Brevet FR2905174A1 — publié le 20080229

La présente invention concerne un dispositif et un procédé de mesure du débit d'un gaz dans la conduite d'alimentation d'un brûleur. Sur une ligne de fabrication continue de verre, la fusion du verre est assurée dans des fours de plus ou moins grande capacité qui délivrent en sortie du verre fondu. Pour certaines industries comme les fours de verres creux, le verre fondu doit être acheminé jusqu'aux machines de mise en forme du verre. Pour le transport de ce verre fondu, on utilise des canaux de distribution garnis de matériaux réfractaires, dénommés "feeder forehearths" en anglais. Au cours de ce cheminement, le verre est refroidi, il est également conditionné de manière à ce qu'en sortie des canaux de distribution, sa température soit parfaitement stable et homogène à plus ou moins 1 C près. La température du verre à la sortie des canaux de distribution doit donc pour cela être constante mais aussi parfaitement uniforme transversalement, c'est-à-dire sur la largeur de chaque canal. Il est essentiel de contrôler le procédé de transfert thermique à la surface du verre sur toute la longueur du canal de distribution pour obtenir une réduction du gradient de température en sortie. Pour cela, il est courant d'équiper les canaux de distribution d'un dispositif de chauffage qui est obtenu par la combustion d'un mélange d'air et de gaz combustible au-dessus de la surface libre du courant de verre fondu. Cette combustion est souvent obtenue à l'aide de brûleurs oxy-combustible. De tels brûleurs sont par exemple décrits dans les documents US-B1-6,431,467, US 5,500,030 et WO 2004/101453. Le chauffage des canaux nécessitent un grand nombre de ces brûleurs. Ainsi un four peut utiliser 2 à 4 canaux de distribution. Chaque canal est divisé en 3 à 5 zones de chauffe, chaque zone de chauffe mettant en oeuvre 10 à 20 brûleurs. Chaque zone de chauffe doit être alimentée par un gaz oxydant et un combustible. Le débit d'alimentation en gaz oxydant et en combustible de chaque zone doit être mesuré. C'est particulièrement le cas pour la mise en oeuvre de l'invention définie dans WO 2004/101453 qui prévoit l'injection d'un gaz additionnel en fonction de la valeur du débit d'oxygène et de celle du débit de combustible. Or, les technologies de mesure de débit actuellement utilisées pour les gaz d'alimentation des brûleurs sont des débitmètres à flotteur, à tube de Pitot, à effet Vortex ou des débitmètres massiques thermiques, qui ont tous un coût important. Donc, du fait de la nécessité de contrôler le débit dans les lignes d'alimentation en oxydant et en combustible de chaque zone et 2905174 2 du fait du grand nombre de zones exploitées pour chauffer les canaux de distribution l'investissement financier en débitmètres est très lourd. Le but de la présente invention est de proposer un dispositif de mesure du débit d'un gaz dans la conduite d'alimentation d'un brûleur par ledit gaz ne nécessitant pas 5 l'utilisation d'un débitmètre. Dans ce but, l'invention concerne un dispositif de mesure du débit d'un gaz dans la conduite d'alimentation d'au moins un brûleur par ledit gaz comprenant : -un orifice calibré placé dans la conduite d'alimentation en gaz, - un moyen de mesure de la pression dudit gaz dans la canalisation en amont de 10 l'orifice calibré. L'orifice calibré se présente généralement sous la forme d'une pastille percée d'un trou. Du fait de sa calibration, on sait exactement quelle est sa taille et la surface libre à travers laquelle le gaz peut circuler au sein de cet orifice. Généralement, le trou est de forme circulaire. Généralement, le gaz est délivré à une pression déterminée, on 15 calibre donc l'orifice en fonction de cette pression de manière à avoir le débit désiré en aval. De préférence, cet orifice calibré est placé dans la conduite d'alimentation en gaz juste entre la vanne de régulation de ce gaz et son point d'utilisation. Le moyen de mesure de la pression peut être un transmetteur de pression délivrant un courant ou une tension de mesure à la gamme de pression choisie. 