FR2792071A1 - Mechanism for taking samples from liquid flowing in conduit, comprises Pitot tube in conduit, two cylinders with pistons which operate hydraulic switch and separating liquid link between cylinders - Google Patents
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Abstract
Description
DESCRIPTIONDESCRIPTION
DOMAINE TECHNIQUETECHNICAL AREA
La présente invention concerne un dispositif de prélèvement d'échantillons d'un liquide en circulation dans une canalisation sous pression Il est particulièrement adapté pour prélever des échantillons d'un liquide The present invention relates to a device for taking samples of a liquid circulating in a pressure pipe. It is particularly suitable for taking samples of a liquid.
qui circule dans une canalisation à un débit variable. which circulates in a pipe at a variable flow.
Elle trouve son application notamment dans l'industrie pétrolière et la pétrochimie, pour obtenir une faible quantité d'un liquide transporté dont les caractéristiques physiques et chimiques sont représentatives des mêmes caractéristiques moyennes du volume transporté par une canalisation dans un temps donné. It finds its application in particular in the petroleum industry and the petrochemical industry, to obtain a small quantity of a transported liquid whose physical and chemical characteristics are representative of the same average characteristics of the volume transported by a pipeline in a given time.
ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURESTATE OF THE PRIOR ART
Un dispositif de prélèvement d'un fluide en circulation dans une conduite A device for withdrawing a fluid circulating in a pipe
sous pression est décrit dans le document US 4,928,536 du 29 Mai 1990. under pressure is described in document US 4,928,536 of May 29, 1990.
Ce dispositif comporte essentiellement un circuit de prélèvement du liquide ou du gaz en circulation dans la conduite à un débit d'échantillonnage fonction du débit de liquide ou de gaz dans la conduite, une chambre de prélèvement de volume calibré, une tige d'éjection du fluide contenu dans la chambre de prélèvement commandée par un piston moteur et un circuit de This device essentially comprises a circuit for withdrawing the liquid or gas circulating in the pipe at a sampling rate which is a function of the flow of liquid or gas in the pipe, a sampling chamber of calibrated volume, a rod for ejecting the fluid contained in the sampling chamber controlled by a working piston and a circuit
commande du piston moteur comportant une vanne pilotée par un contrôleur. control of the engine piston comprising a valve controlled by a controller.
Au cours d'une première étape de fonctionnement de ce dispositif, une partie du fluide prélevé dans la conduite au moyen du circuit de prélèvement est During a first operating step of this device, part of the fluid withdrawn from the pipe by means of the sampling circuit is
utilisée pour remplir la chambre de prélèvement. used to fill the sampling chamber.
Au cours d'une deuxième étape le fluide qui a rempli la chambre de prélèvement est expulsé de cette chambre par la tige d'éjection actionnée par le piston moteur et transféré jusqu'à un réservoir de stockage au travers d'un clapet anti-retour. Le piston moteur est actionné par une autre partie du fluide prélevé dans la conduite dont l'admission dans le circuit de commande du piston moteur est During a second step, the fluid which has filled the sampling chamber is expelled from this chamber by the ejection rod actuated by the driving piston and transferred to a storage tank through a non-return valve. . The driving piston is actuated by another part of the fluid taken from the line whose admission into the driving piston control circuit is
assurée par l'ouverture périodique de la vanne pilotée par le contrôleur. ensured by the periodic opening of the valve controlled by the controller.
Simultanément à l'action sur la tige d'éjection le piston moteur comprime un ressort Simultaneously with the action on the ejection rod the driving piston compresses a spring
de rappel.reminder.
Au cours d'une troisième étape, la tige d'éjection est extraite de la chambre de prélèvement sous l'effet de la détente du ressort de rappel qui agit sur le During a third step, the ejection rod is extracted from the sampling chamber under the effect of the relaxation of the return spring which acts on the
piston moteur.engine piston.
La chambre de prélèvement ainsi vidée est prête à être à nouveau remplie par une partie du fluide prélevé dans la conduite au moyen du circuit de prélèvement. Le déroulement des trois étapes est réitéré autant de fois que nécessaire pendant le temps de circulation du fluide dans la conduite sous pression. Le dispositif décrit dans le document US 4,928, 536 du 29 Mai 1990 permet donc de prélever, à une fréquence donnée par le contrôleur, une suite d'échantillons de fluide d'un volume calibré égal au volume de la chambre de prélèvement. Un des inconvénients de ce dispositif est que le volume de fluide constitué par la suite des échantillons prélevés ne dépend que du volume de la chambre de prélèvement et de la fréquence de prélèvement, il est donc indépendant du débit de fluide en circulation dans la conduite. Seule la vitesse de remplissage de la chambre de prélèvement dépend de ce débit, ce qui n'a pas d'incidence sur le volume de la The sampling chamber thus emptied is ready to be refilled with part of the fluid withdrawn from the pipe by means of the sampling circuit. The course of the three stages is repeated as many times as necessary during the time of circulation of the fluid in the pressure line. The device described in document US Pat. No. 4,928,536 of May 29, 1990 therefore makes it possible to take, at a frequency given by the controller, a series of fluid samples of a calibrated volume equal to the volume of the sampling chamber. One of the drawbacks of this device is that the volume of fluid subsequently made up of the samples taken only depends on the volume of the sampling chamber and on the sampling frequency, it is therefore independent of the flow rate of fluid circulating in the pipe. Only the filling speed of the sampling chamber depends on this flow rate, which does not affect the volume of the
suite des échantillons prélevés.following the samples taken.
