FR2651879A1 - Device for measuring flow rate in a pipe, and distillation installation of the Charente still type comprising the same - Google Patents
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Abstract
Description
L'invention se rapporte à un dispositif de mesure de débit dans un conduit, et sous un aspect plus particulier, à un appareil de distillation du genre alambic charentais. The invention relates to a device for measuring flow in a conduit, and in a more particular aspect, to a distillation apparatus of the Charentais still type.
On connaît déjà un dispositif de mesure de débit dans un conduit qui comporte un diaphragme et deux prises de pression respectivement à l'amont et à l'aval du diaphragme, la différence entre les pressions respectives à ces prises reflétant le débit à mesurer. There is already known a device for measuring flow in a duct which comprises a diaphragm and two pressure taps respectively upstream and downstream of the diaphragm, the difference between the respective pressures at these taps reflecting the flow to be measured.
L'un des objets de l'invention est de réduire les conséquences de la perte de charge introduite dans le conduit par le diaphragme. One of the objects of the invention is to reduce the consequences of the pressure drop introduced into the conduit by the diaphragm.
Elle propose à cet effet un dispositif de mesure du même type, mais qui se caractérise en ce que le diaphragme qu'il comporte est adapté à faire varier la section qu'il obture dans le conduit, afin d'admettre une position de travail où il permet la mesure de débit et une position de repos où la section qu'il obture est minimisée. To this end, it proposes a measuring device of the same type, but which is characterized in that the diaphragm which it comprises is adapted to vary the section which it closes in the duct, in order to admit a working position where it allows flow measurement and a rest position where the section it closes is minimized.
Dans cette position de repos, la perte de charge est donc minime et le diaphragme n'introduit pratiquement aucune perturbation, ce qui est particulièrement intéressant dans certains cas de figure où la circulation est forcée en temps normal, alors qu'elle doit se poursuivre aussi bien que possible en cas d'incident ne permettant plus qu'elle soit forcée. In this rest position, the pressure drop is therefore minimal and the diaphragm hardly introduces any disturbance, which is particularly advantageous in certain cases where circulation is forced in normal times, while it must also continue although possible in the event of an incident that no longer allows it to be forced.
Selon un mode de réalisation préféré comme étant simple, commode et économique, le diaphragme est une plaque articulée sur le conduit, destiné à être disposé transversalement au conduit dans ladite position de travail, et à être orienté parallèlement à la direction générale du conduit dans ladite position de repos ; ainsi dans l'exemple d'un conduit à section circulaire, le diaphragme est un disque présentant une ouverture circulaire en son centre, articulé sur le conduit suivant un diamètre. According to a preferred embodiment as being simple, convenient and economical, the diaphragm is a plate articulated on the duct, intended to be disposed transversely to the duct in said working position, and to be oriented parallel to the general direction of the duct in said rest position; thus in the example of a conduit with circular section, the diaphragm is a disc having a circular opening in its center, articulated on the conduit according to a diameter.
Selon un autre mode de réalisation plus élabore, permettant comme pour les diaphragmes classiques d'avoir un orifice précisément calibré et une étanchéité diaphragme-conduit, le diaphragme est disposé transversalement au conduit et comporte des lamelles mobiles, délimitant en son centre une ouverture des dimensions réglables, à la façon bien connue des diaphragmes d'appareils photographiques. According to another more elaborate embodiment, allowing, as for conventional diaphragms to have a precisely calibrated orifice and a diaphragm-duct seal, the diaphragm is arranged transversely to the duct and has movable lamellae, delimiting in its center an opening of dimensions. adjustable, in the well-known manner of camera diaphragms.
On sait que les appareils de distillation du genre alambic charentais comportent un foyer disposé sous une chaudière entourée par une chambre dite tour à feu, débouchant dans une cheminée d'évacuation des gaz brûlés. It is known that distillation apparatuses of the Charentais alembic type include a hearth disposed under a boiler surrounded by a so-called fire tower chamber, opening into a flue gas evacuation chimney.
Un autre objet de l'invention est d'optimiser le rendement du foyer, c'est-à-dire de lui faire dégager le maximum de chaleur pour une quantité donnée de combustible. Another object of the invention is to optimize the efficiency of the hearth, that is to say to make it give off the maximum amount of heat for a given quantity of fuel.
