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Manomètre pour des fluides à températures élevées en particulier pour des métaux liquide*
La. présente invention a pour objet un zunomètre pour des métaux liquides à températures élevées et dans lesquels les forces de pression sont transmises à la tète de mesure au moyen d'une plaque de pression et d'une tige de pression, un ressort de rappel étant prévu entre la tige de pression et la partie supérieure du carter, un soufflet de pression plongd dans le fluide étant disposé entre la plaque de pression et la partie entrée du carter, et des dispositifs de refroidissement de la tige de pression étant prévus entre la partie entrée.et la partie supérieure du carter.
Un appareil présentant cette conception de principe est par exemple représenté et décrit dans le livre "Liquid Métal Handhook" du département AEC de la marine africaine WASHINGTON 1955, pages 337 et 338.
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Comme on peut le voir sur la figure IV - 58 de ce livre la pression à surveiller du métal liquide cet reçue par une plaque de pression ayant La forme d'un dis- que disposa dans la partie entrée du carter - c'est-à-dire dans la partie inférieure de l'appareil qui constitue la chambre d'arrivée de la conduite amenant le métal -'et est transmise à une tige de pression reliée à la dito plaque.
A son extrémité supérieure la tigo de pression comporte un noyau en ler doux qui pénètre dans un montage de bobi- non différentielles situé dans le couvercle du carter, ce couvercle étant dénommé tôte de mosure.
Le dispositif connu de transmission do pression comporte égaloment dans la partie entrée du carter un soufflet de pression disposé ontre la plaque do pression et la paroi do séparation du carter, et oomporto dons la partie supérieure du carter (au-dessous de la chambre de la tête do mesure) un ressort de rappel hélicoïdal disposé entre la tige de pression et la paroi de séparation correc- pondante du carter. Le ressort de rappel repose sur un ,disque de ressort qui est supporté par la tige do pression.
Ce ressort est également entouré par un soufflet@
3ur la f iguro IV - 58 on peut également voir que a dans la sone située antre la partie entrée et la partie supérieure du carter la tige do pression passe à travers un tuyau étroit do guidage muni d'ailettes de refroidisse- ment.
Par rapport aux appareils manomstriques d'autres des de construction, 1'appareil décrit présenta l'avan... tage quo la précision des mesures est largement indépendan- te de la dilatation thermique de la tigo de prosoion et
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de la modification de l'élasticité du soufflet a p uu 99 - -'- u plongé dans lo métal liquide.
Cet avantage peut étre # * ';V' obtenu grâce à un choix approprié de la constante do #'- h'"'-' flexibilité du soufflet de pression et do l'onaemble bzz rossort-noufflett En plus l'ensemble rossort-soufflef est maintenu à basse température et grâce au ra'rai.c.eei lß du tuyau de guidage l'élongation longitudinale de la tige de pression est également maintonuo a dos faibles valeurs* )
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La prénonto invention a pour but dtmdlioror doux propriétés essentielles do l'appareil pacédumont décrit :
la présonto invention a pour objet d'une part d'éliminer d'une façon encore plus efficace l'influence do l'élongation thermique do la tige, du carter et des
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éléments élastiques sur la précision don raaauroa ot d'au* tre part de réaliser un appareil qui permette une vérifie** , tion de l'étalonnage do ce durnior au cours de non fonû- tionnomont.
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Ces problemoa sont résolue avec l'appareil en question comportant un ressort de rappel disposé entre la tigo de pression et la partie supérieure du carter et comportant un soufflet do pression disposé entre la plaque do pression ot la partie entrée du carter grâce au fait que conformément à l'invention le ressort do rappel com-
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porto do l'autre côté du disque de ressort un.oontro.roe* ,.
sort, que le soufflet do pression comporte de l'autre côté do la plaque de pression, coté plongé dans le métal liqui-
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de un contro-eoufflot, lo rapport entre les forces élas- tiques don ressorts do rappel et eolloe don souffleta étant bzz do l'ordre do 5:1, et que les chambres de la zone do trans- mission de pression on communication entre ollos Jusqu'à
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la plaque do pression sont alimentées avec du gaz de mesure par l'intermédiaire d'uno conduite,
De cette manière on obtient pondant le fonction- nemont de mesure proprement dit aussi bien que pendant la vérification de l'étalonnage une très bonne compense- tien dos modifications thermiques des constantes d'élas- licite des soufflets et des ressorts de rappel.