Ce dispositif présente aussi l'inconvénient de nécessiter une alimentation en énergie pour faire fonctionner le contrôleur et la vanne du circuit de commande du piston moteur, un dispositif de mesure de débit du fluide dans la conduite et un asservissement de la fréquence d'ouverture de la vanne à ce débit pour contrôler le débit échantillonné si on veut que ce dernier soit proportionnel au débit dans la conduite. De plus ce dispositif est sensible aux particules solides, comporte un très grand nombre de pièces statiques et en mouvement, de nombreux joints ce qui lui This device also has the disadvantage of requiring a power supply to operate the controller and the valve of the control circuit of the engine piston, a device for measuring the flow rate of the fluid in the pipe and a servo-control of the opening frequency of the valve at this flow to control the sampled flow if it is to be proportional to the flow in the pipe. In addition, this device is sensitive to solid particles, has a very large number of static and moving parts, numerous seals which
confère une fiabilité médiocre.gives poor reliability.
EXPOSE DE L'INVENTIONSTATEMENT OF THE INVENTION
La présente invention a justement pour objet de remédier à ces inconvénients et de fournir un dispositif de prélèvement d'une suite d'échantillons d'un liquide en circulation dans une canalisation sous pression, le volume total de la suite des échantillons prélevés au cours d'une période de temps donnée étant The object of the present invention is precisely to remedy these drawbacks and to provide a device for taking a series of samples of a liquid circulating in a pressure pipe, the total volume of the series of samples taken during '' a given period of time being
fonction du volume de liquide écoulé pendant la même période dans la canalisation. depending on the volume of liquid flowing during the same period in the pipeline.
Le dispositif de l'invention présente l'avantage de prélever l'énergie nécessaire à son fonctionnement sur le liquide en circulation dans la canalisation à laquelle il est raccordé ce qui le rend complètement autonome vis à vis d'autres The device of the invention has the advantage of taking the energy necessary for its operation from the liquid circulating in the pipe to which it is connected, which makes it completely autonomous with respect to other
sources d'énergie, électrique notamment. sources of energy, especially electricity.
A cette fin, la présente invention propose un dispositif de prélèvement d'échantillons d'un liquide en circulation dans une canalisation sous pression comportant un réservoir de prélèvement pour recueillir lesdits échantillons, un organe déprimogène inséré dans la canalisation sous pression fournissant entre une prise haute pression et une prise basse pression, une pression différentielle fonction du débit volumique du liquide en circulation, caractérisé en ce qu'il comporte en plus: - un cylindre primaire à l'intérieur duquel est monté un piston primaire qui définissent une chambre de transfert et une première chambre tampon remplie d'un liquide séparateur, - un cylindre secondaire de même dimensions que le cylindre primaire à l'intérieur duquel est monté un piston secondaire pour définir une chambre aval et une deuxième chambre tampon remplie avec du liquide séparateur, - un tuyau de liaison de la première chambre tampon à la deuxième chambre tampon au travers d'une restriction qui détermine un débit de liquide séparateur entre les dites chambres tampon pour une différence de pression donnée entre les dites chambres, - un tuyau de liaison de la chambre aval à la prise basse pression de l'organe déprimogène, - des moyens de liaison commandés, d'une part par le piston primaire pour d'abord relier la chambre de transfert à la prise haute pression de l'organe déprimogène, pour déplacer le piston primaire et remplir la chambre de transfert avec un échantillon d'un volume prédéterminé du liquide en circulation et d'autre part par le piston secondaire pour relier ensuite la chambre de transfert au réservoir de prélèvement, pour transférer ledit échantillon dans ledit réservoir par déplacement du piston primaire sous l'effet de la pression dans la canalisation transmise par la prise basse pression, le piston secondaire et le liquide séparateur à la première chambre tampon, Selon une autre caractéristique de l'invention, I'organe déprimogène To this end, the present invention provides a device for taking samples of a liquid in circulation in a pressure pipe comprising a sampling tank for collecting said samples, a pressure-reducing member inserted in the pressure pipe providing between a high outlet pressure and a low pressure outlet, a differential pressure depending on the volume flow rate of the circulating liquid, characterized in that it further comprises: - a primary cylinder inside which is mounted a primary piston which define a transfer chamber and a first buffer chamber filled with a separating liquid, - a secondary cylinder of the same dimensions as the primary cylinder inside which a secondary piston is mounted to define a downstream chamber and a second buffer chamber filled with separating liquid, - a pipe connecting the first buffer chamber to the second buffer chamber at through a restriction which determines a flow of