FR2889740A1 - Debitmetre electromagnetique - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un débitmètre électromagnétique conçu pour utiliser un dispositif d'excitation de dimensions réduites et capable d'effectuer une mesure sur des canaux tubulaires (1) de diverses formes en section. Le débitmètre électromagnétique (10) comporte un dispositif d'excitation (11) destiné à produire un champ magnétique perpendiculaire à une paroi extérieure (1b) d'un canal tubulaire (1), et deux électrodes (2a et 2b) destinées à mesurer une force électromotrice générée par le mouvement du fluide électroconducteur à travers le champ magnétique. Les électrodes (2a, 2b) et les deux pôles magnétiques du dispositif d'excitation (11) sont placés ensemble sur la paroi extérieure (1b), sur un côté du canal tubulaire (1).Domaine d'application: surrégénérateurs rapides, etc.

Description

2889740 1

L'invention concerne un débitmètre électromagnétique destiné à mesurer le débit d'écoulement d'un fluide électroconducteur tel que du métal liquide s'écoulant dans un canal tubulaire.

Un débitmètre électromagnétique pour un métal liquide, décrit dans le brevet japonais mis à l'Inspection Publique sous le n 10-176937, par exemple, est connu en tant que débitmètre électromagnétique classique. Ce débitmètre électromagnétique comporte deux aimants qui sont disposés de part et d'autre d'un canal tubulaire pour l'écoulement d'un métal liquide, et qui établissent un champ magnétique dans une direction perpendiculaire à l'axe longitudinal du canal tubulaire, et deux électrodes destinées à mesurer une force électromotrice générée par le mouvement du métal liquide à travers le champ magnétique. Le débit d'écoulement du métal liquide est obtenu d'après la valeur mesurée de la force électromotrice.

Etant donné que le débitmètre électromagnétique classique décrit cidessus est constitué de façon à avoir des aimants placés de part et d'autre d'un canal tubulaire, des problèmes sont posés par son utilisation dans le cas de l'exécution d'une mesure sur une canalisation de grand diamètre telle que celle présente dans un surrégénérateur rapide lors d'une utilisation en pratique. Autrement dit, on a besoin d'installer un dispositif d'excitation de taille accrue en fonction de la dimension extérieure de la canalisation et il est difficile de préparer l'espace d'installation nécessaire. De plus, le coût de fabrication du dispositif d'excitation est élevé.

Le débitmètre électromagnétique classique décrit ci-dessus est supposé être utilisé pour effectuer une mesure sur des canaux tubulaires de forme cylindrique et il est capable de mesurer avec précision le débit d'écoulement d'un liquide dans un canal tubulaire, avec une précision relativement élevée si le canal tubulaire est globalement cylindrique. Cependant, le débitmètre électromagnétique 2889740 2 classique est incapable de mesurer avec précision le débit d'écoulement d'un liquide dans un canal tubulaire d'une autre forme, par exemple un canal ayant une forme en section annulaire, et il est difficile d'appliquer le débitmètre électromagnétique classique à une mesure dans un tel cas.

Compte tenu des circonstances décrites ci-dessus, un objet de l'invention est de proposer un débitmètre électromagnétique conçu pour utiliser un dispositif d'excitation plus petit et pouvant être appliqué à une mesure sur des canaux tubulaires de diverses formes en section.

Conformément à l'invention, il est proposé un débitmètre électromagnétique destiné à mesurer le débit d'écoulement d'un fluide électroconducteur s'écoulant dam un canal tubulaire, le débitmètre électromagnétique comprenant un dispositif d'excitation destiné à établir un champ magnétique perpendiculaire à une paroi extérieure du canal tubulaire, et deux électrodes destinées à mesurer une force électromotrice générée par le mouvement du fluide électroconducteur à travers le champ magnétique, les électrodes et les deux pôles magnétiques du dispositif d'excitation étant placés ensemble sur la paroi extérieure du canal tubulaire, sur un côté de celui-ci (dans une plage angulaire de 180 au maximum dans la direction circonférentielle de la paroi extérieure du canal. tubulaire).

Le dispositif d'excitation décrit ci-dessus comprend un dispositif d'excitation utilisant un procédé d'excitation par courant continu, un procédé d'excitation par aimant permanent et un procédé d'excitation par courar alternatif.

