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Procédé et sonde pour mesurer électriquement le niveau d'un produit en vrac ou d'un liquide, en particulier dans le* es paces clos ou inaccessibles.
Dans les réservoirs fermée, en particulier les réservoirs sous pression, il arrive parfois qu'une détermination exacte du niveau du produit, ou du degré de remplissage, rencontre de grandes difficultés. Pour effectuer cette mesure, on em- ploie différentes sondes ou palpeurs; parmi ces sondes, la sonde mécanique du sas à charbon des gazogènes à gaz soufflé est soumise dune une grande mesure à l'action préjudiciable des poussières et du goudron, ainsi qu'à une usure rapide.
Par conséquent, les organes mobiles de et sondes se détéric- rent au bout de peu de temps et sont mis hors d'usage. Les couples thermoélectriques courant. ne peuvent pas être uti- liais de façon adéquate lorsque la température des produit* mesurés subit des fluctuations. Les thermomètres à résistan- ce ne conviennent pas dans un milieu explosif, étant donné
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la risque d'une formation d'étincellas. Les sondas connues à capacité, qui fonctionnant d'après le principe des conden-
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atours électriques, subissent des Modifications de leurs paramètres électriques sous l'effat du milieu environnant sot ne conviennent par pour les milieux à haute température.
On a également suggéré d'irradier les réservoir par des radlo1aotopo., afin de déterminer leur degré de rempli...- tu. Or, Ida systèmes établi. , cet effet ne peuvent titre utilisée que danzm des limites de température restreinte , sent onéreux, et leur fonctionnement exige des mesures de sécurité particulière , ainsi qu'un personnel qualifié
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Le* "*onvinients énunér6a ci-deasua sont éliminée par la présente invention, laquelle fonctionne d'après le princi- pe d'un couple thermoélectrique différentiel, dans lequel réchauffement donne naissance à un courant électrique dont
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It tension varie en fonction des variations du degré dtd- chauffement.
Le principe de l'invention consiste en ce que le niveau du produit en vrac ou le niveau des produit* li- quides est mesuré par les variations de la tension électri- que produites dans le couple thermoélectrique différentiel par le fait qu'au moins une de son extrémités est soumis* à un jet soufflé d'un fluide d'une température différente de celle du milieu dans laquai la sonde est introduite en coure d'utilisation.
Les différences de tension qui s'établis- sent en soumettant le couple thermoélectrique différentiel
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au soufflas* sont transmisas A distance A des enregistreurs, appareils do signalisation ou régulateurs. lu guise de t1",,111. de soufflage) on utilise, compte tenu des 01rQOA.t,an- ces, de la vapeur d'eau, de l'asote, de l'anhydride carboni- que, de l'eau et analogues. Il est bien entendu que le choix d'un fluide donné dépend de la nature et de la qualité du produit mesuré. Le soufflage pout tire effectué à partir
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de l'intérieur ou de l'extérieur, comme il ressortira de* exemples ci-après; éventuellement, on peut combiner les deux systèmes.
Le couple thermoélectrique différentiel est soumis au soufflage soit à une de ses extrémités, avec un seul flui- de, ou bien, on souffle sur les deux extrémités du couple thermoélectrique différentiel deux fluides de température différente, afin de réaliser un gradient de température plus prononcé. Lorsque la mesure doit tire particulièrement pré- cise, on peut maintenir dans la cavité de la tètes dans la- quelle sont soudées les extrémités considérées du couple thermoélectrique différentiel, une température constante.
Ceci est obtenu grâce à l'amenée d'un fluide compensateur de température, par exemple l'anhydride carbonique, que l'on règle sous le rapport de la quantité. L'excédent de chaleur est évacué de la cavité de la tête. Le fluide compensateur permet de maintenir l'étendue de la signalisation électrique dano les limites de l'échelle de l'appareil de moeurs, même lorsque la température dans le réservoir contrôlé subit dea variations importantes. En effet, en faisant varier le dé- bit du fluide compensateur, on peut maintenir la température des extrémités de référence du couple thermoélectrique dif- férentiel à la valeur requise.
En guise de couple thermoélectrique différentiel pour les applications visées par la présente invention, on peut employer des instruments de mesure thermoélectrique* habi- tuels, tels que, par exemple, des couples thermoélectriques, des thermistors, et analogues. Dans chaque cas particulier d'application, l'emploi pratique de la sonde exige une exé- cution appropriée, en tenant compte principalement du produit mesuré et des conditions d'utilisation.