La com- pensation est si efficace que pour une variation de près- sion de + 0,5 atm. la précision de mesure de l'appareil en fonctionnement normal est de l'ordre do + 0,6% de la, valeur luo sur l'échelle. Pour l'étalonnage l'erreur moyenne de mesure n'est que do 0,8%.
L'objet de la présente invention sera encore mieux compris à l'aide do la description suivante de doux modos do réalisation du manomètre conforme à l'in- vention, modes donnés uniquement à titre d'exemples et à l'aido du dessin annexé sur lequel
La figure 1 est uno coupe longitudinale d'un ' modo do réalisation préféré du manomètre et,
La figure 2 cet une ooupo longitudinale d'une variante du manomètre selon la figure 1.
Lo manomètro conforme à l'invontion ot ropré- sente sur la figure 1 ost dootiné à être raccordé au circuit do refroidissement d'un réacteur nucléaire ainsi qu'à dos circuits d'essai appropriés dans lesquels se trouvent un "portour do chaleur", on particulier du métal liquide tol que du NaK, L'appareil est directement raccor- dé à uno conduite 1 comportant du métal liquide. Grosso modo cet apparoil est constitué par une partie entrée 2 du carter, par une partie supérieure 3 du carter, par uno
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toto do mesure 4 ut par doe éléments de transiûlaeion do
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pression situes dans l'axe do symétrie do l'appareil.
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Lou eleaonta do transmission do pression sent les suivante t un-? plaque do pression 50 un soufflet de pression 6 plongé donc lao métal liquide ot situé ontro la partie entro du carter or la plaque da pression, uno tige de pression 7t un tuyau do guidage 8 do la. tige do pression, un ressort du rappel 9 situé ontro la tigo do pronaion ot la partio supérieure du carter, = noyau on fur doux 10 ot un transforuatour di''8rontial. 11.
L'espace 12 situ dans la partis entrée du carter ont rompli do métal liquide & haute toapdraturo (allant jito- qu'h 700 C) provonant do la conduite 1. Les éliwsnîn précitde existant egolcount dann l'appareil annoctotriquo
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connu*
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Contomémont h l'invor.'..ion lo rassort da rappel 9 oonporto de l'autro côté d'un disque do rostort 13 un oontre-roooort 14 ot lo soufflot do proasi= 4 ftcraporto do l'autro côte de la plaque do pression 5, obtd plonge
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dans le métal liquide, un oontro-soufflot 15, le rapport
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entre loe forooo élastiques dos rusaorte do rappel et .
colles dos souffleta étant de l'ordre de 9'lt Lia disquo do rossort et la plaque do prose ion comportent due doux o8tda don rallongea an for= do éclat Loo cols 13a, 131 du disque do ressort sorvott h un meilleur guidage des rossorts hélicoïdaux 9# 14 et eer*' vont egaloaont de butée à la tige do pression. Le* oxtré. mitée des soufflets sont soudas sur des levros 5ar 51 do la plaiue de pression. Los ressorts hélicoïdaux 9, 14 s'appuient r-spootivonont sur la paroi supérieure 3& et
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sur la paroiinférieure 3b de la partie supérieure du
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carter ainsi que sur un épaulomont 13g du disque do ron. sort. Los ressorts sont précontraints. Lo disque do ros- sort ost Ifixé sur un filotago 13 q de la t3.go do pression 7 au moyen d'un éorou taraudé 13d.
