Brevet FR2003755A1 — publié le 19691114

-1- La présente invention concerne tua appareil de mesure de la teneur en hydrocarbures d'un mélange gazeux, nôtamment de méthane dans l'air. On connaît en particulier des appareils électriques portatifs 5 de mesure de la teneur en hydrocarbures dans lesquels l'hydrocarbure* à déterminer, notamment le méthane, est brûlé sur im fil chauffé et la teneur est déterminée par la mesure de la quantité de chaleur libérée lors de la combustion. Ceci peut se faire par exemple en mesurant la variation de résistance d'un filament du 10 fait de son échauffement. D'autres modes de mesure sont cependant possibles pour déterminer la chaleur dégagée lors de la combustion. La mesure est effectuée dans un montage en pont à l'aide d'un galvanomètre avec lequel on mesure le courant relativement faible traversant le pont. D'une part, des dispositifs de ce genre exigent 15 des galvanomètres fragiles par leur construction et relativement coûteux ; il en résulte que les appareils connus de mesure de la teneur en hydrocarbures sont d'une manipulation compliquée et sont coûteux. D'autre part, avec l'accroissement de l'intensité du courant traversant le galvanomètre, le pont risque d'être fortement 20 déséquilibré et, en d'autres termes, le rapport entre le courant traversant la diagonale du pont et la variation de résistance n'est plus le même. La variation de résistance mesurée sur le galvanomètre, indirectement par le courant traversant le pont, n'est plus une fonction linéaire de la variation réelle de résistance ; il en ré-25 suite qu'une variation linéaire de résistance donne une variation d'intensité non linéaire. Oeci constitue un inconvénient pour l'étalonnage des appareils. Les galvanomètres connus ne permettent pas non plus de conserver ou d'inscrire la valeur mesurée. Les utilisateurs des appareils doivent se rappeler les valeurs mesurées 30 observées ou bien les inscrire aussitôt. Ceci constitue en particulier un inconvénient lorsqu'on ne dispose que d'un temps très court pour la lecture ou, en d'autres termes, lorsque le galvanomètre donne une déviation brève dont le maximum est déterminé visuellement et ne peut être conservé que par la mémoire. 35 L'emploi des appareils connus est par ailleurs rendu diffi cile lorsqu'il faut déterminer des concentrations élevées de méthane. Par exemple, pour une concentration de méthane de 100 fo il ne peut plus y avoir de combustion complète en raison du manque d'oxygène. Il n'apparaît donc" pas d'effet thermique correspondant à la concen-40 tration de méthane. Par conséquent, les indications fournies par 6905545 2003755 -2- los appareils connus ne sont pas univoques, mais ambiguës, car à une valeur mesurée peuvent correspondre par exemple une faible teneur en méthane et une teneur beaucoup plus élevée. Pour pallier eut inconvénient on dispose d'appareils de mesure do la teneur en 5 hydrocarbures dans lesquels sont incorporés des dispositifs supplémentaires, par exemple, des filaments à conductibilité thermique ou des appareils indicateurs spéciaux, de façon à obtenir une indication univoque. Il en résulte que les appareils sont de construction compliquée et sensibles vis-à-vis de gaz parasites. 10 L'invention permet d'éviter les inconvénients des appareils connus et de réaliser notamment un appareil portatif de mesure de la teneur en hydrocarbures, de construction la plus simple possible, sans galvanomètre coûteux et compliqué et finalement de manipulation simple et permettant de conserver la valeur mesurée dans chaque 15 cas. L'invention concerne un appareil de mesure de la teneur en hydrocarbures, notamment un appareil de mesure de la teneur en méthane, par combustion des hydrocarbures tels que le méthane et permettant, par un montage en pont, de déterminer les teneurs par la mesure de la variation de résistance d'un filament au contact des gaz à ana-20 lyser. Selon l'invention, le filament résistant (résistance de combustion) au contact des gaz à analyser, est monté dans un pont de Wheatstone dont la résistance de mesure munie d'une prise est constituée sous forme d'une résistance à curseur, la position de la prise pouvant être lue sur une échelle étalonnée en teneurs en hydrocarbure 25 à déterminer. La résistance de mesure du pont de Wheatstone est partagée en deux résistances par le curseur. Le rapport des valeurs de ces deux résistances résulte de la position du curseur. Lorsque le galvanomètre est en position 0, le pont est équilibré. L'utilisation du pont de Wheatstone permet l'emploi avanta-30 geux d'un galvanomètre peu coûteux et de construction simple. Conformément à une forme de réalisation particulière de l'invention, le curseur d'équilibrage du pont peut être déplacé au moyen d'un chapeau rotatif. La rotation du chap.eau jusqu'à l'équilibre 0 constitue une mesure de la variation de résistance du filament (résis-35 tance de combustion) au contact des gaz à examiner et par là môme de la teneur en gaz. La position du chapeau, donc le résultat do mesure, est retenue jusqu'à la mesure suivante. En outre, dans le dispositif conforme à l'invention il