Le fluide électroconducteur décrit ci-dessus peut être l'un quelconque de fluides qui est conducteur du courant électrique, par exemple des métaux liquides et des fluide.: électrolytiques, y compris l'eau. Cependant, dans le cas de la mesure du débit d'écoulement de l'eau, il est souhaitable d'utiliser un procédé d'excitation par courant alternatif à onde sinusoïdale ou un procédé d'excitation par courant alternatif à onde carrée, car la conductivité électrique de l'eau est inférieure à celle des métaux liquides.

Le canal tubulaire décrit ci-dessus peut avoir n'importe quelle forme pourvu qu'il constitue un canal pour le fluide électroconducteur décrit ci-dessus. Un exemple typique du canal tubulaire est un canal ayant une forme annulaire en section, comportant un élément tubulaire intérieur et un élément tubulaire extérieur qui sont coaxiaux et dont les diamètres diffèrent l'un de l'autre, et un canal pour le fluide électroconducteur formé entre les éléments tubulaires intérieur et extérieur ayant un axe commun.

Conformément à l'invention, il est également proposé un débitmètre électromagnétique destiné à mesurer le débit d'écoulement d'un fluide électroconducteur s'écoulant dans un canal tubulaire, le débitmètre électromagnétique comprenant un dispositif d'excitation ayant deux pôles magnétiques placés sur un côté d'une paroi extérieure du canal tubulaire, l'un des pôles magnétiques étant placé de façon à s'élever sur la paroi extérieure du canal tubulaire, l'autre pôle magnétique étant placé de façon que la direction d'un champ magnétique formé au voisinage du premier, précité, des pôles magnétiques soit perpendiculaire à la paroi extérieure du canal tubulaire, et deux électrodes placées symétriquement de part et d'autre du premier cité des pôles magnétiques pour mesurer une force électromotrice générée par le mouvement du fluicélectroconducteur à travers le champ magnétique au voisinage du premier cité des pôles magnétiques.

Dans le débitmètre électromagnétique décrit ci-dessus, le dispositif d'excitation comporte un noyau de fer comprenant une partie à plaque placée le long de la para--.

2889740 4 extérieure du canal tubulaire tout en étant espacée d'une distance prédéterminée de celui-ci, et trois parties en forme de colonne s'étendant depuis des extrémités opposées et du centre de la partie à plaque, et des bobines d'excitation enroulées respectivement autour des parties en forme de colonne; des courants sont appliqués aux bobines d'excitation afin que la polarité d'un pôle magnétique apparaissant à l'extrémité supérieure de la partie en colonne centrale et que la polarité d'un pôle magnétique apparaissant à l'extrémité supérieure des parties en colonne des extrémités opposées dans les trois parties en colonne soient opposées entre elles; et les deux électrodes sont placées de part et d'autre de l'extrémité supérieure de la partie en colonne centrale.

Le dispositif d'excitation décrit ci-dessus peut comporter en variante un noyau de fer en forme de colonne placé dans urne direction globalement perpendiculaire à la paroi extérieure du canal tubulaire, et une bobine d'excitation enroulée autour du noyau de fer, les deux électrodes étant placées de part et d'autre du noyau de fer à une extrémité de celui-ci du côté du canal tubulaire.

De plus, le dispositif d'excitation décrit ci-dessus peut comporter, en variante, un premier noyau de fer comprenant une partie en forme de plaque placée le long de la paroi extérieure du canal tubulaire tout en étant espacée d'une distance prédéterminée de celui-ci, et une paire de parties en forme de colonne s'étendant depuis des extrémités opposées de la partie à plaque vers la paroi extérieure du canal tubulaire, un second noyau de fer ayant globalement la forme d'une plaque, placé entre une position dans laquelle le second noyau de fer fait face A l'extrémité supérieure de l'une des parties en colonne, le canal pour le fluide électroconducteur étant interposé entre le second noyau de fer et la partie en forme de colonne, et une position dans laquelle le second noyau de fer fait face à l'extrémité supérieure de l'autre partie en fluide électroconducteur, et des bobines d'excitation enroulées respectivement autour des parties en colonne du premier noyau de fer, les deux électrodes étant placées de part et d'autre de l'extrémité supérieure de l'une des parties en colonne du premier noyau de fer.