L'invention propose à cet effet une installation qui se caractérise en ce qu'elle comporte des moyens pour ajuster le débit d'évacuation des gaz brûlés à une valeur prédéterminée en fonction du réglage de l'alimentation en combustible du foyer, ces moyens comportant un dispositif tel que précédemment exposé pour mesurer le débit des gaz brûlés dans la cheminée ainsi qu'une turbomachine pour forcer l'extraction des gaz. The invention provides for this purpose an installation which is characterized in that it comprises means for adjusting the discharge rate of the burnt gases to a predetermined value as a function of the adjustment of the fuel supply to the hearth, these means comprising a device as previously exposed for measuring the flow rate of the gases burned in the stack as well as a turbomachine for forcing the extraction of the gases.
Pour un débit donné de combustible, le contrôle du débit des gaz évacués revient en fait à contrôler le débit d'air réagissant avec le combustible, mais il offre l'avantage de ne pas nécessiter un contrôle direct de l'arrivée d'air pour mettre en présence la proportion optimale d'air et de combustible. For a given flow of fuel, controlling the flow of exhaust gases in fact amounts to controlling the flow of air reacting with the fuel, but it offers the advantage of not requiring direct control of the air supply for bring together the optimal proportion of air and fuel.
La turbo-machine permet de compenser la perte de charge introduite par le diaphragme, tout en rendant le débit des gaz évacués insensible aux variations des conditions climatiques et atmosphériques, contrairement à l'évacuation par tirage naturel connue jusqu'ici. The turbo-machine makes it possible to compensate for the pressure drop introduced by the diaphragm, while making the flow of the exhaust gases insensitive to variations in climatic and atmospheric conditions, unlike the evacuation by natural draft known hitherto.
L'utilisation d'un dispositif de mesure conforme au premier aspect de l'invention permet, si nécessaire, de fonctionner en tirage naturel, notamment en cas de coupure d'électricité ou de panne de la turbomachine. The use of a measuring device according to the first aspect of the invention makes it possible, if necessary, to operate in natural draft, in particular in the event of a power cut or of failure of the turbomachine.
Le choix du débit des gaz brûlés comme grandeur à contrôler et les moyens proposés pour réaliser ce contrôle offrent également l'avantage de limiter essentiellement à la cheminée les modifications à effectuer sur une installation classique, et par conséquent de permettre une mise en oeuvre relativement aisée, en particulier sur une installation existante. The choice of the flow rate of the burnt gases as the quantity to be controlled and the means proposed for carrying out this control also offer the advantage of essentially limiting the modifications to be carried out on a conventional installation to the chimney, and consequently allowing a relatively easy implementation. , in particular on an existing installation.
Dans ce dernier cas, la cheminée sera de préférence réalisée par un tubage disposé dans la cheminée de plus grand diamètre préexistante. In the latter case, the chimney will preferably be produced by a casing placed in the chimney of larger pre-existing diameter.
La section étant plus petite, la vitesse des gaz est plus importante à débit d'évacuation égal, ce qui est favorable à la précision de la mesure de débit et à l'insensibilité aux conditions atmosphériques extérieures, ainsi qu'à la facilité de mise en place, on peut en effet installer dans la cheminée un tube dans lequel on a précédemment mis en place le dispositif de mesure. As the cross-section is smaller, the gas speed is greater at an equal discharge flow rate, which is favorable for the accuracy of the flow measurement and the insensitivity to external atmospheric conditions, as well as the ease of setting in place, one can indeed install in the chimney a tube in which one previously set up the measuring device.
L'exposé de l'invention sera poursuivi par la description d'exemples de réalisation, donnée ci-après, à titre illustratif et non limitatif, en référence aux dessins annexés. Sur ceux-ci
- la figure 1 illustre de façon très schématique une installation de distillation conforme à l'invention
- la figure 2 est une coupe transversale prise dans la cheminée, montrant le diaphragme du dispositif de mesure dont elle est munie ; et
- la figure 3 est une vue similaire à la figure 2, montrant une variante de réalisation du diaphragme.The description of the invention will be continued with the description of exemplary embodiments, given below, by way of illustration and not limitation, with reference to the appended drawings. On these
- Figure 1 illustrates very schematically a distillation installation according to the invention
- Figure 2 is a cross section taken in the chimney, showing the diaphragm of the measuring device with which it is provided; and
- Figure 3 is a view similar to Figure 2, showing an alternative embodiment of the diaphragm.
L'installation de distillation 1 montrée sur la figure 1 est un alambic charentais dont on a symbolisé par le rectangle 2 l'ensemble se composant d'un foyer disposé sous une chaudière, entouré par une chambre dite tour à feu. The distillation installation 1 shown in FIG. 1 is a Charentais still of which the rectangle 2 symbolizes the assembly consisting of a hearth placed under a boiler, surrounded by a so-called fire tower chamber.