separating liquid between the said buffer chambers for a given pressure difference between the said chambers, - a pipe connecting the downstream chamber to the low pressure outlet of the pressure-reducing member, - connecting means controlled, on the one hand by the primary piston to first connect the transfer chamber to the high pressure outlet of the pressure-reducing member, to move the primary piston and fill the transfer chamber with a sample of a predetermined volume of the liquid in circulation and on the other hand by the secondary piston to then connect the transfer chamber to the sampling tank, to transfer said sample in said tank by displacement of the primary piston under the effect of the pressure in the transmitted pipe by the low pressure connection, the secondary piston and the separating liquid to the first buffer chamber, According to another characteristic of the inv ention, the depressogenic organ
inséré dans la canalisation sous pression est un tube de Pitot. inserted into the pressure line is a Pitot tube.
Selon une autre caractéristique de l'invention, la restriction du tuyau de liaison de la première chambre tampon à la deuxième chambre tampon est réalisée According to another characteristic of the invention, the restriction of the connecting pipe from the first buffer chamber to the second buffer chamber is carried out
au moyen d'un robinet de réglage à pointeau. by means of a needle valve.
Selon une autre caractéristique de l'invention, la restriction du tuyau de liaison de la première chambre tampon à la deuxième chambre tampon est réalisée According to another characteristic of the invention, the restriction of the connecting pipe from the first buffer chamber to the second buffer chamber is carried out
au moyen d'une plaque à orifice calibré. by means of a calibrated orifice plate.
Selon une autre caractéristique de l'invention, les moyens de liaison commandés par le piston primaire et le piston secondaire comprennent un According to another characteristic of the invention, the connecting means controlled by the primary piston and the secondary piston comprise a
commutateur hydraulique.hydraulic switch.
Selon une autre caractéristique, le dispositif de l'invention comporte en outre un premier clapet de non retour monté sur le tuyau de liaison de la première chambre tampon de manière à permettre le passage du liquide séparateur de la première chambre tampon vers la deuxième et un deuxième tuyau de liaison des deux chambres tampon au travers d'une deuxième restriction et d'un deuxième clapet de non retour monté de manière à permettre le passage du liquide séparateur According to another characteristic, the device of the invention further comprises a first non-return valve mounted on the connecting pipe of the first buffer chamber so as to allow the passage of the separating liquid from the first buffer chamber to the second and a second pipe connecting the two buffer chambers through a second restriction and a second non-return valve mounted so as to allow the passage of the separating liquid
de la deuxième chambre tampon vers la première. from the second buffer chamber to the first.
Selon une autre caractéristique de l'invention, la deuxième restriction est According to another characteristic of the invention, the second restriction is
réalisée au moyen d'un robinet de réglage à pointeau. produced by means of a needle adjustment valve.
Selon une autre caractéristique de l'invention, la deuxième restriction est According to another characteristic of the invention, the second restriction is
réalisée au moyen d'une plaque à orifice calibré. produced by means of a calibrated orifice plate.
Selon une autre caractéristique de l'invention, le liquide séparateur présente des caractéristiques rhéologiques dont les valeurs sont voisines de celles du liquide en circulation dans la canalisation et de préférence identiques, pour que le débit instantané du liquide séparateur entre les deux chambres tampon soit sensiblement proportionnel au débit instantané du liquide en circulation dans la canalisation. According to another characteristic of the invention, the separating liquid has rheological characteristics whose values are close to those of the liquid circulating in the pipeline and preferably identical, so that the instantaneous flow rate of the separating liquid between the two buffer chambers is substantially proportional to the instantaneous flow rate of the liquid circulating in the pipeline.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINSBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante donnée The invention will be better understood using the following description given
à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 représente schématiquement un premier mode de réalisation du dispositif de prélèvement d'un échantillon de liquide selon l'invention, la figure 2 représente schématiquement un deuxième mode de réalisation du by way of example, with reference to the accompanying drawings in which: - Figure 1 shows schematically a first embodiment of the device for taking a sample of liquid according to the invention, Figure 2 shows schematically a second embodiment of
dispositif de prélèvement d'un échantillon de liquide selon l'invention. device for taking a liquid sample according to the invention.