Le bord supérieur du soufflet do prosoion 6
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situé das la partie entrée du oartor ont soudé sur une douillo 2a do la paroi supérieure 2b do la partie entrée
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du cartcr, tandis quo 10 bord inférieur du oontro.aouf- flet 15 est soudé sur uno plaque do fond 2c do la partia entrée du carter, cette plaqua 2c étant munie d'ouvertures permettant lo passage du métal liquide. La plaqua do fond
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2g est oon3tituéo par une partio annulaire extérieure ot par un diaquo oiroulairc qui y ost embolt6. oye disque servant on môao tempe au oontrago ot au guidago de la tigo do pression 7 par l'intoruédiaire d'une prolongation on forma do tigo 5c do la plaque do prossion.
Tandis que la soufflet do pression 6 n'oat
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ontouré qu â l'extérieur par lao "porteur do ohr3our", lo oontro-soufflot 15 est alimenté aussi à l'intérieur par du métal liquida. Due alésages latéraux 5d prévus dans la plaque du pression servent à améliorer la circula- tion du métal liquide.
Grâce à l'emploi do doux ressorts ot de doux soufflets ot on raison do constantes d'élasticité plus élevées dos ressorts, les variations dos oonstantoa d'élasticité dos soufflets sont compensées d'autant plus que
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tous doux sont plongds dans 13" porteur do oitalour" et possèdent ainsi approx1ctivccont les mornes températures Les élongations différentes do la tigo de pression ot
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du carter ot lao ddplaenent du point zéro dans la tata do basuro qui oryau5.to sont conponséa do la a&ao tagon, * Ainsi la position du point zéro est fixe dans tous Ica '" .
donainca do pression ot de tonpératuro Etant donné quo '"/#>" les soufflets couvant e$ro facilemont taalntaaue à uao ' -T"' température supjriouro à 20000# dos dépôts doxydoa grc.. &#Y ,uha4t d'un alliago cotallique liquida ou don dépote , Y'" ' toëtalliquoo sont rendue impoooibloa. La phoinion dos y mooureu cet <5galumcnt amliordo par 10 fait quo la tigo bzz do pression ot lo ressort peuvent so mouvoir librcaatt! w' f ., Solon uno autre caractéristique do l'invention les chambros do la zono do transmission do proijoion, ohanbrcs oouuuaet' mtre e'llee jusqu'à la plaque de proaoion 5. /-# - sont toutos alimentera par da gaz do mosuro par l'inter-'" * m6diairo d' uno oonduito.
L'espace roapli do gaz comprend uno ohanbru 16 constituée par uno douille 35 de la porof aup]iouru 3A do la partie supérieure 3 du cartort uno ''*' chambre à rosaorts 17, lo canal du tuyau do Suidffl 8
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et uno chambre do soufflet 18. La conduite contenant du
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gaz do nosuro cet conatitu6c, co=o on peut lo 'voir sur la figuro 1, par uno conduite d'entrée 19 ot par uno con- duito do sortie 20 aitudue toutue doux au-dossouà da la tâte do raucuru, lu conduite do sortie étant :vl#.6o uno soupape à pointeau par 7.int.m3diairo d'un m=ombtre h piston rotatif (toua doux notant pas ropr<!eont9 sur la figure).
La sono entourant la ohotabro h ronnorte 17 cet refroidie par do l'eau L'oau do rofroidiaoaaunt parvi&ni. par une conduite d'entrée 21 dans une chambre a:nulai.ro '"' ' t..
3y,r 22, pacot) à travero dus ouvorturus ménagées dans la paroi
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de fond 3b do la partie supérieure du carter dans une : ' chambro d'eau 23 située au-dessous de la chambre 4 res- sorts et quitte finalement l'appareil par une conduite de sortie 24. Grâce à ce refroidissement les ressorts de rappel en particulier sont maintenue à dos basses tempérai turos.
La chambre annuloire 22 est constituée par une prolongation cylindrique 3d do la plaqua do fond 3b et par une armature 25. * Ce cylindro 22 guide le disque de ressort 13. L'armature comprend plusieurs bras do sup- port 25a servant à la fixation de l'appareil manomètrique.