Le foyer est relié à un conduit 3 d'alimentation en combustible sur lequel est disposé un robinet de réglage 4, l'air consommé dans le foyer étant symbolisé par les flèches 5. The hearth is connected to a fuel supply duct 3 on which an adjustment valve 4 is arranged, the air consumed in the hearth being symbolized by the arrows 5.
Le tour à feu débouche dans une cheminée 6 d'évacuation des gaz brûlés, sur laquelle sont prévus des moyens pour ajuster le débit d'évacuation à un volume prédéterminé en fonction du réglage de l'alimentation en combustible effectuée avec le robinet 4, cette valeur ayant été déterminée par une série d'essais, comme étant celle permettant d'obtenir le maximum de chaleur avec ce réglage du robinet 4. The fire lathe opens into a chimney 6 for evacuating the burnt gases, on which means are provided for adjusting the evacuation rate to a predetermined volume as a function of the adjustment of the fuel supply carried out with the tap 4, this value having been determined by a series of tests, as being that allowing the maximum heat to be obtained with this setting of valve 4.
Le dispositif de mesure de débit 7 installé dans la cheminée comporte un diaphragme 8 et deux prises de pression 9 et 10 installées respectivement à l'amont et à l'aval du diaphragme, la différence entre les pressions respectives à ces prises reflétant de façon bien connue le débit à mesurer. The flow measurement device 7 installed in the chimney comprises a diaphragm 8 and two pressure taps 9 and 10 installed respectively upstream and downstream of the diaphragm, the difference between the respective pressures at these taps reflecting well known the flow to be measured.
Un dispositif antigiratoire 11 est disposé en amont de ce dispositif de mesure, afin de reconditionner l'écoulement des gaz avant la mesure. Ce dispositif est formé ici par trois plaques disposées chacune suivant un diamètre et réparties angulairement de façon régulière, c'est-à-dire qu'en section transversale, ce dispositif a la forme d'une étoile régulière à six branches étroites. An anti-rotation device 11 is arranged upstream of this measurement device, in order to recondition the gas flow before the measurement. This device is formed here by three plates each arranged according to a diameter and distributed angularly in a regular manner, that is to say in cross section, this device has the shape of a regular star with six narrow branches.
Une turbo-machine 12 est disposée à la sortie de la cheminée pour forcer l'écoulement, notamment pour vaincre la perte de charge introduite par le diaphragme 8, le réglage de débit s'effectuant grâce au volet 13, qui permet de faire varier le point de fonctionnement de la turbo-machine. A turbo-machine 12 is arranged at the outlet of the chimney to force the flow, in particular to overcome the pressure drop introduced by the diaphragm 8, the flow adjustment being effected by means of the flap 13, which makes it possible to vary the operating point of the turbo-machine.
En fonctionnement normal, on effectue le réglage désiré sur le robinet 4. En fonction de ce réglage, on sait quel est le débit des gaz brûlés qu'il faut obtenir, et on règle celui-ci grâce au volet 13 à l'aide du dispositif de mesure 7. In normal operation, the desired setting is made on the valve 4. As a function of this setting, we know what is the flow rate of the burnt gases which must be obtained, and this is adjusted by means of the flap 13 using the measuring device 7.
Dans un mode de réalisation plus simple que celui illustré, l'installation est pilotée manuellement le robinet 4 est gradué et les prises de pression situées de part et d'autre du diaphragme font partie d'un manomètre différentiel, dont on cherche à obtenir avec le volet 13 l'indication qui a été prédéterminée comme étant celle correspondant au rendement optimal du foyer. In a simpler embodiment than that illustrated, the installation is controlled manually the valve 4 is graduated and the pressure taps located on either side of the diaphragm are part of a differential pressure gauge, which one seeks to obtain with flap 13 the indication which has been predetermined as being that corresponding to the optimum performance of the hearth.
Le mode de réalisation illustré est plus élaboré, il suffit de régler le robinet 4, le réglage du débit d'évacuation des gaz brûlés se fait automatiquement grâce à des moyens de régulation. The illustrated embodiment is more elaborate, it suffices to adjust the valve 4, the adjustment of the discharge rate of the burnt gases is done automatically by means of regulation.
Ces moyens de régulation comportent une unité de calcul numérique 14 reliée au dispositif de mesure 7, à un dispositif de mesure 15 de la pression régnant dans le conduit d'alimentation 3, et à une commande électrique 16 du volet 13. These regulation means comprise a digital calculation unit 14 connected to the measuring device 7, to a device 15 for measuring the pressure prevailing in the supply duct 3, and to an electrical control 16 of the shutter 13.