- la figure 3 représente schématiquement un troisième mode de réalisation du - Figure 3 schematically shows a third embodiment of the
dispositif de prélèvement d'un échantillon de liquide selon l'invention. device for taking a liquid sample according to the invention.
- la figure 4 représente schématiquement un quatrième mode de réalisation - Figure 4 schematically shows a fourth embodiment
du dispositif de prélèvement d'un échantillon de liquide selon l'invention. of the device for taking a sample of liquid according to the invention.
EXPOSE DETAILLE DE L'INVENTIONDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
D'une manière générale, le dispositif de l'invention est utilisé pour prélever une suite d'échantillons de volume constant d'un liquide en circulation dans une canalisation sous pression pendant une période de temps donnée dont le volume total est fonction du volume de liquide qui circule dans la canalisation pendant la même période et dont les caractéristiques physico-chimiques sont représentatives des caractéristiques physico-chimiques moyennes du liquide qui circule dans la In general, the device of the invention is used to take a series of samples of constant volume of a liquid circulating in a pressure pipe for a given period of time whose total volume is a function of the volume of liquid which circulates in the pipeline during the same period and whose physicochemical characteristics are representative of the average physicochemical characteristics of the liquid which circulates in the
canalisation pendant la même période. pipeline during the same period.
La figure 1 représente schématiquement un premier mode de réalisation du dispositif de l'invention utilisable pour prélever une suite d'échantillons d'un liquide en circulation dans une canalisation 1 sous pression. Ce dispositif comporte un réservoir 2 de prélèvement pour recueillir à la pression atmosphérique les échantillons prélevés, un organe déprimogène constitué par un tube 3 de Pitot inséré dans la canalisation 2 qui fournit sur une prise 4 haute pression et une prise 5 basse FIG. 1 schematically represents a first embodiment of the device of the invention which can be used to take a series of samples of a liquid in circulation in a pipe 1 under pressure. This device comprises a sampling tank 2 for collecting the samples collected at atmospheric pressure, a pressure-reducing member constituted by a Pitot tube 3 inserted in the pipe 2 which supplies a high pressure socket 4 and a low socket 5
pression une pression différentielle Dp. pressure differential pressure Dp.
Dp est liée à la vitesse du liquide en circulation dans la canalisation par la relation suivante: Dp = (p v 2) / 2 dans laquelle p représente la masse volumique du liquide Dp is related to the speed of the liquid circulating in the pipeline by the following relation: Dp = (p v 2) / 2 in which p represents the density of the liquid
et v sa vitesse de circulation dans la canalisation. and v its circulation speed in the pipeline.
Si la lettre F représente le débit volumique du liquide en circulation dans la canalisation et la lettre S la section de la canalisation 1, on a F = v.S La relation entre Dp et le débit volumique est donnée par la formule suivante: Dp = [p (F/S) 2] 1/2 If the letter F represents the volume flow of the liquid circulating in the pipeline and the letter S the section of the pipeline 1, we have F = vS The relationship between Dp and the volume flow is given by the following formula: Dp = [p (F / S) 2] 1/2
Dp = a. F2 avec a = p/2S2.Dp = a. F2 with a = p / 2S2.
Pour un liquide en circulation dans la canalisation 1 dont la masse volumique p est constante, o est une constante et la pression différentielle Dp est For a liquid circulating in the pipe 1 whose density p is constant, o is a constant and the differential pressure Dp is
proportionnelle au carré du débit volumique du liquide dans la canalisation 1. proportional to the square of the volume flow rate of the liquid in the pipe 1.
