Capteurs de température Pt100

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Tubes de protection pour thermomètres à résistance Pt100 et thermocouples

Les tubes de protection (également appelés doigts de gant) sont des corps creux qui servent de dispositif de protection pour les thermomètres ou autres appareils de mesure de la température.
Ils sont introduits directement dans les fluides à mesurer et isolent le thermomètre mécaniquement et thermiquement du fluide à mesurer.
Le thermomètre lui-même n'entre donc pas en contact direct avec le liquide, le gaz ou d'autres substances, ce qui prolonge la durée de vie de l'appareil et protège à la fois l'environnement et le personnel d'exploitation.
Si le tube de protection est correctement installé et dimensionné, la température à l'intérieur du tube de protection est identique à celle du processus. En fonction de la structure, les changements de température entraînent un décalage dans l'adaptation de la température entre le fluide et le capteur de température.
Les tubes de protection permettent de remplacer le thermomètre à résistance pendant le fonctionnement et donc d'effectuer la maintenance ou le remplacement du capteur sans interruption.
Ils sont généralement installés dans des conditions d'utilisation critiques, telles que des fluides agressifs, des pressions élevées ou des vitesses d'écoulement élevées.

Formes de construction des tubes de protection

• Tubes de protection monoblocs
  Les tubes de protection monoblocs sont tournés à partir de barres massives.
  Ils sont généralement utilisés dans le cas de contraintes élevées liées au processus et à des contraintes chimiques élevées.
  Pour des raisons techniques liées à la fabrication (perçage profond), la longueur maximale est actuellement limitée à 2 m.
  Si des tubes de protection plus longs sont nécessaires, plusieurs pièces percées sont soudées ensemble.
  Dans l'industrie pétrochimique, on utilise presque exclusivement des tubes de protection monoblocs.
  
  
• Tube de protection en plusieurs partiese
  Les tubes de protection en plusieurs parties sont fabriqués à partir d'un tube fermé à son extrémité par une pièce de fond. À l'autre extrémité du tube se trouve généralement un filetage destiné à recevoir le capteur de température ou d'autres pièces de raccordement telles que des tubes à col ou des brides.
  Utilisation pour des charges de processus faibles ou moyennes.
  La longueur maximale est souvent de plusieurs mètres. Utilisation fréquente dans la chimie, la construction d'appareils et la construction mécanique.
  
  
• Tubes de protection selon DIN
  Les gaines de protection les plus courantes sont définies et décrites dans la norme DIN 43772.
  Cette norme définit des standards indépendants des fabricants et des pays, qui garantissent une certaine qualité, sécurité et interchangeabilité des appareils de mesure de température.
  En déterminant les matériaux à utiliser, les dimensions et l'épaisseur des parois, il est possible de consulter les pressions de service maximales à différentes températures dans des diagrammes.
  Dans de nombreuses installations anciennes, on trouve encore souvent des tubes de protection conformes à l'ancienne norme DIN 43763.
  Pour vous aider à renouveler les tubes de protection ou à remplacer les inserts de mesure des thermomètres, vous trouverez ci-dessous une comparaison entre l'ancienne norme 43763 et la nouvelle norme 43772.
  
  
• Comparaison entre l'ancienne norme DIN 43763 et la nouvelle norme DIN 43772
  DIN 43763 (ancien)
  Forme