Dans ce mode de réalisation, les dispositifs de mesure 7 et 15 comportent chacun un convertisseur, respectivement 17 et 18, relié aux prises de pression et délivrant un signal transmis à l'unité 14 par un conduit électrique. In this embodiment, the measuring devices 7 and 15 each comprise a converter, respectively 17 and 18, connected to the pressure taps and delivering a signal transmitted to the unit 14 by an electrical conduit.
L'unité 14 mémorise les données nécessaires pour retrouver quelle devrait être la valeur de pression fournie par le dispositif 7, compte tenu de la pression fournie par le dispositif 15, compare alors la valeur réellement fournie à celle qu'elle attend, et agit en conséquence sur la commande 16, si nécessaire. The unit 14 stores the data necessary to find what should be the pressure value supplied by the device 7, taking into account the pressure supplied by the device 15, then compares the value actually supplied with that which it expects, and acts by consequence on command 16, if necessary.
Par mesure de sécurité, les moyens 16 placent spontanément le volet 13 dans une position parallèle à la direction générale de la cheminée 6 en cas de coupure d'électricité, de façon que la cheminée puisse être utilisée par tirage naturel. As a safety measure, the means 16 spontaneously place the flap 13 in a position parallel to the general direction of the chimney 6 in the event of a power cut, so that the chimney can be used by natural draft.
En fonction des circonstances, les moyens numériques de la régulation peuvent être remplacés par des moyens analogiques ; et on peut aussi simplifier l'installation en affichant simplement comme consigne la valeur de débit des gaz brûlés à obtenir, au lieu de la déterminer à partir d'une mesure de pression dans la conduite 3. Depending on the circumstances, the digital means of regulation can be replaced by analog means; and the installation can also be simplified by simply displaying the value of the flow rate of the burnt gases to be obtained as a setpoint, instead of determining it from a pressure measurement in line 3.
Dans le mode de réalisation illustré, le moyen pour faire varier le débit dans la cheminée est un volet placé à l'amont des dispositifs 7 et 11, mais si cela s'avère plus pratique, il peut être disposé à l'aval du dispositif 7 ; et suivant les cas, on peut utiliser d'autres moyens, par exemple, en faisant varier le régime de la turbo-machine, ou en utilisant le diaphragme 8, comme on l'expliquera un peu plus loin. In the illustrated embodiment, the means for varying the flow rate in the chimney is a flap placed upstream of the devices 7 and 11, but if this proves more practical, it can be arranged downstream of the device 7; and depending on the case, other means can be used, for example, by varying the speed of the turbo-machine, or by using the diaphragm 8, as will be explained a little later.
On observera qu'à l'installation illustrée, préexistait une installation qui fonctionnait classiquement grâce à une cheminée 19 à tirage naturel, et sur laquelle les modifications effectuées ont été essentiellement d'implanter dans la cheminée 19 un tubage réalisant une cheminée de plus petit diamètre équipée des moyens pour faire varier le débit d'évacuation des gaz qui viennent d'être décrits. It will be observed that at the illustrated installation, there existed an installation which functioned conventionally thanks to a chimney 19 with natural draft, and on which the modifications carried out were essentially to install in the chimney 19 a casing making a chimney of smaller diameter equipped with means for varying the discharge rate of the gases which have just been described.
Comme on le voit sur la figure 2, la cheminée 6 est un conduit à section circulaire, et le diaphragme 8 est un disque présentant une ouverture 20 en son centre, articulé par des tourillons 21 et 22 sur le conduit suivant un diamètre, de façon étanche, le tourillon 22 se poursuivant à ltextérieur où il porte un pignon 23. As can be seen in FIG. 2, the chimney 6 is a duct with circular section, and the diaphragm 8 is a disc having an opening 20 in its center, articulated by pins 21 and 22 on the duct along a diameter, so watertight, the pin 22 continuing inside where it carries a pinion 23.
Dans la position illustrée, le diaphragme est disposé transversalement au conduit et le flux de gaz brûlés doit passer par la section libre centrale 20 et la section libre annulaire 24, de telle sorte qu'entre l'amont et l'aval est créee la différence de pression qui permet de déduire le débit s'écoulant dans la cheminée 6. In the illustrated position, the diaphragm is arranged transversely to the duct and the flow of burnt gas must pass through the central free section 20 and the annular free section 24, so that between the upstream and downstream is created the difference pressure which makes it possible to deduce the flow rate flowing in the chimney 6.