Conformément à l'invention, les deux pôles magnétiques du dispositif d'excitation et les deux électrodes sont placés ensemble sur la paroi extérieure du canal tubulaire sur un côté de celui-ci, éliminant ainsi le problème posé par l'accroissement de la taille du dispositif d'excitation même dans le cas d'une application à un canal tubulaire de grand diamètre dans une canalisation pour un surrégénérateur rapide, à titre d'exemple d'utilisation pratique. Par conséquent, l'espace souhaité de mise en place du dispositif d'excitation peut être aisément établi et on peut éviter un accroissement du coût du dispositif d'excitation par suite d'un accroissement des dimensions. De plus, la distribution du flux magnétique nécessaire à la mesure du débit d'écoulement peut être établie au voisinage de la surface de la paroi du canal tubulaire. La présente invention peut donc être appliquée à une mesure sur des canaux tubulaires de diverses formes sur lesquels il est difficile d'effectuer une mesure à l'aide du débitmètre classique. L'invention assure que le débit ou la vitesse d'un fluide électroconducteur peut être mesuré avec précision dans le cas où une partie d'écoulement principal du fluide électroconducteur est présente au voisinage d'une surface de la paroi d'un canal tubulaire ayant une forme annulaire en section, d'un canal tubulaire ayant une forme rectangulaire en section, allongée dans une direction, Cu analogue, en particulier.

L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels: colonne à travers le canal pour le 2889740 6 la figure 1 est une vue en coupe d'une première forme de réalisation d'un débitmètre électromagnétique selon l'invention; la figure 2 est une vue en coupe à échelle agrandie 5 d'un dispositif d'excitation; les figures 3A à 3C sont des vues montrant schématiquement la construction d'un échangeur de chaleur intermédiaire du type incorporant une pompe électromagnétique dans un réacteur refroidi au sodium; la figure 3A est un schéma montrant l'ensemble de la construction; la figure 3B est une vue en coupe suivant la ligne X-X de la figure 3A; et la figure 3C est une vue en coupe suivant la ligne Y-Y de la figure 3A; la figure 4 est un graphique montrant les résultats d'analyse d'une distribution de densité de flux magnétique produite dans le cas d'une application du débitmètre électromagnétique représenté sur la figure 1 à un conduit de pompe électromagnétique de l'échangeur de chaleur montré sur les figures 3A A 3C; la figure 5 est une vue en coupe d'une deuxième forme de réalisation du débitmètre électromagnétique selon l'invention; et la figure 6 est une vue en coupe d'une troisième forme de réalisation du débitmètre électromagnétique selon 25 l'invention.

La figure 1 montre une première forme de réalisation du débitmètre électromagnétique selon l'invention. Sur la figure 1, la référence numérique 1 désigne un canal tubulaire. Dans cette forme de réalisation, le canal tubulaire 1 est un canal tubulaire ayant une forme annulaire en section. Un fluide électroconducteur s'écoule dans un canal intérieur la.

Un dispositif d'excitation il destiné à produire un champ magnétique dans une direction perpendiculaire à l'axe longitudinal du canal tubulaire 1 est placé sur une paroi extérieure lb du canal tubulaire 1. Deux électrodes 2a et 2b destinées à mesurer une force électromotrice générée par le mouvement du fluide électroconducteur à travers le champ magnétique sont également placées sur la paroi extérieure lb. Les électrodes 2a et 2b et les deux pôles magnétiques du dispositif d'excitation 11 sont placés ensemble sur la paroi extérieure lb du canal tubulaire 1, du même côté de celui-ci.

