à surveiller a conduit de plus en plus à la création de nouveaux appareils qui permettent l'interrogation à distance de la pression différentielle déterminée par l'appareil de mesure de celle- ci, par exemple depuis un poste de télésurveillance éloigné du réservoir surveillé. L'appareil de mesure de pression différentielle de l'espèce considérée mentionné au début de la société Foxboro permet cela. Dans de nombreux domaines d'emploi des appareils de mesure de pression différentielle, il faut, pour des raisons de sécurité (par exemple dans les hôpitaux) ou pour des raisons de gestion, faire à temps une nouvelle commande du fluide se trouvant dans le réservoir surveillé par l'appareil de mesure de pression différentielle afin d'en garantir un approvisionnement sûr en fluide. Dans ces cas, l'interrogation à distance du niveau de remplissage du réservoir surveillé ou au moins de la limite du niveau de remplissage du réservoir correspondant à une valeur minimale est nécessaire. Le problème à la base de l'invention était de perfectionner un appareil de mesure de pression différentielle du type indiqué au début, de façon à permettre une surveillance simple de la position, ouverte ou fermée, de la dérivation. Ce problème est résolu par le fait qu'il est prévu un capteur de position qui saisit la position de la vanne et ainsi l'état ouvert ou fermé de la dérivation ainsi que des conduites, ce capteur de position étant relié au bloc de sortie, ce qui permet une interrogation à distance de la position de la vanne. L'invention est basée sur le fait que, en prévoyant un capteur de position détectant la position de la vanne et un bloc de sortie relié à ce capteur, on peut réaliser de façon simple une télésurveillance de la position ouverte ou fermée de la dérivation, sans donc nécessité d'un examen sur place. Pour ne pas nuire à la possibilité de réglage de la vanne, le capteur de position, selon une forme de réalisation de l'invention, fonctionne sans contact. Par exemple, le capteur de position est constitué pour cela d'un élément de déclenchement accouplé à la vanne et d'un bloc de détection monté fixe. En particulier, l'élément de déclenchement est pourvu d'un aimant permanent et le bloc de détection envoie des signaux au bloc de sortie en fonction du champ magnétique de cet aimant permanent. Le bloc de détection présente pour cela un interrupteur à lame souple. Selon une autre forme de réalisation, le bloc de détection est relié au bloc de sortie par l'intermédiaire d'un microprocesseur. Cela a comme avantage que les différents signaux du bloc de détection, du bloc capteur et du dispositif de réglage de zéro peuvent être combinés de façon simple, selon une relation définissable, en un signal caractérisant l'état de l'appareil de mesure de pression différentielle. Le bloc de sortie ou le microprocesseur reçoit du bloc de détection de préférence un signal binaire représentant la position de la vanne. Ce signal peut ainsi avantageusement être traité directement par le processeur ou encore transmis directement du bloc de sortie à un poste de télésurveillance. Selon une forme de réalisation de l'invention, la vanne est manoeuvrée au moyen d'une poignée, cette poignée, en particulier, pouvant être bloquée mécaniquement dans la position correspondant au fonctionnement normal. Cela empêche une manoeuvre non voulue de la poignée et ainsi de la vanne accouplée à celle-ci. En outre, la poignée de la vanne peut être scellée/plombée dans la position correspondant au fonctionnement normal. L'appareil de mesure de pression différentielle est de préférence en deux parties et formé d'un bloc de mesure comprenant le bloc capteur et le bloc de détection et d'un bloc de raccordement comprenant la vanne avec sa poignée, l'élément de déclenchement et la dérivation. Cette construction modulaire permet de manière particulièrement avantageuse l'interchangeabilité pour les travaux d'entretien et de réparation. Pour assurer un rendement élevé du capteur de position, l'élément de déclenchement est en forme de secteur circulaire et monté tournant autour d'un axe. Le boîtier du bloc de mesure présente en outre un évidement adapté à l'élément de déclenchement. Cela permet de placer l'aimant permanent et le bloc de détection à faible distance l'un de l'autre. Le bloc de mesure et le bloc de raccordement sont assemblés de manière démontable. Cela permet d'exécuter simplement et rapidement sur place des travaux de remplacement ou de réparation. