Brevet FR2896566A1 — publié le 20070727

REGULATEUR DE DEBIT POUR SYSTEME D'INJECTION IDE GAZ TRACEUR L'invention concerne les régulateurs de débit pour les ;ystèmes d'injection de gaz et notamment pour les systèmes d'injection de gaz 5 traceur. De tels systèmes d'injection sont par exemple connus pour effectuer des mesures de débits d'air. Parmi les méthodes bien connues de mesure de débit ije fluide figure la méthode par gaz traceur. Cette méthode est no:amment 10 fréquemment utilisée lorsque la conception des conduits ne se prête pas aux méthodes de mesures conventionnelles. Les méthodes de mesures conventionnelles font généralement intervenir des anémomètres, des capteurs de pression ou des tubes de pitot. La méthode de mesure de débit par gaz traceur consiste à injecter 15 une concentration précise d'un gaz dit traceur, qui peut être pur, à l'intérieur d'une conduite dans laquelle passe un fluide, et en amont d'un point de prélèvement par rapport au sens de l'écoulement du fIL ide. Le gaz traceur doit être injecté, de façon continue, au mcyen d'un système d'injection dans le fluide dont on souhaite mesurer le débit. 20 Le point d'injection doit être placé, de préférence, en amont d'un ventilateur, de coudes (ou d'autres obstacles) afin d'obtenir un mélange homogène du gaz traceur dans le fluide. On effectue, simultanément, en aval du point d'injection, un prélèvement du mélange à l'aide d'un dispositif' de mesure de 25 concentration du produit injecté (gaz traceur). Le débit du fluide, dont on souhaite mesurer le débit, dépend du rapport entre la concentration de gaz traceur amont et la concentration de gaz traceur avale. Les systèmes connus d'injection de gaz comprennent 30 habituellement une source de fluide sous pression, une vanne de régulation du débit de la source et une conduite acheminant le fluide depuis la bouteille jusqu'à la zone d'injection. Ces systèmes comportent en outre un régulateur disposé entre la vanne de la source et l'extrémité de la conduite afin de réguler de façon précise le débit de fluide injecté. Ces régulateurs comportent habituellement une partie mécanique et une partie électrique. Les régulateurs comprennent le plus souvent des résistances, des hélices ou des turbines. Ils nécessitent donc une alimentation électrique. Cette contrainte entraîne des inconvénients évidents de flexibilité d'utilisation, et de temps d'installation. Les régulateurs existants présentent également des inconvénients 10 en terme de fiabilité, de complexité de conception ou de aoûts de fabrication et de maintenance. L'invention est une alternative aux systèmes existants. A cet effet, on prévoit selon l'invention un dispositif de régulation de débit pour un système d'injection de gaz traceur entre au moins une 15 sortie d'un circuit amont et au moins une entrée d'un circuit aval, comportant plusieurs orifices aptes à assurer la communicatior entre la sortie du circuit amont et l'entrée du circuit aval. Ainsi le dispositif de régulation selon l'invention per-net une régulation précise et fiable. 20 L'invention peut en outre présenter au moins l'une quelconque des caractéristiques suivantes : le dispositif est agencé pour faire varier le nombre d'orifices assurant la communication entre la sortie du circuit amont et l'entrée du circuit aval. 25 - les orifices sont situés sur au moins une pièce de positionnement qui est mobile par rapport à la sortie du circuit amont et par rapport à l'entrée du circuit aval. - le circuit aval comporte plusieurs pièces de positionnement et plusieurs conduites aval, chacune de ces conduites ava étant en 30 communication avec les orifices communicants de l'une respective des pièces de positionnement, le nombre d'orifices communicants pour chaque conduite aval étant réglable de manière indépendante. - les orifices ont même diamètre. la pièce de positionnement est un disque mobile en rotation par rapport à des supports du régulateur, selon un axe de rotation parallèle à l'axe des orifices. le dispositif comporte un moyen indiquant la position relative du disque de positionnement par rapport aux supports du régulateur. - le dispositif comporte trois disques, chaque disque admettant cinq positions différentes. L'invention a encore pour objet un procédé de régulation de débit pour un système d'injection de gaz traceur entre au moins une sortie d'un circuit amont et au moins une entrée d'un circuit aval, dans lequel on fait varier le nombre d'orifices assurant la communication entre la sortie du circuit amont et l'entrée du circuit aval. D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, et en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs et sur lesquels : - La figure 1, est une vue de profil d'un régulateur pour système d'injection de gaz traceur selon