Le dispositif d'excitation 11 est constitué par une combinaison d'un noyau de fer 12 et de bobines d'excitation 13. Comme montré sur la figure 2, le noyau de fer 12 comporte une partie à plaque 14 ayant une forme en arc de cercle, en section, et placée le long de la paroi extérieure lb du canal tubulaire tout en étant espacée d'une certaine distance de celle-ci, et trois parties en colonne 15a, 15b et 15c s'étendant radialement vers l'intérieur en direction de la paroi extérieure lb du canal tubulaire, depuis des extrémités opposées et le centre de la partie à plaque 14 comme défini suivant la direction circonférentielle. Les électrodes 2a et 2b, sur les côtés opposés de la partie en colonne centrale 15b (entre les parties en colonne) sont placées symétriquement le long de la paroi extérieure lb du canal tubulaire afin de chevaucher des flux magnétiques décrits ci-dessous. Les bobines d'excitation 13 sont enroulées respectivement autour des parties en colonnes 15a, 15b et 15c. Des courants sont appliqués aux bobines d'excitation 13 de façon que le pôle magnétique apparaissant à l'extrémité supérieure de la partie en colonne centrale 15b soit opposé à ceux apparaissant aux extrémités supérieures des parties en colonnes latérales 15a et 15c. Dans cette forme de réalisation, le pôle magnétique à l'extrémité supérieure de la partie en colonne centrale 15b est établi en tant que pôle S, tandis que les pôles magnétiques aux extrémités supérieures des parties en colonne latérales 15a et 15c sont établis en tant que pôle N. Dans le débitmètre électromagnétique 10 construit, comme décrit ci-dessus, lorsque des courants sont appliqués aux bobines d'excitation 13, des flux magnétiques sont générés depuis les extrémités supérieures (pôle N) des parties en colonne latérales 15a et 15c vers l'extrémité supérieure (pôle S) de la partie en colonne centrale 15b afin d'établir un champ magnétique résultant au voisinage de l'extrémité supérieure de la partie en colonne centrale 15b dans une direction perpendiculaire à la paroi extérieure lb du canal tubulaire (une direction diamétrale du canal tubulaire 1). Il en résulte qu'une force électromotrice conforme au débit d'écoulement du fluide électroconducteur est générée dans le fluide électroconducteur au voisinage de l'extrémité supérieure de la partie en colonne centrale 15b dans une direction perpendiculaire à la fois à la direction du champ magnétique (direction diamétrale du canal tubulaire 1) et à la direction d'écoulement du fluide électroconducteur (direction axiale du canal tubulaire 1), à savoir dans une direction suivant une ligne reliant les deux électrodes 2a et 2b, conformément à la loi de Faraday portant sur l'induction électromagnétique. Cette force électromotrice provient des deux électrodes 2a et 2b. Le débit ou la vitesse d'écoulement du fluide électroconducteur est obtenu d'après la valeur mesurée de la force électromotrice.

On décrira un exemple d'application du débitmètre électromagnétique 10 décrit ci-dessus en référence aux figures 3A à 3C.

Les figures 3A à 3C sont des vues montrant schématiquement la construction d'un échangeur de chaleur intermédiaire 20 du type comprenant une pompe électromagnétique pour un réacteur refroidi au sodium ayant une puissance électrique de 750 mégawatts. Cette pièce d'équipement 20 est une unité destinée à effectuer un échange de chaleur entre le sodium primaire et le sodium secondaire dans des tubes 21 d'échangeur de chaleur intermédiaire. Comme montré sur la figure 3A, une pompe électromagnétique 22 destinée à entraîner le sodium primaire est prévue dans la pièce d'équipement. Comme montré sur la figure 3B, la pompe électromagnétique 22 comporte un conduit (canal tubulaire) 23 de pompe électromagnétique. Une force d'entraînement est appliquée par voie électromagnétique au sodium primaire au moyen de stators placés â l'intérieur et à l'extérieur du conduit 23 de la pompe électromagnétique. Le conduit 23 de la pompe électromagnétique est réalisé sous la forme d'un canal annulaire pour permettre aux stators 24 d'être placés à l'intérieur et à l'extérieur du conduit 23 de la pompe électromagnétique. Le débitmètre électromagnétique 10 destiné à mesurer le débit ou la vitesse d'écoulement du sodium métallique liquide (fluide électroconducteur s'écoulant dans le conduit 23 de la pompe électromagnétique est placé sur la paroi extérieure de ce conduit 23, comme montré sur la figure 3C.

Si, par exemple, le diamètre extérieur d'un élément.