Les sondes prévues par la présente invention sont destinées à dos conditions d'utilisation difficiles, où les procédés de mesure habituels
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duniveau du produit sont inapplicable, en particulier dont les cas où l'état de plusieurs grandeurs (de la température et de la pression) subit des modifications ou lorsque les impuretés, telles que les poussières et le goudron, rendent impossible l'emploi de procédés de mesure connus.
Il est bien entendu que, grâce au principe de la présen- te invention, on peut contrôler les disponibilités en produit en vrac ou en produite liquides, quel que soit leur niveau* Cependant, à cette fin, la sonde doit présenter, à des hau- teura différentes, un nombre supérieur à deux de saillies appartenant aux branches considérées du couple thermoélec- trique différentiel.
Un exemple de la mise en oeuvre de l'objet de l'inven- tion, en faisant appel à un couple thermoélectrique différen- tiel, est représenté de façon schématique dans les dessins annexée, dans lesquels ; la fig. 1 est une vue en coupe d'une sonde qui est soumise à un soufflage unilatéral & partir de l'extérieur; la fige 2 est une vue en coupe par une son- de soumise à un soufflage unilatéral à partir de l'extérieur et où une extrémité du couple thermoélectrique différentiel émerge vers l'espace situé à l'extérieur du réservoir de. travail sous pression; la fige 3 est une vue en coupe d'une sonde soumise au soufflage 4 partir de l'intérieur et où, les branches du couple thermoélectrique passent à l'exté- rieur du corps de la sonde;
et la fig. 4 est une vue en cou- pe d'une sonde soumise au soufflage à partir de l'intérieur et où les branches du coupe thermoélectrique passent à l'in- térieur du corps de la sonde.
On voit dans la fig. 1 qu'une tige creuse 12 est encas- trée dans la paroi du réservoir nous pression 10, à parois épaisses, dans lequel se trouve le produit à mesurer et dont le niveau est indiqué en 11, cette tige se terminant par une
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tête ou bulbe de couple thermoélectrique 13, qui forât une cavité fumé*. Les bronch*4 14 et 15 du couple thomo4lec- trique différentiel ne dirigent députa Impact intérieur vtre lteopao* exempt de pr*osionj à travers la tige Creuse 12, branches dont l'une et 'autre extrémîtde sont soudés
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au corps du bulbs 13 du couple thermoélectrique.
La tige
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creuse 12 *et on outre travers4o par le tube diamon4s 16, fixé conatntr1qu.mtnt. pour le fluide coispensiteur de chaleur# que l'on utilise lorsqutil stagit d'obtenir des valeurs 6140trique% utllimables pour le réglage. Ceci se présente en particulier dans les réservoirs ou le niveau du produit su-
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bit des fluctuation,. Pour souffler le fluide sur la bruche
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14 du couple thermoélectrique dittérentiol, on prévoit une tuyère 17, fixés à ltextr6mité de la tige de support creuse 16, également encastré dans la piroi du réservoir nous pros-
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$ion 10.
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U fluide soufflé est introduit dans la tuyêro 17 à tra- vers un tube 19. disposé conosntriquemnt. Ce tubs est ino- 14 ther#1quent du milieu présent dans le réservoir sous pression 10 par Itoupace annulaire compris entre la surface extérieure de et tube et la surface intérieurs de la tige de support creuse 19.
La fit. 2 représente une soude qui comporte en )MJ*ur parti* les a<N<a 414monte que celle de la fig. 1. Toutetoi., la tige creuse IX, à l'extr4atit< intérieure de laquelle et
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trouve la bulbe 13 du couple thermoélectrique, débouche dans
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une t4t* creuse 20, située à l'extérieur du réservoir tous
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pression 10, à parole épaissis, qui contient le produit à
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Maurer.
La tête creuse 20 est travertit concentriquement par le tube d'aaenee 16 du fluide coatpeaaeteur de te.p4ratu-
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re, qui aboutit au bulbe creux 13 du couple thermoélectrique.
