Note : Les descriptions sont présentées dans la langue officielle dans laquelle elles ont été soumises.
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La présente invention se rapporte à un
dispositif de contrôle d'un débit fluide, et
particuli~rement à la detection de l'arrêt de ce debit, ce
qui est important lorsqu'il s'agit d'additifs injectés de
fa~on continue en des points repartis le long d'une
conduite de transport de pétrole, de gaz ou de tout autre
produit chimique.
Le traitement du petrole brut au cours de son
transfert du site de production au lieu de stockage est
d'une importance capitale puisque les produits inject~s
permettent d'obtenir une huile correspondant aux
spécifications commerciales.
La detection d'un arrêt d'injection et sa
telétransmission permettront d'eviter des incidents
coûteux tels què sont des immobilisations de stockages ou
des constatations de cargaisons non conformes aux
specifications.
Le produit est généralement injecte à l'aide
d'une pompe alternative entrainee par un moteur alimente
au gaz ou à l'électricité. Les défauts d'injection
proviennent soit d'un arrêt de la fourniture en gaz ou
électricité, soit d'un manque de produit à injecter.
~ On connait des contrôleurs de débit installes
dans un manchon pour être monte sur une conduite. Un
clapet oscillant dans la conduite indique l'exces ou le
defaut de debit. Toutefois ces dispositifs conçus pour le
contrôle de debits importants sous pressions peu
importantes ne sont pas aptes à detecter de fason
manifeste et claire l'absence de débit, ils ne constituent
donc pas une solution au probl~me posé.
On connait des debitmètres à flotteur comprenant
un cône de mesure vertical de section croissante de bas en
haut à l'interieur duquel est disposé un flotteur.
Lorsqu'un ecoulement de fluide se produit de bas en haut
dans le cône de mesure, le flotteur s'él~ve et prend une
position telle que la force ascendante due au flux
~quilibre le poids du flotteur. A chaque position du
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flotteur correspond une valeur du débit à travers
l'appareil. Si le tube est transparent, une graduation est
marquée sur le tube, elle permet la lecture directe du
débit. Si le tube est opaque, on place un barreau
magnétique dans le flotteur et un détecteur de modification
du champ magnétique, ce détecteur traduisant ses indications
à l'aide d'une aiguille mobile devant un cadran.
Ces débitmètres à flotteur sont fragiles, ce sont
plutôt des appareils de laboratoire que de chantier.
C'est pour pallier les difficultés rencontrées
avec ces différents matériels qu'il a été proposé de faire
travailler un ressort en compression sous l'action de la
pression développée par le fluide en débit, ce qui autorise
des pressions élevées.
Selon la présente invention, il est prévu un
dispositif de contrôle d'un débit fluide, comprenant:
- un cylindre ayant une première extrémité et une
deuxième extrémité,
- un orifice d'entrée prévu au voisinage de la
première extrémité du cylindre et un orifice de sortie
espacé dudit orifice d'entrée, ledit orifice d'entrée étant
relié à une source de fluide,
- un piston mobile en translation dans ledit
cylindre d'une première position, dite d'absence de débit,
dans laquelle une extrémité du piston, appelée extrémité
antérieure, est placée entre ledit orifice d'entrée et ledit
orifice de sortie, position dans laquelle ledit orifice de
sortie est sensiblement fermé, à une deuxième position
espacée de ladite première extrémité du cylindrej dans
laquelle ledit orifice de sortie est au moins partiellement
ouvert et du fluide peut circuler dudit orifice d'entrée
vers ledit orifice de sortie, ledit piston étant déplaçable
de ladite première position à ladite deuxième position au
moyen du fluide s'écoulant dudit orifice d'entrée vers ledit
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orifice de sortie,
- des moyens élastiques dans ledit cylindre pour
pousser ledit piston dans ladite première position en
l'absence d'un débit prédéterminé de fluide s'écoulant dudit
orifice d'entrée vers ledit orifice de sortie, et
- des moyens pour détecter le déplacement du
piston vers ladite première position.
