FR2601772A1

FR2601772A1 - Sonde de mesure de temperature

Info

Publication number: FR2601772A1
Application number: FR8710234A
Authority: FR
Inventors: Manfred Urich
Original assignee: UNIMESS MESSTECH GERAETE
Current assignee: UNIMESS MESSTECH GERAETE
Priority date: 1986-07-21
Filing date: 1987-07-20
Publication date: 1988-01-22
Anticipated expiration: 2007-07-20
Also published as: FR2601772B1

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UNE SONDE DE MESURE DE TEMPERATURE. DANS CETTE SONDE, DES CAPTEURS ELECTRIQUES DE TEMPERATURE 2, 2A SONT DISPOSES LE LONG DE LA SECTION DE MESURE 1 EN ETANT SEPARES LES UNS DES AUTRES ET SONT RACCORDES EN ETANT BRANCHES EN SERIE AVEC UN INTERRUPTEUR RESPECTIF 5, 5A, SELON UN MONTAGE EN PARALLELE A DES VOIES CONDUCTRICES 3, 6 D'UNE UNITE D'EVALUATION 4 S'ETENDANT LE LONG DE LA SECTION DE MESURE, LE LONG DE LA CAVITE PREVUE DES MOYENS D'ACTIONNEMENT DEPLACABLES 7 QUI PEUVENT ACTIONNER UN OU PLUSIEURS INTERRUPTEURS. APPLICATION NOTAMMENT AU CONTROLE DE LA TEMPERATURE DE GRANDS RECIPIENTS DE STOCKAGE DE LIQUIDES.

Description

L'invention concerne une sonde de mesure de température servant à mesurer la température en un emplacement quelconque d'une section de mesure.

Dans des récipients de grandes dimensions servant à stocker des liquides, il est nécessaire dans de nombreux cas, par exemple pour des questions de sécurité, de contrôler la température du liquide. Etant donné que les variations maximales de température apparaissent directement dans la zone superficielle du liquide, il est nécessaire de détecter principalement la température du liquide dans cette zone. Cependant il apparait des problèmes en ce qui concerne l'agencement d'un dispositif de mesure approprié étant donné que la position de la surface du liquide se situe à une hauteur différen- te en fonction du degré de remplissage ou de vidage du réci- pient.

L'invention a pour but de fournir une sonde de mesure de température qui permette de mesurer d'une façon simple et fiable la température par exemple dans un récipient contenant un liquide ou une cuve, et ce respectivement à un emplacement quelconque ou bien dans une zone quelconque d'une section de mesure, par exemple respectivement au-dessous ou au-dessus de la surface du liquide.

Ce problème est résolu conformément à l'invention grâce au fait qu'un grand nombre de capteurs électriques de température sont disposés à distance les uns des autres le long de la section de mesure, que les capteurs de température sont raccordés respectivement, en étant branchés en série avec un interrupteur, raccordé selon un montage en parallèle à des voies conductrices raccordées à un analyseur s'étendant le long de la section de mesure, et qu'il est prévu le long de cette section de mesure, des organes d'actionnement déplaçables, qui permettent d'actionner un interrupteur ou plusieurs interrupteurs directement voisins.

Grâce à l'invention on obtient une sonde de mèsu- re de température, qui peut être disposée verticalement dans un récipient ou dans une cuve et qui est actionnée par exemple par un flotteur, respectivement dans la zone dans laquelle se trouve la couche superficielle du liquide. De cette manière, on peut mesurer la température de la couche superficielle d'un liquide stocké dans le récipient ou dans la cuve, quelle que soit la hauteur à laquelle se trouve la surface du liquide précisément. En outre la sonde de mesure de température conforme à l'invention permet de détecter la température moyenne d'une zone de la section de mesure.La sonde de mesure de température conforme à l'invention peut être fabriquée de façon simple et peut être disposée, de la même manière que les sondes connues de mesure de niveau, dans un tube de protection, qui traverse la cuve ou le récipient.

On obtient une forme de réalisation particulièrement simple à fabriquer de la sonde de mesure de température lorsque les interrupteurs sont réalisés sous la forme d'interrupteurs de sécurité monostables à lame, qui peuvent être actionnés par un aimant permanent déplaçé le long de la sonde.