Le tuyau de guidage 8 do la tige de pression est également rofroidi au moyen d'ailettes de refroidis- sonont 26 qui sont situées dans la zone délimitée par la partie supérieure et par la partie entrée du carter,
Au cours du fonctionnonont, la vérification do l'étalonnage de l'appareil est réalisée do la maniera suivante
L'ouverture do la soupape à pointeau dans la conduite do sortie 20 est modifiée jusqu'à ce quo l'espace de l'appareil rempli do gaz - espace qui est constamment rempli do gaz (argon)
pression do service normale - se trouve à la même pression quo colle du "porteur do ohalour". Ceci a pour conséquence, que les ressorts do rappel ramènent la tige do pression et 1'indicateur do mesure do leur position aotuollo do fonctionnement à la position zéro. Lorsque la position finale do l'indicateur coïncide avec le zéro do l'échelle,
l'apparoil do mesure est on bon ordre étant donné quo la pression du gaz et colle du "porteur do chaleur" sont les mornes. Si cela n'oat
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pas lo CM, los ressorts doivent fitro réglés do nouvoaué Il faut encore remarquer quo pondant bzz pro- cossus do vérification do l'étalonnage los oola 15a ot .3b du diaquo do rqaaort umptehcnt uno élongation <moo ¯ 81vo due aoufflots du fait qu'ils vionnont butor contre la paroi aupi-icnrt 3,a ou infériouro 3t do la partie aup5ricuro Au onrtur,
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L'indication do la pression proproaont dite
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est réaliodo par voie dlootriquo pour lo "porteur do
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chaleur" aussi bion quo pour Io gaz.
Les vecteurs don doux pressions sont ndlonn60 positiQont lorsquo l'indicateur so trouvo au-duseue du point zéro et aégati- vouont lorsque 1'indicateur no trouve au-donsout du point zéro. La soraao do eue vootuuro est indiqudo par écrit do sorto quo la proaaion quo poaeêda , l'instant conai"
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dèrd lo "porteur do chalour" p: nt fitro luo 1QQédintuaunt.
L'oxiattmco d'un circuit do 008U1"C pisr du '-< gaz présente surtout l'avrntago oona1d6rablo quo le ahtaap, do mvaura pout faciloment ttre modifia par uno augmenta- tion ou uno diminution do la prossion du gaz 00 qui par- not uno moeuru on continu do la pression au moyen du ra appareil. Il n'ost pas n6cosaaîro do prévoir dos roovortit do rappel assez forte qui comprocttra1ont la pacision do masura. Do plus, grâco à l'addition positiva et a6da- tivo do la pression du "porteur do chalourlt h- 1& pression du gaz, dos moburon orronéos duos aux variations vtrlur- triquoa du au sont surprim4on.
On agit égaloaont contre co fait on co qu'on prévoit dans le coda de réalisation selon la figure 1 l'espaça rumpli do gaz de 1'appareil
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cet aussi petit quo possible, Coci n'ontraino qu'un faible
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débit d'argon, Loroquo la consommation d'argon n'ast pas primordial, 1' appareil ow6triquo rvVrÓ8otÓ sur la figure 2 pout avoir un certain 3.ntârtt, appareil dans lequel le gaz do noauro sort simultan6ucnt au rotroid1soo- mont do la tig do pression ot dos roseorte, Dans ôo oas le rotroidis3aunt par onu réalisé drue l'appareil selon la figure 1 cet eupprim6, Dans lo cas prdeont 101 roaaorta sont raaintunue à dos torp3raturoa dgaloa au moyen d'un faible courant de gaz.
Dus cloisons intcrnddiairos 28, 29 cunioa d'orificoe de faible dianètro et disponjoa dans la partie supérieure du carter onpôchont quo lo souttlot supé- riour 6 vienne on contact avoo du gaz froid ot quu les roa.. sorte do rappel noicnt al1entéB par du gaz chaud.
Bien entendu, d'autres modifications peuvent ôte apportées au manomètre décrit ci-doosuo sans quo l'on sorte
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du oadro do l'invention