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Ce bulbe no comporte qu'une branche 14 du couple thtrmo'lec-
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trique différentiel, branche qui est connectés à l'eapaca sans pression à travers la tige creuse 12 et la tête creuse
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20 et sur laquelle 4ouffle la tuyère 17 fixât à la tige de support creuse bzz contenant le tube 19. La seconde branche 21 du couple thomodlectrique différentiel est formé* par la spirale en fer 22. dispose duns la t8te crauaa 20. Une axtr4mit6 do la spirale en tel 22 est soudée à la tige ertu- se 12, tandis que l'autre extrémité de cette spirale go pro- longe mu dehors do 1 espace sans pression.
Crie* au fait que la seconde branche 21 du couple thermoélectrique diffé- rentier est constituée en partie par une spirale en ter 22 4* terminant par le fil 21 de ce couple, on obtient, compa- rativement à la réalisation suivant la fil. 1, une limitation de l'influence de l'inertie thermique du réservoir 10 à pa- rois 'pais...; en effet, l'inertie thermique pourrait influ- encer de façon défavorable l'intensité de l'impulsion élec trique, en particulier lors d'une variation comportant le passage d'un niveau affecté de pression à un niveau non af-
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fecté de pression, et vice vers*.
Grâce à la spirale en Òr 22, on dispose d'une distance suffisamment grande entre une extrémité du couple thermoélectrique différentiel et le corps
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10 proprement dit du réservoir. Orlc. 1 cette disposition, les deux extrémités du couple themoélectriqut différentiel sont maintenues plus ais6ment à une température à peu près égale au moyen du fluide compensateur de température en *ou-
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vomtnt* Les deux sondes à soufflage suivant les fige. 1 et 2 fonctionnent en principe de la mise manière, i .avoir : t 1a fluide de soufflage est soufflé, i travers la tuyère 17, con- tre la saillie, située en regard de cette tuyère, sur le bulbe 13 du couple thermoelectrique, naïllit appartenant A la branche 14 de ce couple tne6iaatr,qua différentiel.
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Le bulbe 13 du couple thermoélectrique est en contact avec le produit à mesurer, dont le niveau est indiqué en 11.
Aussi longtemps que de la attitré en vrac, telle que des cen- dres, du charbon, ou analogues, s'interpole entre la tuyère 17 et le bulbe 13 du couple thermoélectrique, l'action ther- mique du fluide de soufflage est modérée, le passage de ce fluide pouvant éventuellement âtre complètement interrompu lorsque la matière contenue duns l'espace considéré atteint un certain niveau. Il n'en résulte aucune modification de la température des saillies des parties supérieures 15 et 21 des branches du couple thermoélectrique différentiel, qui ne sont pas en contact avec la matière à mesurer.
La dit. férence de température qui se manifeste entre la paire de saillies considérés des branches 14 et 15 du couple thermo- électrique différentiel détermine une variation de tension dans la paire de branches 14 et 15 ou 14 et 21 du couple thermoélectrique différentiel considéré.
La variation de tension est transmise à des appareils de mesure approprier
Aussitôt que le niveau 11 du produit en vrac à Mesurer descend au-dessous du niveau de la tuyère 17 et du couple thermoélectrique différentiel soumis au soufflage, l'effet thermique du fluide de soufflage est modifié lorsque ce fluide rencontre le couple en question, de sorte que la ten- sion électrique dans la paire de branches 14 et 15 ou 14 et 21 du couple thermoélectrique différentiel se modifie également. La variation de la tension est assurée de la ma- nière décrite plus haut.
Etant donné la surpression permanente du fluide de souf- flage, la tuyère 17 ne risque pas de s'obstruer. Au contrai- re, le fluide de soufflage exerce également un effet de net- toyage sur la surface du bulbe 13 du couple, ce qui favorise un fonctionnement efficace de la sonde.
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La sonde représentée dans la fi g. 3 comprend le corps
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sous pression 24, ainsi qu'un tube central d'eaenée 25 pour le fluide de soufflage, qui plonge dans l'espace clos du corps précité. Le fluide réfrigérant ainsi mené quitte le corps sous pression 24 à travers l'espace annulaire compris
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entre la surface intérieure de ce corps et la surface exté- rieurs du tube d'amenée 5 Les branches isolées 26 et 27 du couple thermoélectrique différentiel sont logée% dans des tubes protecteur. 28 et 29, une extrémité de chacun. de ces branches étant soudée dans une saillie formée correspondante, prévue sur la surface extérieure du corps sous pression 24.