Selon ce premier mode de réalisation le dispositif de l'invention comporte en plus: - un cylindre 6a primaire à l'intérieur duquel est monté un piston 7 primaire qui définissent une chambre 8 de transfert et une première chambre 9 tampon remplie d'un liquide séparateur qui présente des caractéristiques rhéologiques similaires à celles du liquide qui circule dans la canalisation 1, obtenu par exemple par filtration d'un échantillon de ce liquide dans le cas d'un pétrole brut issu d'un puits de production, - un cylindre 6b secondaire de mêmes dimensions que le cylindre 6a primaire à l'intérieur duquel est monté un piston 10 qui définissent une chambre 11 aval et une deuxième chambre 12 tampon remplie du même liquide séparateur que la chambre 9 primaire, - un tuyau 13 de liaison de la première chambre 9 tampon à la deuxième chambre 12 tampon, au travers d'une restriction constituée par un robinet 14 à pointeau, - des moyens de remplissage des chambres tampon 9 et 12 et du tuyau 13 avec du liquide séparateur, non représentés sur la figure 1, - un tuyau 15 de liaison de la chambre 11 aval à la prise 5 basse pression du tube 3 de Pitot, - des moyens de liaison comprenant un commutateur 17 hydraulique à deux positions, commandés alternativement, d'une part par une tige 19 solidaire du piston 7 primaire et d'autre part par une tige 20 solidaire du piston 10 secondaire, lequel commutateur 17 dans une première position met en liaison la chambre 8 de transfert avec la prise 4 haute pression du tube de Pitot, par l'intermédiaire des tuyaux 21 et 16 et qui dans une deuxième position met en liaison la chambre 8 de transfert avec le réservoir 2 de prélèvement par l'intermédiaire des tuyaux 21 et 18. Au cours d'une première phase de fonctionnement du dispositif de l'invention, le commutateur 17 hydraulique étant dans la position représentée sur la figure 1, la chambre 8 de transfert est soumise à la pression délivrée par la prise 4 haute pression du tube de Pitot. Sous l'effet de cette pression le piston 7 primaire se déplace de la droite vers la gauche et la chambre 8 de transfert se remplie de liquide prélevé dans la canalisation 1. Simultanément la première chambre 9 tampon se vide du liquide séparateur qu'elle contient et la deuxième chambre 12 tampon se remplit de se même liquide. Le piston 10 secondaire se déplace et vide la chambre 1 aval en évacuant le liquide qu'elle contient dans la canalisation 1 par le tuyau 15 According to this first embodiment, the device of the invention further comprises: - a primary cylinder 6a inside which is mounted a primary piston 7 which define a transfer chamber 8 and a first buffer chamber 9 filled with a liquid separator which has rheological characteristics similar to those of the liquid which circulates in line 1, obtained for example by filtration of a sample of this liquid in the case of crude oil coming from a production well, - a cylinder 6b secondary of the same dimensions as the primary cylinder 6a inside which is mounted a piston 10 which define a downstream chamber 11 and a second buffer chamber 12 filled with the same separating liquid as the primary chamber 9, - a pipe 13 for connecting the first buffer chamber 9 to the second buffer chamber 12, through a restriction constituted by a needle valve 14, - means for filling the buffer chambers 9 and 12 and of the pipe 13 with separating liquid, not shown in FIG. 1, - a pipe 15 for connecting the chamber 11 downstream to the low pressure outlet 5 of the Pitot tube 3, - connecting means comprising a hydraulic switch 17 in two positions, controlled alternately, on the one hand by a rod 19 secured to the primary piston 7 and on the other hand by a rod 20 secured to the secondary piston 10, which switch 17 in a first position connects the transfer chamber 8 with the high pressure outlet 4 of the Pitot tube, via the pipes 21 and 16 and which in a second position connects the transfer chamber 8 with the sampling tank 2 via the pipes 21 and 18. During a first operating phase of the device of the invention, the hydraulic switch 17 being in the position shown in FIG. 1, the transfer chamber 8 is subjected to the pressure delivered by the outlet 4 high e pressure of the Pitot tube. Under the effect of this pressure, the primary piston 7 moves from right to left and the transfer chamber 8 is filled with liquid withdrawn from the pipe 1. Simultaneously the first buffer chamber 9 empties of the separating liquid which it contains. and the second buffer chamber 12 is filled with the same liquid. The secondary piston 10 moves and empties the downstream chamber 1 by evacuating the liquid which it contains in the pipe 1 by the pipe 15
et au travers de la prise 5 basse pression du tube de Pitot. and through the low pressure socket 5 of the Pitot tube.
Lorsque le piston 10 secondaire arrive en bout de course il agit par l'intermédiaire de la tige 20 sur le commutateur 17 hydraulique et le fait basculer. La When the secondary piston 10 reaches the end of its travel, it acts by means of the rod 20 on the hydraulic switch 17 and causes it to tilt. The
première phase de fonctionnement est terminée. first phase of operation is completed.
Une deuxième phase de fonctionnement commence, au cours de laquelle la chambre 8 est alors mise en communication avec le réservoir 2 de prélèvement A second operating phase begins, during which the chamber 8 is then placed in communication with the sampling tank 2
par le commutateur hydraulique 17 après basculement. by the hydraulic switch 17 after tilting.