extérieur de conduit (tube extérieur) 23a du conduit 23 de la pompe électromagnétique est de 1630 mm, l'épaisseur du conduit extérieur 23 est de 10 mm, le diamètre extérieur de l'élément intérieur de conduit (tube intérieur) 23b du conduit 23 de la pompe électromagnétique est de 1430 mm, et l'épaisseur du conduit intérieur 23b est de 10 mm, la dimension de chaque partie du débitmètre électromagnétique 10 montré sur la figure 1 peut être déterminée comme décrit ci-dessous. Par exemple, la largeur, la longueur et la hauteur du pôle magnétique de la bobine 13 d'excitation 3 pôle S sont établies respectivement à 200 mm, 500 mm et. 110 mm; la largeur, la longueur et la hauteur du pôle magnétique de la bobine 13 d'excitation à pôle N sont respectivement établies à 100 mm, 500 mm et 110 mm; la distance entre les pôles magnétiques est établie à 162 mm la longueur et l'épaisseur de la partie à plaque 14 du noyau de fer 12 sont établies à 500 mm et 30 mm respectivement; et la distance entre les électrodes est établie à 300 mm. On suppose que, dans ce débitmètre électromagnétique 10, on peut obtenir une distribution de densité du flux magnétique telle que montrée sur la figure 4 si les spécifications de base des bobines d'excitation 13 sont établies comme décrit ci-dessous.

Dimensions du fil: 2 x 6 mm Agencement: 10 fils x 8 couches Section de la bobine: 40 x 65 mm Tension: 24 V Courant: 20 A La figure 4 est. un graphique montrant les résultat-d'une analyse de la densité du flux magnétique dans trajet d'écoulement du sodium au voisinage de l'extrémité supérieure de la bobine d'excitation 13 à pôle S, réalisée en utilisant un programme d'analyse de champ magnétique dans trois dimensions (OPERA- 3D). Ce graphique indique en ordonnée la densité du flux magnétique et en abscisse la position radiale (rl correspondant à la position du conduit.

extérieur 23a, r2 correspondant au centre du trajet d'écoulement du sodium, r3 correspondant à la position du conduit intérieur 23b). Conformément aux résultats de l'analyse, on peut obtenir une densité de flux magnétique de 0,011 (TR) ou plus de la position (rl) du conduit extérieur 23a jusqu'au centre (r2) du trajet d'écoulement.

En ce qui concerne l'exemple de la construction montrée sur les figures 3A à 3C, on considère que l'effet du flux magnétique, allant du conduit extérieur 23a jusqu'au centre du canal, sur la mesure du débit d'écoulement est grand car les électrodes 2a et 2b sont. placées sur le conduit extérieur 23a. Par conséquent, une valeur approximative du signal de sortie du débitmètre électromagnétique 10, lorsque le débit du surrégénérateur rapide refroidi au sodium liquide est de 100% (lorsque la vitesse d'écoulement du sodium est d'environ 12,5 m/s), peut être évaluée comme une valeur d'environ 0,04 V grâce à 2889740 11 une équation indiquée ci-dessous. On peut obtenir sensiblement la même précision de mesure qu'avec le débitmètre électromagnétique classique.

Valeur approximative du signal de sortie du débitmètre électromagnétique = densité de flux magnétique 0,O11T x vitesse d'écoulement 12,5 m/s x distance entre électrodes 0,3 m = 0,04125 V. Dans cette forme de réalisation, comme décrit ci-dessus, les deux pôles magnétiques du dispositif 11 d'excitation et les électrodes 2a et 2b sont placés ensemble sur la paroi. extérieure du canal tubulaire, sur un côté de celui-ci, en sorte que la taille du dispositif d'excitation il peut être réduite efficacement en comparaison avec la technique classique. Ainsi, l'installation du dispositif d'excitation 11 peut être facilitée et le coût du dispositif peut être réduit.

De plus, étant donné que le débitmètre électromagnétique de l'invention peut produire au voisinage d'un canal tubulaire le champ magnétique souhaité convenant à une mesure du débit d'écoulement d'un fluide électroconducteur, il est capable de mesurer avec précision le débit ou la vitesse d'un fluide électroconducteur dans un canal tubulaire dans lequel une partie d'écoulement principal du fluide électroconducteur est présente au voisinage d'une surface de la paroi, par exemple un canal tubulaire ayant une forme annulaire en section sur laquelle il est difficile d'effectuer une mesure à l'aide du débitmètre classique, ou un canal tubulaire ayant une forme rectangulaire en section, allongée dans une direction.

La figure 5 montre une deuxième forme de réalisation du débitmètre électromagnétique selon l'invention. Les constituants du débitmètre électromagnétique de la deuxième forme de réalisation identiques ou correspondant à ceux de la première forme de réalisation sont désignés par les mêmes références numériques et leur description détaillée ne sera pas répétée.

