Brevet FR2851819A1 — publié le 20040903

La présente invention concerne un débitmètre électrostatique dans lequel une quantité électrostatique produite lorsque les particules d'un granulat s'écoulant, en même temps qu'un écoulement de gaz, dans une tuyauterie 5 d'une ligne de transport de granulat avec un gaz tel que de l'air, vient frapper les surfaces d'éléments obstructifs de détection agencés dans cette tuyauterie, est détectée par un dispositif de mesure de quantité électrostatique pour mesurer le débit des particules de granulat d'un écoulement 10 à deux phases constitué d'un solide et d'un gaz incluant l'écoulement de gaz et le granulat. La mesure du débit des particules de granulat par le débitmètre électrostatique réside dans le fait qu'on mesure la quantité électrostatique produite dans les particu15 les de granulat lorsque les particules de granulat s'écoulent, en même temps que l'écoulement de gaz, dans une tuyauterie électriquement conductrice. Un débitmètre conçu pour mesurer en continu le débit d'une poudre impalpable est connu, par exemple, par la 20 description de la Demande de Brevet Japonais Mise à L'inspection Publique n0 hei-6-317 439. Cette description décrit un procédé et un dispositif pour mesurer un débit de poudre dans lequel deux éléments tubulaires de détection ayant des surfaces intérieures constituées de matériaux électrique25 ment conducteurs différents sont isolés électriquement l'un de l'autre et agencés en continu dans un passage pour permettre à la poudre de s'écouler à une vitesse prescrite de sorte que le débit de la poudre est obtenu d'une manière électrostatique à partir des courants électriques produits 30 dans les deux éléments tubulaires de détection. Cependant, dans ce dispositif connu, puisque les éléments tubulaires de détection 3A et 5A destinés à mesurer une quantité électrostatique sont configurés sous des formes tubulaires, il existe peu d'opportunité pour que les particules de granu35 lat passant dans une tuyauterie viennent en contact avec ceux-ci et soient électrifiées. En conséquence, une électricité statique maintenue par les particules ne peut opportunément pas être utilisée de manière adéquate et pour mesurer la quantité électrostatique. De plus, le dispositif de mesure de quantité électrostatique destiné à mesurer le débit des particules de granulat dans l'écoulement à deux phases constitué d'un solide et d'un gaz incluant l'écoulement de gaz et le granulat en détectant la quantité électrostatique produite lors10 que les particules du granulat s'écoulant ensemble avec l'écoulement de gaz dans la tuyauterie viennent heurter les surfaces des éléments obstructifs de détection agencés dans la partie centrale de la tuyauterie est connu par le catalogue d'un produit: "Dust Concentration Meter, Frictional 15 Charge Type Dust Monitor PFM 92 Series" ; Numéro de Catalogue CPFM-102J, produit par Matsushima Machinery Laboratory Co., Ltd, publié en octobre 2001. Le débitmètre électrostatique habituel utilisant ce dispositif de mesure de quantité électrostatique connu est représenté schématiquement sur 20 la figure 1. Cependant, dans ce débitmètre électrostatique habituel, un effet "espace-charge" d aux particules électrifiées passant dans la tuyauterie est produit, de sorte que la valeur mesurée produit de manière inopportune une erreur due à l'influence de l'effet espace-charge. En conséquence, un but principal de la présente invention ayant pour origine la technique bien connue consiste tout d'abord à éliminer l'influence de l'effet espace-charge d aux particules de granulat électrifiées traversant une tuyauterie, dans le débitmètre électrostatique 30 du type décrit en premier. De plus, un but de la présente invention consiste ensuite à augmenter les opportunités pour que les particules du granulat traversant la tuyaute- rie viennent en contact avec des éléments obstructifs de détection pour mesurer une quantité électrostatique à électrifier, et donc introduisent plus d'électricité statique supportée par ces particules dans un dispositif de mesure de quantité électrostatique. Les buts décrits ci-dessus sont atteints par la présente invention comportant un élément tubulaire de détection électriquement conducteur inséré au milieu d'un tuyau d'une tuyauterie par l'intermédiaire d'éléments iso10 lants de manière à être isolé du tuyau; des éléments obstructifs de détection agencés dans l'élément tubulaire de détection et reliés électriquement à l'élément tubulaire de détection; et un dispositif de mesure de quantité électrostatique relié électriquement à l'élément tubulaire de 15 détection, une quantité électrostatique produite lorsque les particules de granulat viennent heurter l'élément tubulaire de détection et les surfaces des éléments obstructifs de détection étant mesurée par le dispositif de mesure de quantité électrostatique. De plus, selon un aspect avantageux de la présente invention, l'élément tubulaire de détection est entouré par un élément de recouvrement mis à la masse relié électriquement au tuyau et constitué d'un matériau électriquement