La pression statique de la canalisation 1 étant supérieure à la pression dans la deuxième chambre 12 tampon, le piston 10 secondaire se déplace de manière à ce que la chambre 11 aval se remplisse de liquide en provenance de la canalisation 1. Simultanément la chambre 12 se vide de liquide séparateur et la première chambre 9 se remplit. Le piston 7 primaire se déplace sous la poussée du liquide séparateur qui remplit la première chambre 9. Le liquide prélevé dans la canalisation 1 au cours de la première phase de fonctionnement contenu dans la chambre 8 de transfert est déversé dans le réservoir 2 de prélèvement par The static pressure of the pipe 1 being higher than the pressure in the second buffer chamber 12, the secondary piston 10 moves so that the downstream chamber 11 is filled with liquid coming from the pipe 1. Simultaneously the chamber 12 is vacuum separator liquid and the first chamber 9 is filled. The primary piston 7 moves under the pressure of the separating liquid which fills the first chamber 9. The liquid withdrawn in the pipe 1 during the first operating phase contained in the transfer chamber 8 is poured into the withdrawal reservoir 2 by
l'intermédiaire des tuyaux 21 et 18 au travers du commutateur hydraulique 17. through the pipes 21 and 18 through the hydraulic switch 17.
Lorsque le piston 7 secondaire arrive en bout de course il agit par l'intermédiaire de la tige 19 sur le commutateur 17 hydraulique qui rebascule. La deuxième phase de fonctionnement est terminée le commutateur 17 est revenu dans When the secondary piston 7 reaches the end of its travel, it acts via the rod 19 on the hydraulic switch 17 which swings back. The second operating phase is finished the switch 17 has returned to
la position qu'il avait au début de la première phase de fonctionnement. the position it had at the start of the first phase of operation.
Le dispositif de l'invention est alors prêt pour exécuter un nouveau cycle The device of the invention is then ready to execute a new cycle
de deux phases de fonctionnement.of two operating phases.
Au cours de la première phase de fonctionnement le débit du liquide prélevé dans la canalisation 1 pour remplir la chambre 8 de prélèvement est égal au débit du liquide séparateur qui circule entre les deux chambres tampon. Ce débit est déterminé par la différence de pression appliquée au robinet 14 à pointeau pratiquement égale à la différence de pression Dp délivrée par le tube During the first operating phase, the flow rate of the liquid withdrawn in the pipe 1 to fill the sampling chamber 8 is equal to the flow rate of the separating liquid which circulates between the two buffer chambers. This flow rate is determined by the pressure difference applied to the needle valve 14 substantially equal to the pressure difference Dp delivered by the tube
de Pitot et par l'ouverture du robinet 14 à pointeau. of Pitot and by opening the needle valve 14.
Pour un réglage donné de l'ouverture du robinet à pointeau le débit de liquide séparateur est donné par la formule suivante f = k (Dp.p)112 f =k2.Dp.p dans laquelle f représente le débit de liquide séparateur dans le tuyau 13, Dp la pression différentielle délivrée par le tube de Pitot, p la masse volumique du liquide séparateur, k est une constante pour une ouverture donnée du robinet à pointeau, Il a été montré précédemment que Dp = a. F2 On en déduit par conséquent que: f2 = 2.F2 f=.F 1 étant une constante égale à (k2.o.p)1/2, le débit f de prélèvement pendant la première phase de fonctionnement est proportionnel au débit F de fluide For a given adjustment of the opening of the needle valve the flow rate of separating liquid is given by the following formula f = k (Dp.p) 112 f = k2.Dp.p in which f represents the flow rate of separating liquid in the pipe 13, Dp the differential pressure delivered by the Pitot tube, p the density of the separating liquid, k is a constant for a given opening of the needle valve, It has been shown previously that Dp = a. F2 We therefore deduce that: f2 = 2.F2 f = .F 1 being a constant equal to (k2.o.p) 1/2, the flow rate f of sampling during the first operating phase is proportional to the flow rate F of fluid
en circulation dans la canalisation dans les conditions indiquées ciavant. circulating in the pipeline under the conditions indicated above.
Avec le dispositif de l'invention la durée de la première phase de fonctionnement c'est à dire la durée du prélèvement d'un échantillon est inversement With the device of the invention, the duration of the first operating phase, that is to say the duration of the taking of a sample, is inversely
proportionnelle au débit F de liquide en circulation dans la canalisation. proportional to the flow rate F of liquid circulating in the pipeline.
Il est possible de régler le volume de l'échantillon prélevé en agissant sur les courses des deux pistons 7 et 10, et de régler la vitesse de remplissage de la chambre 8 de transfert c'est à dire le rapport entre le débit du liquide prélevé et le débit de liquide en circulation dans la canalisation en agissant sur l'ouverture du It is possible to adjust the volume of the sample withdrawn by acting on the strokes of the two pistons 7 and 10, and to adjust the filling speed of the transfer chamber 8, that is to say the ratio between the flow rate of the liquid withdrawn and the flow of liquid circulating in the pipeline by acting on the opening of the
robinet à pointeau qui a pour effet de modifier la valeur du coefficient k. needle valve which has the effect of modifying the value of the coefficient k.