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortent de la description d'une forme de réalisation illustrée par les dessins, sur lesquels: la fig. 1 est une vue schématique d'un appareil de mesure de pression différentielle selon une forme de réalisation de l'invention avec dérivation ouverte, et la fig. 2 est une représentation schématique de l'appareil de mesure de pression différentielle de la fig. 1 avec dérivation fermée. La fig. 1 montre, en une représentation schématique, un appareil de mesure de pression différentielle 10 selon l'invention avec une conduite de dérivation 12 ouverte, et la fig. 2 avec cette conduite fermée. L'appareil de mesure de pression différentielle 10 est constitué d'un bloc de mesure 14 et d'un bloc de raccordement 18 joint de façon démontable 1S à celui-ci par des vis 16. Le bloc de raccordement 18 présente un orifice haute pression 20, un orifice basse pression 22, un orifice 24 pour le bloc de mesure 14 associé à l'orifice haute pression 20 et un autre orifice 26 pour le bloc de mesure 14 associé à l'orifice basse pression 22. Les orifices sont raccordés par exemple au côté supérieur et au côté inférieur d'un réservoir pour la surveillance de la provision de fluide contenue dans celui-ci. Une première conduite 28 relie l'orifice 24 pour le bloc de mesure 14 à l'orifice haute pression 20, une deuxième conduite 30 relie l'orifice 26 pour le bloc de mesure 14 à l'orifice basse pression 22, et la conduite de dérivation 12 relie entre eux les orifices 24 et 26. La conduite 12 part des conduites 28 et 30 et forme une dérivation entre les orifices 20 et 22. Une vanne 33 manoeuvrée au moyen d'une poignée 32 coopère avec les conduites 28, 30 et la conduite de dérivation 12 de façon telle que, lorsque la dérivation 12 est ouverte, la conduite 28 est coupée vers l'orifice haute pression 20 et la conduite 30 coupée vers l'orifice basse pression 22 (fig. 1) et, lorsque la dérivation 12 est fermée, la conduite 28 est ouverte vers l'orifice haute pression 20 et la conduite 30 ouverte vers l'orifice basse pression 22 (fig. 2). La première position citée de la vanne forme le fonctionnement en dérivation de l'appareil de mesure de pression différentielle 10 et la deuxième position citée de la vanne forme le fonctionnement normal de celui-ci. Une prise 31 prévue en plus dans le bloc de raccordement 18 permet d'indiquer avec ou sans transducteur la pression statique de fluide qui s'établit. La pression statique de fluide est souvent déterminée en plus pour le contrôle de la sécurité. En outre, la pression statique de fluide peut servir au contrôle de la vraisemblance de la pression différentielle mesurée ou à la correction de l'influence statique de pression du bloc capteur 34. Une combinaison nécessaire pour cela de la pression statique et de la pression différentielle peut être faite aussi bien dans le système conducteur que dans le processeur 46 du bloc de mesure 14. Le bloc de mesure 14 est pourvu d'un bloc capteur 34 pour la détermination de la pression différentielle qui s'établit par l'orifice haute pression 20 et l'orifice basse pression 22 ainsi que d'orifices associés aux orifices 24 et 26 du bloc de raccordement 18. Pour des raisons de clarté, les orifices 24 et 26 associés du bloc de mesure 14 et du bloc de raccordement 18 sont désignés par le même chiffre repère. Une conduite 36 relie l'orifice 24 (haute pression) au bloc capteur 34 et une conduite 38 relie l'orifice 26 (basse pression) à celui-ci. Le bloc de mesure 14 présente en outre un dispositif de réglage de zéro 40 à commande manuelle pour l'ajustement du zéro du bloc capteur 34, un capteur de position 42 pour la détermination de la position de la vanne 33 et ainsi de l'état ouvert de la dérivation 12 et des conduites 28 et 30, un bloc de sortie 44 et un microprocesseur 46. Le microprocesseur 46 est relié au dispositif de réglage de zéro 40, au capteur de position 42, au bloc capteur 34 et au bloc de sortie 44 par des lignes de signaux 48. Le bloc de sortie 44 est lui-même relié à un poste de télésurveillance par des lignes 50 par lesquelles la télétransmission de la pression différentielle mesurée se fait au moyen de signaux électriques unitaires. Comme il est habituel avec les appareils à deux fils, les deux lignes 50 sont utilisées à la fois pour la transmission du signal électrique relatif à la pression différentielle et pour l'alimentation en courant de l'appareil de mesure de pression différentielle 10. Dans le boîtier 52 du bloc de mesure 14 se trouve un évidement en forme de segment de cercle 53 qui est adapté à la forme d'un élément de déclenchement 54 accouplé à la poignée 32 de la vanne. L'élément de déclenchement 54 constitue une partie du capteur de position 42, qui est en deux parties et dont l'autre partie est formée par un bloc de détection 56 monté fixe dans le bloc de mesure 14. Un aimant permanent 58 est monté dans l'élément de déclenchement 54 de façon à être relativement éloigné du bloc de détection 56 lors du fonctionnement en dérivation et ainsi dans une position de la vanne (fig. 1) et relativement près du bloc de détection 56 lors du fonctionnement normal et ainsi dans l'autre position de la vanne (fig. 2). L'évidement 53 du boîtier 52 simplifie le montage et assure une faible distance entre l'élément de déclenchement 54 et le bloc de détection 56. La manoeuvre de la poignée 32 de la vanne, de la vanne 