Ces tubes protecteurs, qui se prolongent à l'extérieur du
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corps sous pression 24, traversent à peu près porptndicula1" 1 rament, à joint hermétique, la paroi du corps sous pression, en des points opposés de celle-ci et à des niveaux, diffé- rente. La saillie de la branche inférieure 27 du couple thermoélectrique différentiel est plongée dans la matière à mesurer qui atteint le niveau 30.
La fig. 4 représente une autre solution de variante pour la sonde suivant l'invention. Ici, la sonde comporte
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un corps sous pression z., ainsi qu'un tube central 32, pour l'amenée du fluide réfrigérant de soufflage, tube contenu dans l'espace clos de ce corps sous pression. Le fluide ré-
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frigérant ainsi amené s'échappe du corps sous pression 31 A a travers l'espace annulaire compris entre la surface intérieur re de ce corps et la surface extérieure du tube central d'a- t menée 32.
Les branches isolées 33 et 34 du couple thermo- électrique différentiel sont logées dans des tubes de pro-
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rection 3; et 36, une extrémité de chacune de ces branches étant soudée dans une saillie fermée qui lui est affectée sur la surface extérieure du corps sous pression 31. Ces tubes protecteurs sont introduits dans l'enveloppe du corps
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sous pression 31 f travers son espace réfrigérant, à des
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niveaux différents,
de telle manier que la saillie de la
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branche 34 du couple thermo'1lotr1qul différentiel '1 trouva au-dessous du niveau 37 de la matière à mesurer Les sondes suivant les fige. 3 et 4 sont fixées par leurs corps tous pression 24 et 31 dans la paroi du réservoir close non représenté, qui contient le produit' mesurer. La
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connexion des branches 14 et 13# 14 et 21t 26 et 27t ou 33 et 34.du couple thermoélectrique différentiel, A des appareils
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de mesure électriques est effectuée d'une manière conn1 en soi.
Dans le ca. des sondes à soufflage intérieur, décrites ci-dessus, la différence de température requise est obtenue par le contact entre, d'une parte les saillie* des branches intérieures 27 et 34 du couple thermoélectrique différentiel et, d'autre part, le produit à mesurer, qui constitue le con- tenu du réservoir sous pression. Les branche.
26 et 27 ou
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33 et 34 des couples thor=41*ctriques différentiels sont de ce fait Influencées de façon Intense par le fluide de soufflage amen' dans l'espace intérieur des corps nous pres- sion correspondants 24 ou 31 par le tube d'arrivée 25 ou 32.
La variation de tension est transmise à l'appareil de assure, où. elle est mesurée de façon connu* en zoi, Aussi-
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t8t que le niveau 30 ou 37 du produit à mesurer a baissé au point que les saillies des branches Intérieures 27 et 34 des couples th<rwo<<lt9tPiqu différentiels ne sont plus en contact avec ce produit, les sondes retournent à leur état initial d'équilibre thermique. Il importe, dans le cas de ces sondes,
qu'il ne puisse pas s'y manifester des variations
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marqu4ce do la tension électrique lorsque ces sondes ne sont pas en contact avec le produit à mesurer, 'tant donné que les deux extrémités des branches du couple thlr80'llctriqul différentiel sont à la m4xat température, a4me lorsque la
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température dans lespace intérieur du réservoir contenant la maaae à mesurer subit des variation..
Les deux sondes dont il est question conviennent particulièrement - en rai- *on de cas particularité et par suite de leur construction simple - au réglage du niveau maximal et minimal dans des ré- servoirs clos et, d'un* manière générale, dans des espaces inaccessibles
Lorsque, dans les ztondas représentées dans les fini* 3 et 4, le fluide de soufflage réfrigérant est remplacé par un fluide de soufflage chaud, ce dernier fluide est introduit dans le corps soue pression 24 et 31 par le tube 24 ou le tube 31,
qui constitue ce corps et *et évacué à la partit supérieure du corps nous pression par le tube 25 ou 32.
Cette disposition est adoptée, par exemple, lorsqu'il *'agit de mesurer le niveau du goudron dans les wagons-citernes* Ici, la différence de pression requise est produite par l'em- ploi do la vapeur aoua une pression manométrique de 16 at- mosphères et une température de 206 C.
Ici, la différence de température due' l'échauffement des saillies de* bran- ches 26 et 27 des couples thermoélectriques différentiels 14 et 16 se traduit par une différence de tension qui se ma- nifaste aux extrémités froides des branche. 26, 27 ou 33, 34 du couple thermoélectrique différentiel.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.