De préférence, le dispositif comprend en outre un
orifice de circulation dans ledit cylindre et un moyen
assurant l'écoulement d'un débit prédéterminé d'un fluide de
fuite entre ledit piston et ledit cylindre vers ledit
orifice de circulation.
De préférence, ledit piston peut comprendre des
moyens pour obturer ledit orifice de circulation lorsque
ledit piston se trouve dans ladite deuxième position.
De préférence l'orifice latéral de sortie est
relié à un oléoduc successivement par un conduit muni d'un
clapet anti-retour et une conduite de raccordement,
l'orifice de circulation de la seconde extrémité du cylindre
étant connecté au conduit au-delà du clapet anti-retour.
Suivant un mode préférentiel de réalisation, le
piston et la première extrémité du cylindre sont munis de
moyens pour que l'arrivée du fluide par l'orifice d'entrée
sur la première extrémité applique la pression du fluide à
la totalité de l'extrémité du piston en butée sur la
première extrémité du cylindre. Ces moyens consistent
notamment dans la forme en calotte sensiblement sphérique
donnée à l'extrémité du piston en coopération avec une
première extrémité plane du cylindre.
Suivant différents modes de réalisation
préférentiels, les moyens pour la détection de la première
position du piston sont constitués par l'association d'un
barreau aimanté disposé dans le piston, coaxialement à
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celui-ci, et d'un contacteur magnétique, disposé sur la
plaque constituant la première extrémité du cylindre, ce
contacteur magnétique étant mis en rapport avec un
dispositif émetteur de signaux.
Dans de telles installations, le contacteur
magnétique est généralement du type interrupteur à lame
souple et il est souvent mis en rapport avec un dispositif
émetteur de signaux par l'intermédiaire d'un temporisateur.
L'invention sera mieux comprise dans la
description suivante, donnée à titre non limitatif, d'un
mode de réalisation illustré par les figures qui
représentent:
Fig. 1: schéma général de l'installation, et
Fig. 2: coupe du dispositif de détection d'ab-
sence de débit.
En se référant à la figure 1, on trouve undispositif de contrôle de débit (1) intercalé entre une
conduite (2) le reliant à un réservoir (3) par
l'intermédiaire d'une pompe alternative (4) et une conduite
(5) le reliant à un oléoduc (6).
La pompe alternative (4) est entrainée par un
moteur (7) alimenté soit par de l'électricité, soit par un
carburant liquide ou gazeux.
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Le dispositif de contrale de debit (1) est
constitué par un cylindre (8) percé d'un orifice d'entree
t9) sur une première extremite (10), d'un orifice de
circulation (11) sur la seconde extrémite (12) et d'un
5 orifice lateral (13) dit, orifice de sortie, et par un
piston (14).
Ce piston (14) est mobile en translation dans le
- cylindre (8) d'une première position, non figuree, dite
_ d'absence de debit, dans laquelle le piston est maintenu
en butee contre la premiere extremite (10) du cylindre (8)
par un ressort (15) prenant appui sur la seconde extr~mit~
(12) du cylindre (8), ~ une position, figuree, dite de
débit, dans laquelle le piston (14) comprimant le ressort
(lS) degage au moins une partie de l'orifice lat~ral (13).
Cet orifice latéral (13) est connecte à la conduite
(5), elle même about~ssant au gazoduc ou oleoduc (6), par le
moyen d'un conduit (16) comportant un clapet anti-retour
(17) constitue par une bille (18) appliquee sur un si~ge
annulaire (19) par un ressort (20).
L'orifice de circulation (11) sur l'extremite
(12) du cylindre (8) est relie au conduit (16) à l'aval du
clapet anti-retour (17).
Le piston (14) contient un barreau aimante (21)
- coaxial.
Dans la paroi du cylindre (8) limitee par la
premiere extremite (10) est log~ un contacteur magnetique
(22) du type interrupteur à lame souple.
Ce contacteur magnetique (22) est alimente en
~nergie eiectrique par une source telle qu'une batterie
(23) elle-même reliee, par l'intermediaire d'un regulateur
(24) à un panneau solaire (25).
