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RÉSUMÉ
Les cannes pyrométriques servent à fournir un signal dépendant de la température et font partie de la chaîne de mesure thermique. Elles permettent ainsi d’assurer la protection mécanique et chimique de l’organe sensible. Cet article recense tout d’abord les différentes fonctions remplies par ces cannes. Puis les éléments de leur constitution (éléments sensibles à résistance, matériaux de protection, têtes de raccordement, câbles d’extension, etc) et leurs différentes propriétés (temps de réponse, répétabilité, exactitude, propriétés mécaniques et autres) sont également passées en revue. Quelques cas particuliers de cannes pyrométriques viennent ensuite fermer cet article.
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Thierry VIGNERON : Ingénieur de l’École Centrale de Lyon - Directeur de Pyro-Contrôle Chauvin Arnoux
INTRODUCTION
Une canne pyrométrique est constituée d’un capteur monté dans une gaine de forme cylindrique et est destinée à la mesure de la température. Elle fournit un signal (résistance ou tension) dépendant de la température.
Sa fonction est d’assurer la protection mécanique et chimique de l’organe sensible (thermomètre à résistance ou couple thermoélectrique). Elle introduit des problèmes de discrétion, de résistance thermique et de temps de réponse qui doivent être maîtrisés par le choix judicieux des matériaux et de leurs dimensions.
Nous commençons cet article par les paramètres à considérer dans l’expression du besoin des utilisateurs. Ensuite, nous détaillons les solutions concrètes apportées actuellement, dans l’état de l’art de cette technologie.
Certains paragraphes ont été repris de l’ancienne édition du présent article, rédigée par Herbert VANVOR, dans la mesure où aucune évolution technologique, ou nouvelle norme parue, n’ont imposé de remettre à jour les informations correspondantes.
Cette révision précise les transpositions des Directives européennes applicables (ATEX, DESP et CEM) dans le cas des cannes pyrométriques, ainsi que la notion de classe de sûreté et met en cohérence le présent texte avec l’article « Éléments sensibles à résistance métallique et thermomètres étalons » .
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VERSIONS
- Version archivée 1 de juil. 1986 par Herbert VANVOR
- Version archivée 2 de sept. 2002 par Thierry VIGNERON
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4. Cas particuliers de cannes pyrométriques
L’objet de ce paragraphe est de montrer, à travers quelques exemples, l’extrême diversité des solutions apportées aux utilisateurs en fonction de leurs besoins et, ainsi, de guider le lecteur vers les problématiques qu’il sera amené à résoudre suivant son besoin.
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Mesures dans les solides en fusion
Les situations suivantes sont fréquemment rencontrées.
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Verre : les cannes pyrométriques pour le verre en fusion utilisent des matériaux de protection en platine, ou platine rhodié, qui sont les seuls matériaux pouvant supporter de façon continue le contact du verre liquide.
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Métaux non ferreux : aluminium, zamac... : les mesures dans les métaux non ferreux liquides sont effectuées par des couples thermoélectriques le plus souvent de type K, montés à l’intérieur de protecteurs résistant aux agressions concernées : pour l’aluminium, la fonte poteyée a tendance à être remplacée par des protecteurs en matériaux céramiques de type carbure de silicium nitruré (figure 24).
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Métaux ferreux : fontes, aciers... : les utilisateurs font appel, le plus souvent, à des cannes « à fil perdu » qui sont constituées d’un filament de couple thermoélectrique platine/platine rhodié enrobé dans un support non réutilisable (carton), la mesure ne pouvant être que ponctuelle (vérification de température avant coulée, par exemple).
Pour les utilisateurs qui ont besoin de mesures continues, des matériaux céramiques et métalliques particuliers doivent être mis en œuvre.
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Mesures d’atmosphère dans les fours
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Cannes à aspiration (figure 25) : ce dispositif permet, par une aspiration effectuée dans la flamme, de refroidir celle-ci jusqu’à une température acceptable par un thermocouple S, R ou B. Un abaque permet, en fonction de la mesure effectuée, d’estimer avec précision la température réelle dans la flamme.
Les matériaux mis en œuvre sont : gaines céramiques, protecteur en platine, thermocouple platine, double gaine de protection permettant une circulation d’eau.
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Mesures dans les réacteurs...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - VIGNERON (T.) - Éléments sensibles à résistance métallique et thermomètres étalons. - Mesures et Contrôle, 2007.
-
(2) - BONNIER (G.), RONSIN (H.) - Thermistances CTN et autres thermomètres à semi-conducteurs. - [R 2 580], 1991.
-
(3) - BONNIER (G.), DEVIN (É.) - Couples thermoélectriques. - , 1997.
-
(4) - VIGNERON (T.) - Cannes pyrométriques. - [R 2 710], 2002.
NORMES
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(additif 2004) Règles générales. - NF EN 50014 - 03.1999
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Immersion dans l’huile « o » - NF EN 50015 - 03.1999
-
Surpression interne « p » - NF EN 50016 - 06.2004
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Remplissage pulvérulent « q ». - NF EN 50017 - 03.1999
-
Enveloppe antidéflagrante « D ». - NF EN 50018 - 05.2004
-
Sécurité augmentée " e ". - NF EN 50019 - 01.1996
-
Sécurité intrinsèque " i ". - NF EN 50020 - 04.2004
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Normes fondamentales. Vocabulaire international des termes fondamentaux et généraux de métrologie. - NF X 07-001 - 12.1994
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