33 accouplée à celle-ci et de l'élément de déclenchement 54 accouplé à celles-ci produit un mouvement de rotation d'environ 90 autour d'un axe 60. L'aimant permanent 58 monté dans l'élément de déclenchement 54 change de position par rapport au bloc de détection 56 monté fixe dans le bloc de mesure 14. La distance augmente ou diminue suivant le mouvement de rotation et la position initiale. Au bloc de détection 56 est intégré un interrupteur à lame souple 62. A l'approche de l'aimant permanent 58, cet interrupteur 62 se ferme. La dérivation se ferme (fonctionnement normal) (fig. 2). Lorsque l'aimant permanent 58 s'éloigne de l'interrupteur à lame souple 62, la dérivation 12 s'ouvre et les conduites 28 et 30 se ferment vers l'orifice haute pression 20 et l'orifice basse pression 22 (fonctionnement en dérivation) (fig. 1). En raison de sa liaison au bloc détecteur 56, le microprocesseur 46 détecte que la dérivation 12 est ouverte et communique cette information par le bloc de sortie 44 et les lignes 50 au poste de surveillance et de mesure éloigné. Il est prévu deux modes de transmission: Après une mise en service ou un réglage du zéro, a lieu une transmission en série de certaines données d'initialisation comme par exemple le numéro de l'appareil, le fluide et la position de la vanne, tandis que, en fonctionnement normal, est transmis un signal deux fils analogique connu compris entre 4 mA et 20 mA, qui indique la position fermée de la vanne. Pour donner un signal avertisseur en cas par exemple d'ouverture non désirée de la dérivation pendant le fonctionnement normal, il est émis un signal analogique de défaut ayant un courant de sortie inférieur à 3, 6 mA ou encore supérieur à 22,8 mA. L'indication d'un tel défaut est commandée par le microprocesseur 46. Pour mettre la vanne 33 dans sa position correspondant au fonctionnement normal au moyen de la poignée 32, on tourne celle-ci d'environ 90 dans le sens de la flèche A, et la poignée 32 et l'élément de déclenchement 54 font alors tourner la vanne 33 autour de l'axe 60. La fig. 2 montre l'appareil de mesure de pression différentielle 10 correspondant à la fig. 1 en fonctionnement normal, c'est-à-dire avec la dérivation 12 fermée et une liaison entre le bloc capteur 34 et l'orifice haute pression 20 par les conduites 28 et 36 et une autre liaison entre le bloc capteur 34 et l'orifice basse pression 22 par les conduites 30 et 38. L'aimant permanent 58 de l'élément de déclenchement 54 accouplé à la poignée 32 produit la fermeture de l'interrupteur à lame souple 62 monté dans le bloc de détection 56. Cette information est transmise du bloc de détection 56 au microprocesseur 46 par la ligne de signaux 48 et, dans le cas de la mise en service, envoyée pour la confirmation de la position correcte de la vanne au poste de surveillance au moyen du bloc de sortie 44 et des lignes 50. La vérification du zéro de la pression différentielle (par exemple après un nouveau remplissage du réservoir) est déclenchée par rotation de la poignée 32 dans le sens de la flèche B. Une autre forme de réalisation de l'invention contient un bloc détecteur 56 qui a deux interrupteurs à lame souple 62 dont un se ferme lors du fonctionnement normal et l'autre lors du fonctionnement en dérivation. Les positions de la poignée 32 et ainsi de la vanne 33 qui ne correspondent à aucune des deux positions peuvent ainsi être détectées par les interrupteurs à lame souple 62 comme positions intermédiaires interdites et être émises sous forme de signaux avertisseurs correspondants. Dans une autre forme de réalisation, comme élément de déclenchement 54 est employée une came qui, lors du fonctionnement normal, déclenche un micro-interrupteur monté dans le bloc de détection 56. De même, dans une autre réalisation, il est prévu d'employer deux tels micro-interrupteurs dont l'un est déclenché lors du fonctionnement normal et l'autre déclenché lors du fonctionnement en dérivation par une came jointe à la poignée 32. Selon une autre forme de réalisation, le capteur de position 42 est réalisé sous forme de capteur de déplacements à sortie continue. Un principe inductif est là particulièrement avantageux, l'élément de déclenchement 54 étant constitué de façon simple de l'aimant permanent 58 et le bloc de détection 56 constitué d'un noyau magnétique doux à bobines aux deux extrémités. Un tel capteur de déplacements est décrit par exemple dans la demande de brevet P 197 01 520.4 (Capteur magnétique de déplacements), à laquelle on renvoie intégralement. Dans une autre forme de réalisation de l'invention, il est prévu de bloquer mécaniquement et plomber la poignée 32 de la vanne dans la position correspondant au fonctionnement normal, par exemple de l'arrêter avec une vis et la protéger dans cette position contre les modifications par un plomb en fil. L'invention a pour caractéristique de permettre maintenant une télésurveillance complète d'un appareil de mesure de