Dans la deuxième forme de réalisation, un dispositif d'excitation 31 est constitué par un noyau de fer 32 sous la forme d'une colonne placée dans une direction sensiblement perpendiculaire à la paroi extérieure lb du canal tubulaire, et d'une bobine d'excitation 33 enroulée autour du noyau de fer 32. Dans cette forme de réalisation, le pôle magnétique à une extrémité du dispositif d'excitation 31 du côté du canal tubulaire est établi en tant que pôle S, tandis que le pôle magnétique à une extrémité opposée de celle du canal tubulaire 1 est établie en tant que pôle N. Des électrodes 2a et 2b sont placées symétriquement de part et d'autre du dispositif d'excitation 31, le long de la paroi extérieure lb du canal tubulaire afin de chevaucher des flux magnétiques décrits ci-dessous.

Dans le débitmètre électromagnétique 30 construit comme décrit ci-dessus, lorsqu'un courant est appliqué à la bobine d'excitation:33, des flux magnétiques sont générés du pôle N vers le pôle S du dispositif d'excitation 31 pour établir un champ magnétique au voisinage du pôle S du dispositif d'excitation 31, dans une direction perpendiculaire à la paroi extérieure lb du canal tubulaire (direction diamétrale du canal tubulaire 1). Il en résulte qu'une force électromotrice qui dépend du débit d'écoulement du fluide électroconducteur dans le canal la est générée dans le fluide électroconducteur au voisinage du pôle S du dispositif d'excitation 31, dans une direction perpendiculaire à la fois à la direction du champ magnétique (direction diamétrale du canal tubulaire 1) et à la direction d'écoulement du fluide électroconducteur (direction axiale du canal tubulaire 1), à savoir dans une direction suivant une ligne reliant les deux électrodes 2a et 2b, conformément à la loi de Faraday portant sur l'induction électromagnétique. Cette force électromotrice provient des deux électrodes 2a et 2b. Le débit ou la vitesse d'écoulement du fluide électroconducteur est obtenu d'après la valeur mesurée de la force électromotrice.

Le débitmètre électromagnétique 30 de cette forme de réalisation peut également produire, au voisinage d'une face de la paroi du canal tubulaire, le champ magnétique souhaité convenant à la mesure du débit d'écoulement d'un fluide électroconducteur, comme c'est le cas du débitmètre électromagnétique de la première forme de réalisation. Par conséquent, le débitmètre électromagnétique 30 de cette forme de réalisation est également capable de mesurer avec précision le débit ou la vitesse d'un fluide électroconducteur dans un canal tubulaire dans lequel une partie d'écoulement principal du fluide électroconducteur est présente au voisinage de la surface de la paroi, par exemple un canal tubulaire ayant une forme annulaire en section.

La figure 6 montre une troisième forme de réalisation du débitmètre électromagnétique de l'invention. Les constituants du débitmètre électromagnétique de la troisième forme de réalisation, identiques ou correspondant à ceux de la première forme de réalisation, sont désignés par les mêmes références numériques et leur description détaillée ne sera pas répétée.

Dans la troisième forme de réalisation, un dispositif d'excitation 41 est constitué par un premier noyau de fer 42 de forme générale en U, par des bobines d'excitation 43 enroulées autour du premier noyau de fer 42, et par un second noyau de fer 44 ayant généralement la forme d'une plaque courbée en arc de cercle.

Le premier noyau de fer 42 comporte une partie à plaque 42a ayant une forme en arc de cercle en section et. placée le long de la paroi extérieure lb du conduit extérieur, tout en étant espacée d'une distance prédéterminée de celui-ci, et deux parties en colonnes 42b et 42c s'étendant radialement vers l'intérieur en direction de la paroi extérieure lb depuis des extrémités opposées de la partie à plaque 42a comme défini le long de la direction circonférentielle. Dans cette forme de réalisation, le pôle magnétique à l'extrémité supérieure de la partie en colonne 42b en position inférieure, comme vu sur la figure 6, est établi en tant que pôle S, tandis que le pôle magnétique â l'extrémité supérieure de la partie en colonne 42c en position supérieure comme vu sur la figure 6 est établi en tant que pôle N. Les électrodes 2a et 2b sont placées symétriquement de part et d'autre du pôle N le long de le paroi extérieure lb. Le second noyau de fer 44 est placé le long d'une surface intérieure:Lc de l'élément tubulaire intérieur, entre une position dans laquelle il fait face à l'extrémité supérieure (le pôle S) de la première partie en colonne 42b et une position dans laquelle il fait face à l'extrémité supérieure (pôle N) de l'autre partie en colonne 42c. Si le second noyau de fer 44 est placé de cette manière, un flux magnétique provenant. du dispositif d'excitation 41 est. distribué de façon à passer à l'intérieur du second noyau de fer 44 sans être largement distribué dans l'espace l'entourant, car la perméabilité magnétique relative du fer par rapport au vide est d'environ 150. Il en résulte que La densité du flux magnétique s'étendant dans la direction diamétrale à travers le canal la dans lequel s'écoule le fluide électroconducteur est augmentée.