Les capteurs de mesure de température sont réalisés de préférence sous forme de thermocouples. Les thermocouples présentent la propriété de produire une tension électrique correspondant à la valeur de la température et qui peut être amplifiée et-affichée par un analyseur. Etant donné que les thermocouples sont branchés en parallèle, la tension de mesure produite ne dépend pas du fait que seul un thermocouple ou plusieurs thermocouples sont branchés, lorsque les thermocouplEs branchés possèdent la même température.

Selon une autre forme de réalisation de l'invention, la sonde de mesure de température peut comporter également des interrupteurs bistables à lame, qui peuvent être actionnés magnétiquement et sont branchés respectivement en série avec un capteur de mesure. Les interrupteurs bistables à lame sont fermés au moyen d'un déplacement d'un aimant permanent dans une direction d'actionnement, auquel cas ils se bloquent dans leur position de fermeture Jusqu'à ce que l'aimant d'actionnement soit à nouveau déplacé devant les interrupteurs, dans le sens opposé à la direction d'actionnement.Par conséquent dans la sonde de mesure de température équipée d'interrupteurs bistables à lame, tous les capteurs de température, devant lesquels l'aimant d'actionnement a circulé dans une direction, sont branchés de sorte que la valeur de mesure détectée de la température représente la température moyenne de la zone de la section de mesure, dont les interrupteurs ont été fermés. Si la sonde de mesure de température décrite est placée par exemple dans un récipient contenant un liquide et est branchée au moyen d'un flotteur magnétique, la température moyenne du milieu, qui supporte le flotteur, peut être affichée.

L'invention peut être également mise en oeuvre en prévoyant, comme capteurs de température, des résistances dépendant de la température. L'unité d'évaluation est agencée de manière à compenser les variations brusques des valeurs des résistances, qui sont provoquées par le branchement simultané de deux ou de trois résistances.

De préférence les capteurs de température, les interrupteurs et les voies conductrices sont disposés sur un support isolant souple. Ceci présente l'avantage consistant en ce que la sonde de mesure de température peut être enroulée pour son transport. Une réalisation particulièrement appropriée est celle dans laquelle le support isolant souple possède la forme d'une gouttière qui loge, dans sa cavité, les interrupteurs et porte, sur sa face extérieure, les thermocouples. La forme du support isolant permet un montage protégé et empêchant toute rupture, des interrupteurs dans la cavité et simultanément une position exposée, favorable pour la mesure de la température, des thermocouples sur la surface du support isolant, cintrée vers l'extérieur.La gouttière peut être également réalisée par un tube divisé en deux et réalisé en une matière plastique isolante, auquel cas il est prévu, sur les bords, des fentes dans lesquelles les conducteurs aboutissant aux interrupteurs sont insérés. Les thermocouples sont alors formés avantageusement grâce au fait que les conducteurs, qui font saillie vers l'extérieur hors des fentes, des interrupteurs sont réunis par soudage a un conducteur continu réalisé en un matériau combinézapproprie. Par exemple pour l'ob tention de thermocouples appropriés, les conducteurs sont réalisés en cuivre ou en nickel-cuivre et les voies conductrices, qui y sont soudées, sont réalisées en constantan ou en nickelconstantan
On obtient en outre une stabilité supérieure de la sonde de mesure de température lorsque les interrupteurs à lame sont disposés sur une barrette de support souple et que leurs fils de raccordement sont soudés à des voies conductrices disposés sur la barrette de support. Une telle barrette de support peut servir également de support isolant pour les capteurs de température. Les supports isolants souples qui sont équipés des interrupteurs et des thermocouples, peuvent, selon une autre proposition de l'invention, être entourés par un tuyau en matière plastique rétractable. De ce fait la sonde de mesure de température peut être équipée de facon simple d'une enveloppe protectrice isolante, qui garantit en outre un maintien des interrupteurs dans la cavité.La sonde de mesure entourée par le tuyau rétractable peut être enroulée sur un diamètre approprié et être transportée en vue de son montage. La cavité située à l'intérieur du tuyau peut être remplie par du caoutchouc au silicone ou par un autre matériau comparable. Le montage s'effectue en général par introduction de la sonde de mesure de température dans un tube de mesure en acier spécial, qui est monté sur le récipient ou la cuve à contrôler et entouré par le liquide. L'aimant permanent servant à actionner les interrupteurs est disposé de préférence dans un flotteur supporté par le liquide et qui est guidé sur le tube en acier spécial.