conducteur de manière à être protégé vis-à-vis d'un champ 25 électrique extérieur. On va maintenant décrire en détail, en référence aux dessins, des modes de réalisation de la présente invention. Sur les dessins - la figure 1 est une coupe schématique d'un débitmètre électrostatique habituel utilisant un dispositif de mesure de quantité électrostatique connu, - la figure 2 est une coupe représentant schématiquement un débitmètre électrostatique selon la présente invention, - la figure 2a est une coupe prise le long d'une ligne A-A de la figure 2, - la figure 3 est une vue en perspective d'un élément tubulaire de détection représentant schématiquement un autre mode de réalisation selon la présente invention dans lequel sont agencés des éléments de contact obstructifs en 10 forme de tiges en croix, - la figure 3a est une vue latérale de l'élément de la figure 3, - la figure 4 est une vue en coupe d'un élément tubulaire de détection représentant schématiquement encore 15 un autre mode de réalisation selon la présente invention dans lequel sont agencés des éléments de contact obstructifs en forme de plaque, - la figure 4a est une vue latérale de l'élément de la figure 4, - la figure 5 est une vue en perspective d'un élément tubulaire de détection représentant schématiquement encore un autre mode de réalisation selon la présente invention dans lequel sont agencés des éléments de contact obstructifs tubulaires, - la figure 6 est une vue en élévation d'un 'mode de réalisation lorsque des éléments de contact obstructifs en forme de tige 6 sont agencés dans le mode de réalisation de la figure 2, - la figure 6a est une vue latérale du mode de ré30 alisation de la figure 6. La figure 1 représente un débitmètre électrostatique habituel dans lequel une quantité électrostatique, produite lorsque les particules 12 de granulat qui s'écoulent (la direction d'écoulement est représentée par une flèche B) en même temps qu'un écoulement de gaz dans une tuyauterie 11 viennent heurter la surface d'un élément obstructif de détection 16 agencé dans la partie axiale de la tuyaute5 rie 11, est détectée par un dispositif de mesure de quantité électrostatique 14 pour mesurer le débit des particules 12 d'un écoulement à deux phases constitué d'un solide et d'un gaz incluant l'écoulement de gaz et le granulat. Dans ce cas, l'élément obstructif de détection 16 est relié par 10 un câble 13 au dispositif de mesure de quantité électrostatique 14 à travers une partie isolante 15. En conséquence, le câble 13 est entièrement isolé de la tuyauterie 11. La figure 2 représente schématiquement un mode de réalisation de la présente invention. Sur la figure 2, un 15 élément tubulaire de détection électriquement conducteur 1 est disposé entre un tuyau 9a et un tuyau 9b par l'intermédiaire d'éléments isolants 8a et 8b de manière à être isolé des tuyaux 9a et 9b. De plus, l'élément tubulaire de détection 1 est entouré par un élément de recouvrement 7 relié 20 électriquement aux tuyaux 9a et 9b et constitué d'un matériau électriquement conducteur de manière à être protégé vis-à-vis d'un champ électrique extérieur. Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 2, des éléments obstructifs de détection en forme de tige 6 reliés électrique25 ment à l'élément tubulaire de détection 1 sont agencés dans l'élément tubulaire de détection 1. C'est-à-dire que les éléments de contact obstructifs 6 sont reliés électriquement à l'élément tubulaire de détection 1. Les éléments de contact obstructifs en forme de tige 6 sont alternativement 30 tournés de 900 les uns par rapport aux autres et agencés à des intervalles sensiblement égaux dans l'élément tubulaire de détection 1. Sur la figure 2a, on a représenté une coupe prise selon la ligne A-A de la figure 2. Plusieurs éléments de contact obstructifs en forme de tige 6 sont agencés et trois éléments sont de préférence fournis. L'élément de détection tubulaire 1 est relié à un dispositif de mesure de quantité électrostatique 4 par un câble 3. L'élément tubu5 laire de détection 1 est relié au câble 3, par exemple, par soudure. Le câble 3 passe à travers l'élément de recouvrement 7 et est isolé de celui-ci par une partie isolante 5. Ce câble 3 est de préférence un câble blindé coaxial. En conséquence, la quantité électrostatique produite lorsque 10 les particules 21 de granulat viennent heurter l'élément tubulaire de détection 1 et les surfaces des éléments obstructifs de détection 6 est détectée par le dispositif de mesure de quantité électrostatique 4 bien connu. Un autre mode de réalisation de la présente inven15 tion est représenté sur la figure 3. Dans ce mode de réalisation, des éléments de contact obstructifs en forme de tiges en croix 26 sont disposés dans l'élément tubulaire de détection 1. Les autres points sont les mêmes que pour le mode de réalisation de la figure 2. Plusieurs éléments de 20 contact obstructifs en forme de tiges en croix 26 sont agencés et de préférence deux éléments de contact obstructifs sont agencés. Dans ce mode de réalisation, les éléments de contact obstructifs