  DIN 43772
  Forme

  Type de construction/raccordement

  Longueur d'installation
  L1

  Longueur hors tout
  L3

  A

  1

  sans

  500

  517

  710

  727

  1000

  1017

  1400

  1417

  2000

  2017

  B1

  2G

  G 1/2 A

  160

  305

  B2

  G 1/2 A

  250

  395

  B3

  G 1/2 A

  400

  545

  C1

  G 1 A

  160

  305

  C2

  G 1 A

  400

  545

  D1

  4

  à thermosceller

  65

  140

  D2

  125

  200

  D3

  65

  200

  D5

  125

  260

  E1

  3

  conique,
  avec rebord pour écrou-raccord

  225

  307

  E2

  285

  367

  E3

  345

  427

  F1

  3F

  conique,
  avec bride

  225

  307

  F2

  285

  367

  F3

  345

  427

  G1

  3G

  conique,
  avec G 1 A

  225

  307

  G2

  285

  367

  G3

  345

  427
  
  
• Tubes de protection de formes spéciales
  Les tubes de protection de conception spéciale sont des dispositifs de protection spécialement conçus pour être utilisés dans des conditions de fonctionnement extrêmes. Ils servent à protéger les capteurs de température contre les contraintes mécaniques, la pression et les fluides agressifs. Ils sont principalement utilisés lorsque les longueurs d'installation spécifiées dans la norme DIN ne sont pas suffisantes pour le processus.
  Leur conception nécessite une planification et une fabrication précises, en tenant compte des points suivants :
  • Matériau
    Le choix du matériau dépend principalement de sa résistance chimique au milieu. On utilise souvent différents alliages d'acier inoxydable.
    En cas d'exigences particulières, des alliages résistants aux hautes températures tels que l'Inconel®, l'Hastelloy®, le Monel® ou des revêtements en PTFE, Halar® ou Stelit® sont également utilisés.
  • Température maximale
    Lors du choix du matériau pour la gaine de protection, il faut tenir compte non seulement de la résistance chimique du matériau, mais aussi de la température maximale admissible.
    On utilise souvent des alliages résistants aux hautes températures tels que l'Inconel®, l'Hastelloy®, le Monel® ou des alliages spéciaux d'acier inoxydable.
    Une isolation thermique peut également être nécessaire pour garantir le bon fonctionnement du thermomètre.
  • Pression maximale
    Le calcul de la pression est effectué sur la base de normes telles que ASME ou DIN.
    L'épaisseur de la paroi et les propriétés du matériau du tube de protection sont déterminantes pour la résistance à la pression. Il convient de noter que plus l'épaisseur de la paroi est importante, plus le temps de réponse est long.
    Outre la pression de service, il convient également de respecter les pressions maximales et la marge de sécurité conformément aux prescriptions normatives.
    Pour les applications dans des environnements à haute pression (> 200 bars), on utilise souvent des tubes de protection monoblocs.
  • Calcul des vibrations
    Les analyses vibratoires sont indispensables pour les tubes de protection de conception spéciale, car les fréquences de résonance peuvent compromettre la stabilité mécanique.
    Des méthodes telles que l'analyse par éléments finis (FEA) ou selon ASME PTC 19.3 TW-2016 permettent d'effectuer des calculs précis. La longueur, le diamètre et la vitesse d'écoulement du fluide jouent ici un rôle central.
    Une géométrie optimisée et, le cas échéant, des systèmes d'amortissement empêchent les vibrations de résonance et donc la rupture du tube de protection.
    Certains fabricants proposent des outils de calcul gratuits ou fournissent le calcul des vibrations pour le tube de protection produit.
  • Certificats / Examens
    Pour les tubes de protection de conception spéciale, le client exige souvent un certificat d'usine 3.1 ou 3.2 selon la norme DIN EN 10204.
    Les certificats confirment que le matériau livré est conforme aux exigences de la commande et contiennent des résultats d'essais spécifiques (par exemple, composition chimique, propriétés mécaniques).
    Les essais sont réalisés par le fabricant lui-même et les résultats sont confirmés par son service d'assurance qualité.
    Dans le cas du certificat d'usine 3.2, le contrôle 3.1 est supervisé ou vérifié par un organisme indépendant ou par le client lui-même. Cela est exigé, par exemple, pour les applications critiques en matière de sécurité, telles que l'aéronautique, la construction navale ou les applications à haute pression.
    La preuve d'un contrôle de pression interne ou externe offre une sécurité supplémentaire pour les applications critiques.

Raccordement de tubes de protection

• Raccord à visser (raccord fileté)
  
  
  

  Le tube de protection est vissé à l'aide d'un filetage extérieur (généralement BSP, NPT ou filetage métrique) dans un trou fileté ou un raccord fileté correspondant dans le réservoir, le tuyau ou l'appareil.
  Le raccord fileté est principalement utilisé à des températures et des pressions modérées.
  L'étanchéité est assurée par des bagues d'étanchéité (par exemple en cuivre, PTFE, FKM) ou par un ruban d'étanchéité (par exemple en téflon) pour les filetages NPT.
  Avantages : facile à monter, largement répandu, bonne étanchéité.
  
  
  
  
• Raccord à bride
  
  
  

  Le tube de protection est raccordé à un système de contre-bride via une bride (par exemple DIN, ANSI ou JIS).
  Le raccord à bride est principalement utilisé dans l'industrie chimique et pétrochimique ainsi que dans les applications à haute température ou haute pression.
  L'étanchéité est assurée par des joints plats (par exemple en graphite, PTFE, métal) ou, dans les applications à haute pression, par des joints spiralés ou des joints à bague métallique.
  Avantages : permet un démontage facile et une étanchéité sûre grâce aux joints.
  
  
  
  
• Raccord soudé
  
  
  

  Le tube de protection est soudé directement dans le système.
  Idéal pour les conditions extrêmes telles que les pressions élevées, les fluides agressifs ou les vibrations importantes.
  Dans l'industrie pétrochimique, le tube de protection soudé est la norme.
  Avantages : étanchéité et stabilité maximales et aucun risque de fuite dû aux raccords mécaniques.
  
  
  
  
• Raccordement sanitaire, hygiénique ou alimentaire
  
  
  

  Le raccord sanitaire, hygiénique ou alimentaire est utilisé partout où des conditions hygiéniques sont requises.
  Die Lebensmittelindustrie, Getränkeindustrie, Pharmaindustrie sind typische EinsatzgebieteL'industrie alimentaire, l'industrie des boissons et l'industrie pharmaceutique sont des domaines d'application typiques.
  Le raccord hygiénique garantit un nettoyage facile, sans formation d'espaces morts dans lesquels des résidus de produit peuvent rester, ce qui peut entraîner la formation de germes et la contamination du produit
  De plus, les raccords hygiéniques permettent un remplacement rapide du tube de protection, souvent sans outil supplémentaire. Il existe sur le marché de nombreux raccords hygiéniques normalisés (par exemple Tri-Clamp, filetage laitier).
  Avantages : nettoyage facile, évite les espaces morts, remplacement facile.
  
  
  
  

Matériau des tubes de protection

Les tubes de protection sont principalement fabriqués en acier inoxydable ou, dans le cas des thermomètres mécaniques, en laiton.
Dans des conditions de fonctionnement particulières, des alliages spéciaux tels que Hastelloy®, Inconel® ou Monel® sont utilisés.
En cas de contraintes chimiques élevées, des revêtements partiels ou complets en plastique (par exemple PTFE), Halar® ou Stelit® sont également utilisés.
Les températures très élevées ou certains gaz agressifs nécessitent l'utilisation de tubes de protection en céramique.
Lors du choix du matériau du tube de protection, il faut toujours tenir compte de la résistance chimique au milieu et de la température et de la pression maximales admissibles du matériau.