20 L'invention concerne également un procédé de mesure du débit d'un gaz à introduire dans un brûleur au moyen du dispositif précédent dans lequel on mesure la pression absolue P du gaz dans la canalisation en amont de l'orifice calibré et on déduit la valeur du débit D traversant l'orifice calibré par la formule D = k S P, k étant une constante définie en fonction de la nature du gaz et S représentant la surface du 25 trou de l'orifice calibré. Lorsque le gaz est de l'oxygène et lorsque la surface du trou de l'orifice calibré est ronde, alors D = k, fô2 P, avec k, = 0,504 et 0 représentant le diamètre du trou de l'orifice calibré. Lorsque le gaz est du gaz naturel et lorsque la surface du trou de l'orifice calibré 30 est ronde, alors D = k2 fô2 P, avec k2 = 0,672 et 0 représentant le diamètre du trou de l'orifice calibré. Enfin, l'invention concerne l'utilisation du dispositif précédent pour le contrôle du fonctionnement d'au moins un brûleur assurant le chauffage des canaux de distribution de verre liquide issu d'un four verrier, les débits de gaz oxydant et de combustible étant 35 mesurés au moyen dudit dispositif. Conformément à WO 2004/101453, un gaz 2905174 3 additionnel peut être injecté en complément du gaz oxydant de manière à ce que la somme du débit de gaz additionnel, du débit de gaz oxydant et du débit de gaz combustible soit supérieure ou égale au débit minimal de refroidissement du brûleur DMIN. Dans le cadre de cette utilisation, on mesure les débits de gaz oxydant et de 5 combustible au moyen du dispositif précédemment décrit et on ajuste le débit de gaz additionnel au moyen d'un détendeur basse pression. Cet ajustement permet de compenser le débit des fluides en bas régime du brûleur. Par mise en oeuvre du dispositif et du procédé tels que précédemment décrits, il est possible de mesurer le débit des gaz d'alimentation de toute une batterie de 10 brûleurs sans qu'il soit nécessaire d'équiper chaque conduite d'alimentation en gaz par un débitmètre. L'investissement se limite au placement d'un orifice calibré et d'un moyen de mesure de pression en amont de chaque orifice calibré. 15 REVENDICATIONS 1. Dispositif de mesure du débit d'un gaz dans la conduite d'alimentation d'au moins un brûleur par ledit gaz comprenant : - un orifice calibré placé dans la conduite d'alimentation en gaz, - un moyen de mesure de la pression dudit gaz dans la canalisation en amont de l'orifice calibré. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de mesure de la pression est un transmetteur de pression. 3. Procédé de mesure du débit d'un gaz à introduire dans un brûleur au moyen du dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on mesure la pression absolue P du gaz dans la canalisation en amont de l'orifice calibré et on déduit la valeur du débit D traversant l'orifice calibré par la formule D = k S P, k étant une constante définie en fonction de la nature du gaz et S représentant la surface du trou de l'orifice calibré. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le gaz est de l'oxygène, la surface du trou de l'orifice calibré est ronde, et D = k, D2 P, avec k, = 0,504 et 0 représentant le diamètre du trou de l'orifice calibré. 5. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le gaz est du gaz naturel, la surface du trou de l'orifice calibré est ronde et D = k2 D2 P, avec k2 = 0,672 et 0 représentant le diamètre du trou de l'orifice calibré. 6. Utilisation du dispositif selon la revendication 1 pour le contrôle du fonctionnement d'au moins un brûleur assurant le chauffage des canaux de distribution de verre liquide issu d'un four verrier, les débits de gaz oxydant et de combustible étant mesurés au moyen dudit dispositif. 7. Utilisation selon la revendication 6, caractérisée en ce que le brûleur est alimenté par un gaz additionnel injecté en complément du gaz oxydant de manière à ce que la somme du débit de gaz additionnel, du débit de gaz oxydant et du débit de gaz combustible soit supérieure ou égale au débit minimal de refroidissement du brûleur 2905174 5 DMIN et en ce qu'on ajuste le débit de gaz additionnel au moyen d'un détendeur basse pression.