en forme de tiges en croix sont agencés pratiquement parallèlement. Cependant, ils 25 peuvent être tournés sur environ 450 l'un par rapport à l'autre. Encore un autre mode de réalisation de la présente invention est représenté sur les figures 4 et 4a. Dans ce mode de réalisation, des éléments de 30 contact obstructifs en forme de plaque 36 sont disposés dans un élément tubulaire de détection 1. Les autres points sont les mêmes que pour le mode de réalisation de la figure 2. Plusieurs éléments de contact obstructifs en forme de plaque 36 sont disposés de manière alternée comme représenté sur la figure 4 et, de préférence, quatre éléments de contact obstructifs sont agencés. Dans ce mode de réalisation, les éléments de contact obstructifs en forme de pla5 que 36 sont agencés sensiblement en deux rangées et dans un état opposé. Cependant, les éléments de contact obstructifs en forme de plaque peuvent être agencés en les tournant successivement, par exemple, sensiblement de 900 les uns par rapport aux autres (comme un escalier en colimaçon). 10 Dans ce mode de réalisation, l'efficacité du contact des particules 2 de granulat avec les éléments de contact obstructifs en forme de plaque 36 est plus élevée que celle du mode de réalisation de la figure 2. Cependant, dans le cas d'un granulat ayant une faible fluidité, il y a un risque 15 de bouchage. La figure 4a est une vue latérale du mode de réalisation de la figure 4. Encore un autre mode de réalisation de la présente invention est représenté sur la figure 5. Dans ce mode de réalisation, des éléments de 20 contact obstructifs tubulaires 46 sont disposés dans un élément tubulaire de détection 1 parallèlement à l'élément tubulaire de détection 1. Les autres points sont les mêmes que pour le mode de réalisation de la figure 2. Un élément ou plusieurs éléments de contact obstructifs tubulaires 46 25 sont disposés comme représenté sur la figure 5 et de préférence deux éléments de contact obstructifs tubulaires sont disposés. Les éléments de contact obstructifs tubulaires 46 sont reliés électriquement à l'élément tubulaire de détection 1 par un câble 41. La figure 6 représente un mode de réalisation dans lequel des éléments de contact obstructifs en forme de tige 6 sont agencés dans le mode de réalisation de la figure 2. Les éléments ayant les mêmes fonctions que ceux de la fi- gure 2 sont indiqués par les mêmes références numériques. La figure 6a est une vue latérale du mode de réalisation de la figure 6. La référence numérique 51 indique une charge de silicone, la référence numérique 52 indique un raccord 5 coudé destiné au câblage, la référence numérique 53 indique un tuyau de protection du câblage et les références numériques 54a et 54b indiquent des éléments de raccordement destinés à raccorder les tuyaux 9a et 9b. Le débitmètre électrostatique selon la présente 10 invention rend possible: - d'éliminer l'influence de l'effet espace-charge d aux particules de granulat électrifiées passant dans une tuyauterie, et d'augmenter les opportunités pour que les parti15 cules de granulat passant dans la tuyauterie viennent en contact avec des éléments obstructifs de détection pour être électrifiées pour la mesure d'une quantité électrostatique et donc introduire une quantité plus grande d'électricité statique supportée par les particules dans un dis20 positif de mesure de quantité électrostatique. REVENDICATIONS 1. Débitmètre électrostatique adapté pour mesurer 5 le débit de particules de granulat d'un écoulement à deux phases constitué d'un solide et d'un gaz incluant un écoulement de gaz et le granulat en détectant, par un dispositif de mesure de quantité électrostatique, une quantité électrostatique produite lorsque les particules du granulat 10 s'écoulant avec l'écoulement de gaz dans la tuyauterie viennent heurter les surfaces d'éléments obstructifs de détection agencés dans la tuyauterie, ledit débitmètre électrostatique comportant: un élément tubulaire de détection (1) électrique15 ment conducteur inséré entre deux tuyaux (9a, 9b) de la tuyauterie par l'intermédiaire d'éléments isolants (8a, 8b) de manière à être isolé des tuyaux (9a, 9b), les éléments obstructifs de détection (6; 26 36; 46) étant agencés dans l'élément tubulaire de détec20 tion (1) et reliés électriquement à l'élément tubulaire de détection (1), et le dispositif de mesure de quantité électrostatique (4) étant relié par câble à l'élément tubulaire de détection (1) , la quantité électrostatique produite lorsque 25 les particules (2) de granulat viennent heurter l'élément tubulaire de détection (1) et les surfaces des éléments obstructifs de détection (6; 26; 36; 46) étant mesurée par le dispositif de mesure de quantité électrostatique (4). 2. Débitmètre électrostatique selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément tubulaire de détection (1) est entouré par un élément de recouvrement (7) mis à la masse, relié électriquement aux tuyaux (9a, 9b) et constitué d'un matériau électriquement conducteur de manière à être protégé vis-à-vis d'un champ électrique extérieur.