L'invention prévoit en outre que la sonde de mesure de température est disposée, en commun avec un potentiomètre, pouvant être actionné magnétiquement, d'un capteur de mesure de niveau, dans un tube de mesure d'un récipient ou d'une cuve. Grâce à cette combinaison, on peut controler avec un seul tube de mesure et un seul flotteur muni d'un aimant aussi bien la température dans le récipient, notamment dans des zones déterminées de ce récipient, que l'état de remplissage respectif du récipient. On peut également disposer la sonde de mesure de température et le potentiomètre sur un support isolant commun afin de réduire ainsi la dépense du point de vue construction.

Conformément à une autre proposition de l'invention, on peut combiner une sonde de mesure de température conforme à l'invention, qui comporte des interrupteurs bistables à lame et des résistances dépendant de la température en tant que capteurs de température, et un potentiométre pouvant être actionné magnétiquement, auquel cas la valeur de la température est déterminée au moyen d'une comparaison des résistances dépendant de la température, qui sont branchées, au niveau mesuré par le potentiomètre.

D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description donnée ci-après prise en référence aux dessins annexés, sur lesquels
- la figure 1 represente un schéma d'une sonde de mesure de température munie de thermocouples et d'interrupteurs monostables
- la figure 2 représente une coupe longitudinale d'une section d'une sonde de mesure de température conforme au schéma de la figure 1 ; et
- la figure 3 représente une coupe transversale de la sonde de mesure de température conforme à la figure 2.

La sonde de mesure de température représentée sur la figure 1 comporte des thermocouples 2,2a, qui sont disposés à une distance uniforme le long d'une section de mesure 1 et, sont reliés en série au moyen d'une voie conductrice 3 et sont raccordes à l'analyseur 4 . Chaque thermocouple 2,2a est raccordé, en etant branché en série avec un interrupteur 5,5a pouvant être actionné par voie électromagnétique, à une seconde voie conductrice 6 qui est également raccordée à l'unité d'évaluation 4. Les interrupteurs 5,5a sont réalisés sous la forme de contacts de travail monos tables et sont fer més par un aimant permanent 7 déplaçable le long de la section de mesure 1, lorsque le champ magnétique de cet aimant atteint les interrupteurs.Afin de garantir que l'aimant permanent 7 ferme, dans n'importe quelle position, au moins un interrupteur 5,5a, son étendue dans la direction de la section de mesure 1 est dimensionnée de manière que, pour l'intervalle prédéterminé entre les interrupteurs 5,5a, deux interrupteurs voisins soient fermés par le champ magnétique lorsque l'aimant permanent 7 est situé approximativement dans sa position médiane entre les deux interrupteurs. Si l'aimant permanent 7 est plus proche d'un interrupteur que d'un autre, seul cet interrupteur est fermé. Par conséquent, en fonction de la position de l'aimant permanent 7, soit un seul interrupteur 5,5a, soit deux interrupteurs voisins sont fermés.

Grâce à l'agencement décrit, l'analyseur détermine respectivement uniquement la tension de mesure du ou des thermocouples 2,2a, dont l'interrupteur associe 5, 5a est fermé et établit de ce fait une liaison avec la voie conductrice 6. Sur la figure 1 il s'agit du thermocouple 2a, qui est situé à l'intérieur de l'aimant permanent 7 et dont l'interrupteur associé 5a est fermé. L'unité d'évaluation 4 évalue la tension de mesure du thermocouple 2a et indique la température mesurée au niveau d'un appareil d'affichage 8.Si la sonde de mesure de température est placée sensiblement verticalement dans un récipient ou une cuve servant à stocker un liquide et si l'aimant permanent 7 est porté par un flotteur, l'aimant permanent 7 raccorde respectivement le ou les thermocouples 2,2a qui sont situés directement au-dessous de la surface du liquide, å l'analyseur 4. De cette manière, on détermine toujours la température de la couche superficielle indépendamment du niveau respectif du liquide dans le récipient. De façon analogue, à l'aide de la sonde de mesure de température conforme à l'invention, on détermine également la variation brusque de température au niveau de l'interface entre deux liquides superposés possédant des densités différen tes. Le flotteur est alors agencé de telle sorte qu'il s'enfonce dans le liquide plus léger et est porté par le liquide le plus lourd.La mesure de la température s'effectue de cette manière directement dans la zone de la couche limite ou couche d'interface entre les deux liquides.