La figure 2 représente schématiquement un deuxième mode de réalisation du dispositif de l'invention qui comporte les éléments suivants: - un réservoir 2 de prélèvement, un tube 3 de Pitot ayant une prise 4 haute pression et une prise 5 basse pression, un cylindre 6a primaire ayant une première chambre 9 tampon, un cylindre 6b secondaire ayant une deuxième chambre 12 tampon et une chambre 11 aval, un tuyau 15 de liaison de la chambre 11 aval à la prise 5 basse pression du tube 3 de Pitot et des moyens de liaison commandés tels que décrits pour le premier mode de réalisation et, - un orifice 30 calibré comme restriction monté sur le tuyau 13 de liaison de la FIG. 2 schematically represents a second embodiment of the device of the invention which comprises the following elements: - a sampling tank 2, a Pitot tube 3 having a high pressure socket 4 and a low pressure socket 5, a cylinder 6a primary having a first buffer chamber 9, a cylinder 6b secondary having a second buffer chamber 12 and a downstream chamber 11, a pipe 15 for connecting the chamber 11 downstream to the low pressure outlet 5 of the Pitot tube 3 and connecting means controlled as described for the first embodiment and, - an orifice 30 calibrated as a restriction mounted on the pipe 13 connecting the
première chambre 9 tampon à la deuxième chambre 12 tampon. first buffer chamber 9 to the second buffer chamber 12.
Ces éléments fonctionnant de la même manière que les éléments du These elements function in the same way as the elements of the
dispositif selon le premier mode de réalisation. device according to the first embodiment.
La figure 3 représente schématiquement un troisième mode de réalisation du dispositif de l'invention qui comporte: - un réservoir 2 de prélèvement, un tube 3 de Pitot ayant une prise 4 haute pression et une prise 5 basse pression, un cylindre 6a primaire ayant une première chambre 9 tampon, un cylindre 6b secondaire ayant une deuxième chambre 12 tampon et une chambre 11 aval, un tuyau 15 de liaison de la chambre 11 aval à la prise 5 basse pression du tube 3 de Pitot et des moyens de liaison commandés tels que décrits pour le premier mode de réalisation et fonctionnant dans les mêmes conditions, - un premier tuyau 13 de liaison de la première chambre 9 tampon à la deuxième chambre 12 tampon au travers d'un premier robinet 14 à pointeau et d'un clapet 31 de non retour permettant l'écoulement du liquide séparateur dans le seul sens de remplissage de la deuxième chambre 12 tampon, - un deuxième tuyau 34 de liaison de la deuxième chambre 12 tampon à la première chambre 9 tampon au travers d'un deuxième robinet 45 à pointeau et d'un clapet 33 de non retour permettant l'écoulement du liquide séparateur FIG. 3 schematically represents a third embodiment of the device of the invention which comprises: - a sampling tank 2, a Pitot tube 3 having a high pressure socket 4 and a low pressure socket 5, a primary cylinder 6a having a first buffer chamber 9, a secondary cylinder 6b having a second buffer chamber 12 and a downstream chamber 11, a pipe 15 for connecting the downstream chamber 11 to the low pressure outlet 5 of the Pitot tube 3 and controlled connection means such as described for the first embodiment and operating under the same conditions, - a first pipe 13 connecting the first buffer chamber 9 to the second buffer chamber 12 through a first needle valve 14 and a valve 31 non-return allowing the flow of the separating liquid in the only direction of filling of the second buffer chamber 12, - a second pipe 34 connecting the second buffer chamber 12 to the first cham bre 9 buffer through a second needle valve 45 and a non-return valve 33 allowing the flow of the separating liquid
dans le seul sens de remplissage de la première chambre 9 tampon. in the only filling direction of the first buffer chamber 9.
Le premier robinet 14 à pointeau permet de fixer le débit de liquide séparateur entre la première chambre 9 tampon et la deuxième chambre 12 tampon pour une pression différentielle donnée délivrée par le tube de Pitot et par conséquent le débit de prélèvement de liquide dans la canalisation 1 auquel il est égal. L'ouverture du deuxième robinet 45 à pointeau fixe le débit de vidange de la chambre 8 de transfert dans le réservoir 2 pour une pression statique donnée du The first needle valve 14 makes it possible to fix the flow rate of separating liquid between the first buffer chamber 9 and the second buffer chamber 12 for a given differential pressure delivered by the pitot tube and consequently the flow rate for withdrawing liquid in the pipe 1 to which it is equal. The opening of the second needle valve 45 fixes the rate of emptying of the transfer chamber 8 into the tank 2 for a given static pressure of the
liquide en circulation dans la canalisation 1. liquid circulating in the pipeline 1.