Dans le débitmètre électromagnétique 40 construit comme décrit ci-dessus, lorsqu'on applique un courant 3.

chacune des bobines d'excitation 43, il est généré un flux magnétique qui s'étend du pôle N au pôle S du dispositif d'excitation 41 en passant par le second noyau de fer 44, et des champs magnétiques sont établis respectivement au voisinage des pôles N et S du dispositif d'excitation 41, dans la direction radiale à travers le canal la. Il en résulte qu'une force électromotrice qui dépend du débit d'écoulement du fluide électroconducteur dans le canal la est générée dans le fluide électroconducteur au voisinage de chaque pôle magnétique, dans une direction perpendiculaire à la fois à la direction du champ magnétique (direction diamétrale du canal tubulaire 1) et la direction d'écoulement du fluide électroconducteur (direction axiale du canal tubulaire 1), à savoir dans une direction suivant une ligne reliant les deux électrodes 2a et 2b, conformément à la loi de Faraday portant sur l'induction électromagnétique. Parmi les forces électromotrices ainsi générées, laforce électromotrice générée au voisinage du pôle N provient des deux électrodes 2a et 2b. Le débit ou la vitesse d'écoulement du fluide électroconducteur est obtenu d'après la valeur mesurée de la force électromotrice.

Le débitmètre électromagnétique 40 de cette forme de réalisation peut également produire, au voisinage d'une face de la paroi du canal tubulaire, le champ magnétique souhaité apte à une mesure du débit d'écoulement d'un fluide électroconducteur, comme c'est le cas des débitmètres électromagnétiques des première et deuxième formes de réalisation. Par conséquent, le débitmètre électromagnétique 40 de cette forme de réalisation est également capable de mesurer avec précision le débit ou la vitesse d'un fluide électroconducteur dans un canal tubulaire dans lequel une partie d'écoulement principal du fluide électroconducteur est présente au voisinage de la surface de la paroi, par exemple un canal tubulaire ayant une forme annulaire en section.

Le canal tubulaire 1 ayant une forme annulaire en section a été décrit à titre d'exemple comme étant un canal.

tubulaire pour chacune des formes de réalisation de l'invention. Cependant, l'invention n'est pas limitée 3 ceci. Par exemple, une mesure peut être réalisée sur des tubes de n'importe quelle autre forme en section, par exemple une forme rectangulaire en section, allongée da.n.r une direction.

Alors que, dans chacune des formes de réalisation décrites précédemment, un dispositif d'excitation est placé sur une partie périphérique extérieure du canal tubulaire 1, plusieurs dispositifs d'excitation peuvent être placés suivant la direction circonférentielle du canal tubulaire 1. De cette manière, on peut obtenir une amélioration supplémentaire de la précision de la mesure du débit d'écoulement dans le canal entier.

Le dispositif d'excitation dans chacune des formes de réalisation décrites ci-dessus comprend un dispositif d'excitation du type à courant continu. En variante, on peut utiliser un dispositif d'excitation du type à aimant permanent ou un dispositif d'excitation du type à courant alternatif au lieu du dispositif d'excitation du type à courant continu. En ce qui concerne le fluide électroconducteur, on peut mesurer l'un quelconque de fluides tels que des métaux liquides et des fluides électrolytiques, y compris l'eau, pourvu que le fluide soit conducteur du courant électrique. Cependant, dans le cas de la mesure du débit d'écoulement de l'eau, il est souhaitable d'utiliser un procédé d'excitation par courant alternatif à onde sinusoïdale ou un procédé d'excitation par courant alternatif par onde carrée, car la conductivité électrique de l'eau est inférieure à celle des métaux liquides.

Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au débitmètre électromagnétique décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention.