Les figures 2 et 3 représentent une forme de réalisation particulièrement avantageuse du point de vue construction d'une sonde de mesure de température conforme au schéma représenté sur la figure, pour un récipient et une cuve servant à stocker un liquide. La sonde de mesure de température est disposée en etant protégée dans un tube 9 réalisé en un acier spécial antimagnetique. Sur le tube 9 se trouve monté, de manière à être déplaçable axialement, un flotteur annulaire 10, qui contient un aimant permanent annulaire 11. La sonde de mesure de température est constituée par une barrette de support souple 12 realisée en un matériau isolant, de préférence une matière plastique, qui est recouverte sur une face, par des bandes conductrices 13,14.Sur sa face non recouverte, tournée vers le haut sur le dessin, se trouvent disposés à des distances uniformes, sur la barrette de support 12, des interrupteurs monos tables à lame 15 dont les fils de raccordement 16 sont raccordés par soudage à la bande conductrice 13 et dont les fils de raccordement 17 sont raccordés par soudage respectivement à une bande conductrice 14. Les interrupteurs à lame 15 sont constitues par un petit tube de verre cylindrique, dans lequel les fils de raccordement 16,17 sont scellés et qui comporte en son intérieur un interrupteur monos table pouvant être actionné magnétiquement.

La barrette de support équipée 12 est disposée dans la cavité d'un support isolant 18, qui possède la forme d'un tube cylindrique divisé en deux et est également souple. Un bord latéral 19 du support isolant 18 possède, à distance des voies conductrices 14, des fentes 20 dans lesquelles sont insérés des fils de raccordement 21 de thermocouples 22 disposés sur la surface enveloppe extérieure du support iso lant 18. Les extrémités des fils de raccordement 21 sont soudées aux voies conductrices 14 situées sur la barrette de support 12.Les thermocouples 22 sont formés par un conducteur, qui s'étend le long de la surface enveloppe du support isolant 18 et est constitué par un alliage de nickel-chrome ou par du constantan , et par les fils de raccordement 21, qui sont soudés à ce conducteur 23 et sont réalisés en cuivre ou en un alliage de nickel-cuivre. Pour réaliser l'isolation supplémentaire et la stabilisation, une masse élastique 24, par exemple du caoutchouc au silicone, est placée dans la cavité du support isolant 18, cette masse élastique 24 entourant complètement la barrette de support équipée 12 et les fils de raccordement 21.Extérieurement, le support isolant 18 ainsi que les thermocouples 22 et le conducteur 23 sont entoures par un tuyau 25 réalisé en une matière plastique isolante rétractable, qui, même dans le cas d'une déformation élastique, stabilise de façon supplémentaire la sonde de mesure de température et fournit l'isolation nécessaire des thermocouples 22 situés sur la face extérieure du support isolant 18, du conducteur 23.

Sur le côté du support isolant, qui est situé à l'opposé du thermocouple 22, se trouve disposée, sur le tuyau 25, une bande 26 réalise en un matériau élastique, de préférence un matériau mousse et à travers laquelle la sonde de mesure de température munie du thermocouple 22 est appliquée sous pression contre la paroi intérieure du tube 9, de manière à garantir de cette manière un bon transfert thermique et à maintenir les écarts de mesure à une valeur aussi faible que possible.

Comme cela est visible sur la figure 3, la sonde de mesure de température décrite n'utilise qu'environ la moitié de l'espace de montage disponible dans le tube 9, en raison de sa forme en coupe transversale sensiblement semicylindrique. Dans l'espace libre 27, on peut par conséquent monter une seconde sonde de mesure. I1 peut par exemple s'agir d'une autre sonde de mesure de température comportant des interrupteurs bistables à lame, auquel cas les interrupteurs à lame de cette sonde de mesure de température sont également actionnés au moyen d'aimants permanents 11.A l'aide des deux sondes de mesure de température, on peut par conséquent détecter aussi bien la température de la couche limite au voisinage du flotteur que la température moyenne du liquide au-dessous et au-dessus du flotteur. I1 est également possible de combiner entre elles deux sondes de mesure de température comportant des interrupteurs bis tables à lame agissant en des sens opposés, afin de détecteur par exemple la température moyenne de deux liquides superposés, un flotteur étant porté par le liquide inférieur et l'autre flotteur étant porté par le liquide supérieur. De même on peut loger dans l'espace libre 27 du tube 9, à côté de la sonde de mesure de température; une seconde sonde de mesure servant à indiquer l'état-de remplissage. Ces deux sondes peuvent être egalement logées dans un support isolant tubulaire, qui est constitué par deux moitiés de tube subdivisées longitudinalement et qui sont maintenues assemblées par exemple au moyen d'un tube extérieur 25. Naturellement le support isolant 18 et la barrette de support 12 peuvent être également réalisés en un matériau rigide, comme cela est approprié dans le cas d'utilisation.