Cette ouverture sera avantageusement réglée pour que le temps de vidange de la chambre 8 de transfert soit négligeable devant le temps de This opening will advantageously be adjusted so that the emptying time of the transfer chamber 8 is negligible compared to the time of
remplissage de cette même chambre.filling that same room.
La figure 4 représente schématiquement un quatrième mode de réalisation du dispositif de l'invention qui comporte: - un réservoir 2 de prélèvement, un tube 3 de Pitot ayant une prise 4 haute pression et une prise 5 basse pression, un cylindre 6a primaire ayant une première chambre 9 tampon, un cylindre 6b secondaire ayant une deuxième chambre 12 tampon et une chambre 11 aval, un tuyau 15 de liaison de la chambre 11 aval à la prise 5 basse pression du tube 3 de Pitot et des moyens de liaison commandés tels que décrits pour le premier mode de réalisation et fonctionnant dans les mêmes conditions, - un premier tuyau 13 de liaison de la première chambre 9 tampon à la deuxième chambre 12 tampon au travers d'un premier orifice 30 calibré et d'un clapet 31 de non retour permettant l'écoulement du liquide séparateur dans le seul sens de remplissage de la deuxième chambre 12 tampon, - un deuxième tuyau 34 de liaison de la deuxième chambre 12 tampon à la première chambre 9 tampon au travers d'un deuxième orifice 32 calibré et d'un clapet 33 de non retour permettant l'écoulement du liquide séparateur FIG. 4 schematically represents a fourth embodiment of the device of the invention which comprises: - a sampling tank 2, a Pitot tube 3 having a high pressure socket 4 and a low pressure socket 5, a primary cylinder 6a having a first buffer chamber 9, a secondary cylinder 6b having a second buffer chamber 12 and a downstream chamber 11, a pipe 15 for connecting the downstream chamber 11 to the low pressure outlet 5 of the Pitot tube 3 and controlled connection means such as described for the first embodiment and operating under the same conditions, a first pipe 13 for connecting the first buffer chamber 9 to the second buffer chamber 12 through a first calibrated orifice 30 and a non-return valve 31 return allowing the flow of the separating liquid in the only filling direction of the second buffer chamber 12, - a second pipe 34 connecting the second buffer chamber 12 to the first chamber 9 buffer through a second calibrated orifice 32 and a non-return valve 33 allowing the flow of the separating liquid
dans le seul sens de remplissage de la première chambre 9 tampon. in the only filling direction of the first buffer chamber 9.
Le premier orifice 30 calibré permet de fixer le débit de liquide séparateur entre la première chambre 9 tampon et la deuxième chambre 12 tampon pour un pression différentielle donnée délivrée par le tube de Pitot et par conséquent le débit The first calibrated orifice 30 makes it possible to fix the flow of separating liquid between the first buffer chamber 9 and the second buffer chamber 12 for a given differential pressure delivered by the pitot tube and consequently the flow
de prélèvement de liquide dans la canalisation 1 auquel il est égal. sampling liquid in line 1 to which it is equal.
Le deuxième orifice calibré 32 fixe le débit de vidange de la chambre de transfert dans le réservoir 2 pour une pression statique donnée du liquide en The second calibrated orifice 32 fixes the drain rate of the transfer chamber in the tank 2 for a given static pressure of the liquid in
circulation dans la canalisation 1.circulation in the pipeline 1.
Le dispositif de l'invention permet donc de prélever, au cours d'une période de temps donnée, une suite d'échantillons de volumes constants d'un liquide en circulation dans une canalisation, à une cadence variable en fonction du débit de liquide en circulation dans la canalisation, le volume total de la suite des échantillon prélevés étant proportionnel au volume total de liquide qui a circulé dans la The device of the invention therefore makes it possible to take, over a given period of time, a series of samples of constant volumes of a liquid circulating in a pipe, at a variable rate depending on the flow of liquid in circulation in the pipeline, the total volume of the series of samples taken being proportional to the total volume of liquid which circulated in the
canalisation pendant la même période de temps. pipeline during the same period of time.
Le dispositif de l'invention présente l'avantage de s'affranchir d'un dispositif de mesure du débit de liquide à échantillonner et d'un contrôleur The device of the invention has the advantage of eliminating a device for measuring the flow rate of liquid to be sampled and a controller
électronique ou pneumatique pour la commande de vannes. electronic or pneumatic for controlling valves.
La simplicité de réalisation du dispositif de l'invention lui confère une The simplicity of embodiment of the device of the invention gives it a
grande robustesse, une bonne fiabilité et un coût réduit. great robustness, good reliability and reduced cost.
Il est particulièrement adapté aux installations isolées ou dont l'accès est It is particularly suitable for isolated installations or to which access is
dangereux par nature, telles que les installations nucléaires ou sousmarines. dangerous in nature, such as nuclear or submarine installations.
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