Claims (6)

REVENDICATIONS

1. Débitmètre électromagnétique destiné à mesurer le débit d'écoulement d'un fluide électroconducteur s'écoulant dans un canal tubulaire (1), caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif d'excitation (11) destiné à établir un champ magnétique perpendiculaire à une paroi extérieure (lb) du canal tubulaire; et une paire d'électrodes (2a, 2b) destinées à mesurer une force électromotrice générée par le mouvement du fluide électroconducteur à travers le champ magnétique, les électrodes et les deux pôles magnétiques du dispositif d'excitation étant placés ensemble sur la paroi extérieure du canal tubulaire, sur un côté de celui-ci.

2. Débitmètre électromagnétique destiné à mesurer le débit d'écoulement d'un fluide électroconducteur s'écoulant dans un canal tubulaire (1), caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif d'excitation (11) ayant deux pôles magnétiques (2a, 2b) placés sur un premier côté d'une paroi extérieure (lb) du canal tubulaire, l'un des pôles magnétiques étant placé de façon à s'élever sur la paroi extérieure du canal tubulaire, l'autre pôle magnétique étant placé de façon que la direction d'un champ magnétique établi au voisinage du premier pôle magnétique soit perpendiculaire à la paroi extérieure du canal tubulaire; et deux électrodes (2a, 2b) placées symétriquement de part et d'autre du premier pôle magnétique de façon à mesurer une force électromotrice générée par le mouvement du fluide électroconducteur à travers le champ magnétique au voisinage du premier pôle magnétique.

3. Débitmètre électromagnétique selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le dispositif d'excitation comporte un noyau de fer (12) comprenant une partie à plaque (14) placée le long de la paroi extérieure (lb) du canal tubulaire tout en étant espacée d'une distance prédéterminée de celui-ci, et trois parties en colonne (15a, 15b, 15c) s'étendant depuis des extrémités opposées et le centre de la partie à plaque, et des bobines d'excitation {13) enroulées respectivement autour des parties en colonne; des courants sont appliqués aux bobines d'excitation de façon que la polarité d'un pôle magnétique apparaissant à l'extrémité supérieure de la partie en colonne centrale et la polarité d'un pôle magnétique apparaissant à l'extrémité supérieure des parties en colonne des extrémités opposées parmi les trois parties en colonne soient opposées l'une à l'autre; et les deux électrodes sont placées de part et d'autre de l'extrémité supérieure de la partie en colonne centrale.

4. Débitmètre électromagnétique selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le dispositif d'excitation comporte un noyau de fer (32) en colonne placé dans une direction globalement perpendiculaire à la paroi extérieure (lb) du canal tubulaire, et une bobine d'excitation (33) enroulée autour du noyau de fer, et les deux électrodes (2a, 2b) sont placées de part et d'autre du noyau de fer, à une extrémité du noyau de fer du côté du canal tubulaire.

5. Débitmètre électromagnétique selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le dispositif d'excitation comporte un premier noyau de fer (42) comprenant une partie à plaque (42a) placée le long de la paroi extérieure (lb) du canal tubulaire tout en étant espacée d'une distance prédéterminée de celui-ci, et deux parties en colonne (42b, 42c) s'étendant depuis des extrémités opposées de la partie à plaque vers la paroi extérieure du canal tubulaire; un second noyau de fer (44) globalement sous la forme d'une plaque placée entre une position dans laquelle le second noyau de fer fait face l'extrémité supérieure de l'une des parties en colonne à travers le canal pour le fluide électroconducteur interposé entre le second noyau de fer et la partie en colonne, et une position dans laquelle le second noyau de fer fait face à l'extrémité supérieure de l'autre partie en colonne à 2889740 19 travers le canal pour le fluide électroconducteur; et des bobines d'excitation (43) enroulées respectivement autour des parties en colonne du premier noyau de fer, les deux électrodes (2a, 2b) étant placées de part et d'autre de l'extrémité supérieure de l'une des parties en colonnes du premier noyau de fer.

6. Débitmètre électromagnétique selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le fluide s'écoulant dans le canal tubulaire est un fluide de faible conductivité électrique, et l'excitation produite par le dispositif d'excitation est obtenue sous la forme d'une excitation par courant alternatif à onde sinusoïdale d'une excitation par courant alternatif à onde carrée. ou