Claims

REVENDICATIONS

1. Sonde de mesure de température servant à mesurer la température en un emplacement quelconque d'une section de mesure, caractérisée en ce qu'un grand nombre de capteurs électriques de température (2,2a,22) sont disposés à distance les uns des autres le long de la section de mesure (l),en ce que les capteurs de température (2,2a,22) sont raccordés respectivement, en étant branchésen série avec un interrupteur (5, 5a,15), à des voies conductrices (3,6,23,13) s'étendant le long de la section de mesure(l),et en ce qu'il estprevu le long de cette section de mesure (1), des organes d'actionnement déplaçables (7,11), qui permettent d'actionner un interrupteur (Sa, 15) ou plusieurs interrupteurs directement voisins.

2. Sonde de mesure de température selon la revendication 1, caractérisée en ce que les capteurs de température (2,2a) et les interrupteurs (5,5a) sont.raccordés, selon un montage en parallèle, aux voies conductrices (3,6) d'un analyseur (4).

3. Sonde de mesure de température selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que les interrupteurs (5,5a) sont réalisés sous la forme d'interrupteurs monostables ou bistables à lame, qui peuvent être actionnés par un aimant permanent (7) pouvant être déplacé le long de la section de mesure (1).

4. Sonde de mesure de température selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les capteurs de température sont réalisés sous la forme de thermocouples (2,22).

5. Sonde de mesure de température selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'on prévoit, comme capteurs de température (2), des résistances dépendant de la température.

6. Sonde de mesure de température selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que les capteurs de température (22), les interrupteurs (15) et les voies conductrices (13,14,23) sont disposés sur des supports isolants souples ou rigides (12,18).

7. Sonde de mesure de température selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que le support isolant (18) possède la forme d'une gouttière qui loge dans sa cavité les interrupteurs (15) et porte, sur sa face extérieure, les thermocouples (22).

8. Sonde de mesure de température selon la revendication 7, caractérisée en ce que la gouttière est formée au moyen d'un tube cylindrique (18) divisé en deux suivant sa direction longitudinale et réalisé en une matière plastique isolante.

9. Sonde de mesure de température selon la re vendication 7 ou 8, caractérisée en ce qu'un bord de la gouttière (18) comporte des fentes dans lesquelles sont insérés les conducteurs (21), qui aboutissent aux interrupteurs (15), des thermocouples (22).

10. Sonde de mesure de température selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que pour la formation du thermocouple (22), des conducteurs (21), qui sont raccordés aux interrupteurs (15), sont réunis par soudage à un conducteur continu (23) réalisé en un matériau combiné approprié.

11. Sonde de mesure de température selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisée en ce que les interrupteurs à lame (15) sont montés sur une baguette de support souple ou rigide et que leurs fils de raccordement (16,17) sont soudés aux voies conductrices (13,14) disposées sur la barrette de support.

12. Sonde de mesure de température selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisée en ce que le support isolant (18), qui est équipé des interrupteurs (15) et des sondes de température (22) est entouré par un tuyau (25) réalisé de préférence en une matière plastique rétractable

13. Sonde de mesure de température selon la re vendication 12, caractérisée en ce que la cavité située å l'intérieur du tuyau (25) est remplie d'une masse isolante élastique, de préférence du caoutchouc au silicone.

14. Sonde de mesure de température selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisée en ce qu'elle est montée en commun avec un potentiomètre, pouvant être ac tionné magnétiquement, d'un capteur de mesure de niveau, dans un tube coulissant et peut être actionné par un dispositif d'actionnement (7,11) déplaçable le long de la section de mesure.

15. Sonde de mesure de la température selon la revendication 6, caractérisée en ce que les résistances et I' in- terrupteur d'un potentiomètre servant à afficher la position du dispositif d'actionnement (7,11) sont installés-sur le support isolant (12,18).

16. Sonde de mesure de température selon l'une quelconque des revendications 1 à 15, caractérisée en ce que les interrupteurs bis tables à lame et des résistances dépendant de la température sont combinés à un potentiomètre pouvant être actionné magnétiquement et servant à réaliser l'affichage d'un niveau, de telle sorte que la valeur de la température est déterminée au moyen d'une comparaison des résistances dépendant de la température, qui sont branchées, au niveau mesuré par le potentiomètre.