un mode préféré de réalisation de l'invention. - La figure 2, est une coupe radiale du système de régulation de la figure 1. Le régulateur selon un mode préféré de réalisation est maintenant 25 détaillé en référence aux figures. Le système d'injection de gaz comprend une source de fluide sous pression, une vanne de régulation de pression de la source et un circuit amont 2 acheminant le gaz depuis la bouteille jusqu'au régulateur 1 objet de l'invention. Le système comprend en outre un circu t aval 3 30 reliant le régulateur 1 à un diffuseur, situé à l'extrémité a\al de la conduite aval, et permettant d'injecter le gaz dans la zone désirée. L'extrémité aval du circuit amont 2 est liée au régulateur 1. par des éléments de liaison amont 21. Ces éléments de liaison amont 21 assurent une liaison étanche entre le circuit amont 2 et des ouvertures de passages amont 24 disposés sur un support de régulateur amont 20. Les axes 16 des ouvertures de passage amont coïncident sensiblement avec les éléments de liaison amont 21. Le support de régulateur amont s'étend sensiblement selon un plan perpendiculaire à l'axe 16 des ouvertures de passage amont 24. Les éléments de liaison amont 21 prennent appui sur la face amont 22 du support de disque amort 20. La face aval 23 du support de disque amont 20 est au contact de pièces de positionnement 10. Ici, les pièces de positionnement: 10 sont en forme de disque. Ces pièces de positionnement 10 seront, par la suite, désignées disques de positionnement 10, par souci de clarté. Chacun des disques de positionnement 10 admet une rotation d'axe 15 passant par son centre et parallèle aux axes 16 des ouvertures de passages 24. Les disques de positionnement 10 comportent une pluralité d'orifices 11, 12 d'axes 15 parallèles aux axes 16 des ouvertures de passage amont 24. Ces orifices sont répartis, pour chacun des disques de positionnement 10 sur un cercle concentrique au disque 10. Le rayon de ce cercle est tel que les orifices 11, 12 passent successivement au regard de l'ouverture de passage 24 lors de la rotation d'un disque de positionnement 10. Chaque position angulaire d'un disque de positionnement 10 correspond donc à une position relative entre les orifices 11, 12 de ce disque et l'ouverture de passage 24. Les diamètres des ouvertures de passages 24 et des orifices 11, 12 ainsi que la distance séparant deux orifices 11, 12 successifs sont choisis de manière à ce que plusieurs orifices 11, 12 puissent être positionnés au regard d'une même ouverture de passage 24. Ainsi, pour une position du disque de positionnement 10, certains orifices de ce disque sont commuricants 12 alors que d'autres orifices sont non communicants. Par conséquent, la position angulaire d'un disque de positionnement 10 permet de définir le nombre d'orifices en communication 12 avec chaque ouverture de passage 24. Les disques de positionnement 10 sont en contact sur leur face restée libre avec la face amont 32 d'un support de régulateur aval 30. Ce support de régulateur aval 30 est sensiblement symét-ique au support de régulateur amont 20 par rapport à un plan médian des disques de positionnement 10 et perpendiculaire à leur axe de rotation 15. Le support de régulateur aval 30 comporte des ouvertures de passages aval 34 en regard des ouvertures de passages amont 24. Ainsi, les orifices communicants 12 avec les ouvertures de passage amont 24 communiquent également avec les ouvertures de passages aval 34. La communication entre les ouvertures de passage aval 34 et le circuit aval 3 est assurée par des éléments de liaison aval 31 similaires aux éléments de liaison amont 21. Avantageusement, chacune des ouvertures de passage aval 34 est en communication avec une conduite avale 6 indépendante. Les disques de positionnement 10 étant mobiles de manière indépendEnte, le nombre d'orifices communicants 12 avec chacune des ouvertures de passage 34 est donc également variable de manière indépencante. Ce type de régulateur 1 permet donc un réglage indépendant du débit de gaz pour chacune des conduites avale 6. Cette caractéristique permet donc une meilleur maîtrise de la répartition du gaz injecté. La manipulation d'un disque de positionnement en rotation est facilitée par la présence d'une languette 13 liée à ce disque. Ces languettes 13 s'étendent radialement vers la périphérie des disques de positionnement 10 et forment saillie sur les supports de régulateur 20,30. La liaison des différentes pièces du régulateur 1 ainsi que la cohésion de l'ensemble sont assurées par des liaisons mécaniques 7 habituelles. A titre d'exemple, des liaisons vis-écrous d'axe parallèle aux axes 15 des ouvertures de passages 24, 34 permettent d'assurer la rigidité de l'ensemble. La liaison doit cependant autoriser la rotation des