pression différentielle 10 en utilisant un capteur de position 42 à signaux de sortie binaires ou continus pour surveiller la poignée 32 et la vanne 33 accouplée à celle-ci pour l'ouverture et la fermeture de la dérivation 12. Ce mode de contrôle est particulièrement simple et efficace. Un avantage de l'invention est aussi la simplicité de la construction et la communication simple avec le poste de surveillance et de mesure. La transmission des données détectées par le microprocesseur peut aussi se faire de façon correspondante par un bus de champ purement numérique, une fréquence superposée au signal analogique comme dans le cas du protocole de communication de champ HART, ou un autre codage analogique des signalisations de défauts. REVENDICATIONS 1. Appareil de mesure de pression différentielle (10) comportant un bloc capteur (34) pour la détermination de la pression différentielle entre une première conduite (28, 36) qui relie un premier orifice de fluide (20) au bloc capteur (34) et une deuxième conduite (30, 38) qui relie un deuxième orifice de fluide (22) au bloc capteur (34), un dispositif de réglage de zéro (40) pour l'ajustement du zéro de l'appareil de mesure de pression différentielle (10), une dérivation (12) reliant entre elles la première conduite (28, 36) et la deuxième conduite (30, 38), une vanne (33) qui est faite pour, dans une position, ouvrir la dérivation (12) et fermer les conduites (28, 36; 30, 38) et, dans une autre position, pour fermer la dérivation (12) et ouvrir les conduites (28, 36; 30, 38), et un bloc de sortie (44) qui envoie la pression différentielle mesurée au moyen du bloc capteur (34) à un poste de surveillance et de mesure éloigné par une liaison de communication (50) comportant ce poste, caractérisé par le fait qu'il est prévu un capteur de position (42) qui saisit la position de la vanne (33) et ainsi l'état ouvert ou fermé de la dérivation (12) ainsi que des conduites (28, 36; 30, 38), ce capteur de position (42) étant relié au bloc de sortie (44), ce qui permet une interrogation à distance de la position de la vanne (32). 2. Appareil de mesure de pression différentielle selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le capteur de position (42) fonctionne sans contact. 3. Appareil de mesure de pression différentielle selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le capteur de position (42) est constitué d'un élément de déclenchement (54) accouplé à la vanne (33) et d'un bloc de détection (56) monté fixe. 4. Appareil de mesure de pression différentielle selon la revendication 3, caractérisé par le fait que l'élément de déclenchement (54) est pourvu d'un aimant permanent (58) et le bloc de détection (56) envoie des signaux au bloc de sortie (44) en fonction du champ magnétique de l'aimant permanent (58). 5. Appareil de mesure de pression différentielle selon la revendication 4, caractérisé par le fait que le bloc de détection (56) est pourvu d'au moins un interrupteur à lame souple (62). 6. Appareil de mesure de pression différentielle selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisé par le fait que le bloc de détection (56) est relié au bloc de sortie (44) par l'intermédiaire d'un microprocesseur (46). 7. Appareil de mesure de pression différentielle selon la revendication 6, caractérisé par le fait que le bloc de sortie (44) ou le microprocesseur (46) reçoit du bloc de détection (56) un signal binaire représentant la position de la vanne. 8. Appareil de mesure de pression différentielle selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la vanne (33) est manoeuvrée au moyen d'un poignée (32). 9. Appareil de mesure de pression différentielle selon la revendication 8, caractérisé par le fait que la poignée (32) est bloquée mécaniquement dans la position correspondant au fonctionnement normal. 10. Appareil de mesure de pression différentielle selon la revendication 9, caractérisé par le fait que la poignée (32) est scellée/plombée dans la position correspondant au fonctionnement normal. 11. Appareil de mesure de pression différentielle selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'un bloc de mesure (14), comprenant le bloc capteur (34) et le bloc de détection (56), et un bloc de raccordement (18), comprenant la vanne (33) avec la poignée (32), l'élément de déclenchement (54) et la dérivation (12), forment l'appareil de mesure de pression différentielle. 12. Appareil de mesure de pression différentielle selon la revendication 11, caractérisé par le fait que l'élément de déclenchement (54) est en forme de secteur circulaire et est monté tournant autour d'un axe (60) et le boîtier (52) du bloc de mesure (14) présente un évidement (53) adapté à l'élément de déclenchement (54). 13. Appareil de mesure de pression différentielle selon l'une des revendications 11 et 12, caractérisé par le fait que le bloc de mesure (14) et le bloc de raccordement (18) sont assemblés de façon démontable.