Le contacteur magnetique (22) est relie, par
l'intermediaire d'un temporisateur (26), à un emetteur
radio (27).
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Le piston 114) a son extrémité (28), qui vient
reposer en butée sur la première extr~mité (10) du
cylindre (8), dessince avec une forme de calotte spherique
non discernable sur la figure, qui lui permet de subir la
pression du liquide arrivant par l'orifice (9) sur la
- totalité de sa surface.
_ Le piston (14) est mobile dans le cylindre (8)
avec un jeu déterminé en fonction de la viscosite du
liquide afin de permet~re un certain débit de fuite par
l'espace annulaire ainsi délimité.
A titre d'exemple, pour des viscosites comprises
entre 100 et 5000 centipoises, un jeu de 1/lOè de
millim~tre est envisageable, pour des viscosites
inférieures ~ 100 centipoises, un jeu plus faible doit
être retenu.
Le piston 14 est fait d'un matériau présentant
une aussi grande résistance à la corrosion que le corps du
cylindre mais légèrement différent de celui-ci soit pour
la dureté, soit pour l'~tat de surface, de façon à pouvoir
facilement coulisser et éviter tout grippage.
Ses différentes pièces du dispositif de
détection (1) à l'exception du bouchon aimanté (21), sont
faites d'aciers non magnétiques et -présentant une
excellente résistance à la corrosion.
Fonctionnement du dispositif
- Le liquide arrive par l'orifice (9) et met en
pression immediate 1'ensemble de l'extremité du piston
(14).
Le piston (14) est repoussé jusqu'à ce que
l'orifice latéral (13) soit découvert, au moins en partie,
pour admettre le passage du liquide par le conduit (16)
vers l'oléoduc (6) par l'intermédiaire du clapet
anti-retour (17).
Sous l'effet de la pression exercée par le
liquide sur le piston (14), malgré le débit d'évacuation
par le conduit (16) et malgré la fuite tolérée par
l'espace annulaire entre le piston (14) et le cylindre
(8), le piston (14) vient reposer en butee sur la seconde
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extremité (12) du cylindre (8) ce qui a pour effet de
stopper la fuite de l'annulaire et de conforter cette
position. Ce piston (14) est alors en position de débit.
En cas de defaut d'injection, quelle qu'en soit
la cause, le clapet anti-retour (17) se ferme et le piston
(14) sous l'action du ressort (15) se déplace jusqu'à
buter contre l'extrémité (10) du cylindre (8).
-Du fait de la fuite tolérée entre le piston (14)
- et le cylindre, le clapet anti-retour (17) se ferme avant
l'arrêt complet du débit de fluide, ce qui a pour effet de
modérer la vitesse de d~placement du piston.
Lorsque le piston (14) approche de cette
position de butée contre l'extrémit~ (10), le barreau
magnétique (21) actionne le contacteur magnétique (22)
mettant en route le processus d'alarme.
Le piston (14), prenant appui sur l'extrémité
(10), est alors en posi~ion d'absence de debit, où il se
maintiendra tant que les moyens d'injection n'ameneront
pas à l'orifice (9) dans le cylindre un débit de fluide
avec une pression suffisante pour surmonter la poussée du
ressort (15~ sur le piston (14).
Le relai temporisateur (26) bloque l'émission
d'une alarme radio par le dispositif (27) pendant un
- intervalle de temps correspondant ~ une irrégulairté
d'amplitude limitée du fonctionnement de la pompe 5.
Cet intervalle de temps étant écoulé, l'alarme
radio fonctionne et une équipe d'entretien peut être
envoyée afin de remettre en état le poste d'injection
d'additif dans l'oléoduc (8).
30En fonctionnement normal du poste d'injection,
la consommation électrique du dispositif détecteur
d'absence de débit est nulle. Ceci constitue un avantage
considérable en autorisant la veille sur une batterie,
essentiellement alimentée par un récepteur solaire, et, en
tous cas, independamment des aleas de l'alimentation par
un réseau electrique.