disques entre les deux supports de disques. De préférence, les disques de positionnement 10 sont au nombre de trois, répartis sur les supports de régulateurs 20 et 30 de manière concentrique. Chaque disque de positionnement 10 présente cinq positions prédéterminées correspondant chacune à un nombre défini d'orifices en communication. Les positions présentent soit zéro, soit un, soit deux, soit trois, soit quatre orifices en communication. Un tel régulateur équipé de trois disques permet donc, en jouant sur la position angulaire des disques, de faire varier de zéro à quatre le nombre d'orifices communicants pour chacun des disque, et de faire varier de zéro à douze le nombre d'orifices communicants pour l'ensemble du régulateur. De préférence, les orifices 11 ont même diamètre, et pour-ont être obtenus, par exemple, par le même outil de perçage. Ce régulateur permet donc une variation de la section de passage 15 du gaz traceur par les orifices 11 allant d'une plage de 0 à 12 avec incrément de 1. A pression et température constantes, le débit du gaz traceur étant proportionnel à la section de passage du gaz traceur par les orifices 12, un tel régulateur permet donc d'obtenir un débit de gaz variant de 0 à 20 12 fois le débit obtenu avec un seul orifice 12. Le régulateur ainsi obtenu est de conception entièrement mécanique et ne nécessite pas d'alimentation électrique. Il offre donc des avantages évidents en terme de flexibilité, d'autonomie et cle temps d'installation. 25 Un autre avantage de ce type régulateur provient de la précision et de la fiabilité du débit d'émission de gaz qu'il permet. De part sa conception, il est robuste et peu encombrant. Ce type de régulateur permet encore une bonne répar:ition de l'injection du gaz traceur dans la zone à injecter. 30 Il présente en outre une grande simplicité de fabrication et de maintenance, ce qui induit par ailleurs de faibles coûts de production et de maintenance. Ce type de régulateur offre encore une simplification des étapes d'étalonnage. De nombreuses modifications peuvent être apportées saris sortir matériellement des nouveaux enseignements et des avantages décrits ici. De ce fait, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits, mais s'étend à tout mode de réalisation conforme à son esprit. REVENDICATIONS 1. Dispositif de régulation (1) de débit pour un système d'injection de gaz traceur entre au moins une sortie d'un circuit amont (4) et au moins une entrée d'un circuit aval (5), caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs orifices (11, 12) aptes à assurer la communication entre la sortie du circuit amont (4) et l'entrée du circuit aval (5). 2. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le dispositif (1) est agencé pour faire varier le nombre d'orifices assurant la communication entre la sortie du circuit amont et l'entrée c u circuit aval (12). 3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les orifices (11, 12) sont situés sur au moins une pièce de positionnement (10) qui est mobile par rapport à la sortie du circuit amont (4) et par rapport à l'entrée du circuit aval (5). 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le circuit aval (3) comporte plusieurs pièces de positionnement (10) et plusieurs conduites aval (6), chacune de ces conduites aval (6) étant agencée pour être en communication avec les orifices communicants (12) de l'une respective des pièces de positionnement (10), le nombre d'orifices communicants (12) pour chaque conduite aval (6) étant réglable de manière indépendante. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les orifices (11, 12) ont même diamètre. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la pièce de positionnement (10) comprend un disque mobile en rotation par rapport à des supports du régulateur, selon un axe de rotation (15) parallèle à l'axe des orifices (11, 12). 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3, 4 ou 6, caractérisé en ce qu'il comporte un moyen indiquant la positior relative de la pièce de positionnement (10) par rapport aux supports du régulateur (20, 30). 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3, 4, 6 ou 7, caractérisé en ce qu'il comporte trois pièces de positionnement (10), chaque pièce de positionnement (10) admettant cinq positions différentes. 9. Système d'injection de gaz traceur caractérisé en ce qu'il comprend un régulateur (1) de débit selon l'une des revendications 1 à 8. 10. Procédé de régulation (1) de débit pour un système d'injection de gaz traceur entre au moins une sortie d'un circuit amont (4) et au moins une entrée d'un circuit aval (5), caractérisé en ce qu'on fait varier le nombre d'orifices assurant la communication (12) entre la sortie du circuit amont (4) et l'entrée du circuit aval (5).