En revanche, si l'on fait pivoter le diaphragme pour l'orienter parallèlement à la direction générale de la cheminée, il opposera une résistance minime à l'écoulement du flux de gaz brûlés, de telle sorte qu'il sera possible de faire fonctionner la cheminée en tirage naturel en cas de besoin (coupure d'électricité, panne de la turbo machine, ...). On the other hand, if the diaphragm is rotated to orient it parallel to the general direction of the chimney, it will offer minimal resistance to the flow of the flow of burnt gases, so that it will be possible to operate the chimney in natural draft if necessary (power cut, breakdown of the turbo machine, ...).
La figure 3 montre une variante de réalisation où le diaphragme n'est plus une plaque articulée sur le conduit, mais un ensemble 8A disposé transversalement à la cheminée et comportant des lamelles mobiles 25 délimitant en son centre une ouverture 26 de diamètre réglable par le pignon 27, à la façon bien connue des diaphragmes pour appareils photographiques. Figure 3 shows an alternative embodiment where the diaphragm is no longer a hinged plate on the conduit, but an assembly 8A disposed transversely to the chimney and comprising movable strips 25 defining in its center an opening 26 of adjustable diameter by the pinion 27, in the well-known manner of diaphragms for cameras.
On observera que dans les deux modes des réalisation qui viennent d'être décrits, le diaphragme est adapté à faire varier la section qu'il obture dans le conduit, afin d'admettre une position de travail où il permet la mesure du débit et une position de repos où la section qu'il obture est minimisée. It will be observed that in the two embodiments which have just been described, the diaphragm is adapted to vary the section which it closes in the duct, in order to admit a working position where it allows the measurement of the flow rate and a rest position where the section it closes is minimized.
De tels diaphragmes sont utilisables dans toutes sortes de conduits où l'on souhaite réduire les conséquences de la perte de charge introduite par le diaphragme, et de ce fait, ces diaphragmes forment un aspect séparé de l'invention, indépendant de l'installation de distillation. Such diaphragms can be used in all kinds of conduits where it is desired to reduce the consequences of the pressure drop introduced by the diaphragm, and therefore these diaphragms form a separate aspect of the invention, independent of the installation of distillation.
Dans une version simplifiée, on prévoit une simple commande manuelle pour déplacer le diaphragme entre les positions de repos et de travail, mais le mode de réalisation illustré comporte des moyens électriques 28 prévus à cet effet, et ceux-ci sont tels qu'en l'absence d'électricité le diaphragme prend automatiquement la position de repos. In a simplified version, a simple manual control is provided to move the diaphragm between the rest and working positions, but the illustrated embodiment includes electrical means 28 provided for this purpose, and these are such that in l 'absence of electricity the diaphragm automatically takes the position of rest.
On a utilisé pour réaliser ces moyens un électro-aimant rappelé par ressort, dont la tige forme une crémaillère coopérant avec le pignon 23, le diaphragme étant en position de repos quand le ressort rappelle la tige de l'électro-aimant, tandis que quand ce dernier est sous tension, le diaphragme est en position de travail. An electromagnet returned by spring was used to make these means, the rod of which forms a rack cooperating with the pinion 23, the diaphragm being in the rest position when the spring returns the rod of the electromagnet, while when the latter is energized, the diaphragm is in the working position.
Par ailleurs, on observera qu'en faisant varier la section qu'obture le diaphragme dans le conduit, on peut faire varier le débit qui s'y écoule et qu'on peut donc, comme indiqué précédemment, utiliser le diaphragme pour faire varier le débit des gaz brûlés évacués par la cheminée 6, notamment quand la plage des variations de débit est faible. Furthermore, it will be observed that by varying the section which the diaphragm closes in the duct, it is possible to vary the flow which flows therein and that, as indicated above, it is therefore possible to use the diaphragm to vary the flow of burnt gases discharged through the stack 6, especially when the range of flow variations is small.
Bien entendu, l'invention ne se limite pas aux exemples de réalisation décrits et représentés sur les figures, mais enveloppe au contraire toutes les variantes que l'homme du métier pourra déterminer. Of course, the invention is not limited to the exemplary embodiments described and shown in the figures, but on the contrary covers all the variants that a person skilled in the art can determine.
Claims (10)
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| FR8911790A FR2651879B1 (en) | 1989-09-08 | 1989-09-08 | DEVICE FOR MEASURING FLOW THROUGH A DUCT, AND ALAMBIC CHARENTAIS TYPE DISTILLATION INSTALLATION COMPRISING SAME. |
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- 1989-09-08 FR FR8911790A patent/FR2651879B1/en not_active Expired - Fee Related
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