est avantageux, après l'établissement de la valeur de mesure, c'est-à-dire lorsque le pont est éqtjj-40 libré, qu'il ne passe pas de courant dans la diagonale du pont. Il 6905545 2003755 -3- variation existe un rapport constant entre l'angle de rotation du chapeau et 3a/ do résistance du filment de combustion. Donc, il est aussi relativement simple de rattacher des vari:ations non linéaires, par exemple-logarithmiques , de 1-* r-Ssistance provoquant 1-^ combustion des kydro-5 carbures (résistance "L. combustion) à une échelle simple, au moyen à 'une courbe caractériatixu i appropriée de 3-a résistance à curseur. Ainsi, il est possible de faire une lecture commode des valeurs intermédiaires. D'autres détails de l'invention rassortent de l'exemple de 10 réalisation représenté sur l;.s figures. La figure 1 représente un schéma du circuit de l'appareil conforne à l'invention, la figure 2, une vue en perspective de profil d'un appareil portatif représenté en partie en coupe. Les figuras 3 à 5 représentent un appareil conforme à la figure 2 dans la direction de la flèche P avec diffé-15 rentes positions du chapeau. Les figures 6 à 8 représentent une autre vue de l'appareil avec une réalisation particulière du trait zéro du galvanomètre de zéro. Dans la chambre de mesure (non représentée) de 3.'appareil est montée la résistance de combustion V (filament de combustion) reliée 20 à .la résistance fixe A, a. la résistance de mesure D munie d'un curseur K en tant que prise médiane, et divisée ainsi en deux résistances B et 0 et à une source de tension U, pour former un pont de vfheatstone. Dans le circuit formé par la diagonale est monté un simple galvanomètre de zéro ïï. En cas de variation de la résistance de 25 combustion V dans la chambre- de mesure, par le déplacement da curseur X de la résistance de mesure D, on peut ajuster de nouveau le pont de façon qu'aucun courant ne passe par le galvanomètre de zéro ,.-t ainsi équilibrer le pont. Le déplacement du curseur X fournit donc la valeur d- .assure. Celle-ci est conservée jusqu'à la mesure suivante 30 On garde ainsi la valeur jusqu'à ce que l'on ait à déplacer de nouveau le curseur X lors ci.'une nouvelle mesure. L'.appareil représenté sur la figure 2, est un appareil porta-tif, monté dans une enveloppe 1 dont la ttte est recouverte d'un eha-^ peau rotatif 2. Celui-ci s._rt à déplacer 1. curseur X de la résis- O 35 tance de mesure D. Le chapeau 2 porte une c'ehelle. . 5. Dans l'exem-§ "oie de réalisation, celle-ci est étalonnée de 0 à 3 f° de méthane. Q Au-delà de 3 % la graduation cesse ; elle est remplacée par exemple ® par un secteur d'alarme en rouge qui rejoint la graduation zéro (par tie hachurée sur 1^ fi~are). Pour cela on est parti de l'idée que 1ru-40 tilisa-i.ur doit pouvoir lir 6905545 2003755 -4- jusqu'à me valeur de 3 f° et on. outre qu'il est essentiel pour lui de- pouvoir observer si la teneur en méthane est supérieure à cc chiffre. Au-dessous du chapeau transparent 2, l'appareil de zéro H est 5 monté dans l'enveloppa 1 ; on voit l'échelle 4 de l'indicateur dans la partie transparente du chapeau. On détermina la valeur de mesura sur ! l'cchelle. 3 en tournant le chapeau jusqu'à ce que l'aiguill 7 de l'indicateur de zéro 1:1 indique la valeur 0 sur l'échelle 4« 7L-r. valeur de mesure est lu^ dans le prolongement de l'aiguille 7 sur lr 10 graduation 3. La variation de résistance de la résistance de combustion Y donne un signal positif jusqu'à des concentrations de l'ordre de 20 do méthane dans l'air. Dans le cas do concentrations plus élevéesr la eombustion est incomplète ou n'a pas lieu du tout. En raison do 15 l'effet de conduction thermique qui s'intensifie, la résistance do combustion Y est refroidie, il apparaît un signal négatif. Après l'équilibrage du pont, l'échelle 3 au-dessus de 1'aiguille 7 présente une valeur comprise à l'intérieur de la zone d'alarme. Ainsi l'appareil de mesure de la teneur en hydrocarbures doniu 20 -une indication différente de 0 pour toutes les concentrations comprises entre 0 et 100 yï dans le domaine compris entre 0 et 3 lr concentration exacte peut être lue directement sur l'échelle. Les autres valeurs représentant des concentrations plus élevées sont décelables grâce à la zone d'alarme située au-dessus de l'aiguille 25 7. L'appareil est donc univoque. Les figures 3 et 5 montrent des exemples de mesure. Figure 3 : au cours d'une mesure à l'air en l'absence de méthane par exemple, après équilibrage du pont (aiguille 7 de l'cchc' le 4 sur 0), le 0 de l'échelle 3 (référence 6) est dans 30 le prolongement de l'aiguille 7. Figure 4 : le chiffre 1 de l'échelle 3 après la mesure par exemple de 1 fo de méthane dans l'pJLr, se trouve dans le prolongement de l'aiguille 7 après l'équilibrage du pont. Figure 5 : le prolongement de l'aiguille 7 se trouve dans la zone 35 d'alarme et indique une concentration comprise entre 3 :- 100 c/o par exemple de méthane dans l'air. Pour faciliter la lecture de l'appareil, l'échelle 4 du galva nomètre de zéro peut ôtre éclairée dans la zone du trait zéro 8 ou sur l'échelle 4, dans la direction de visée. Dans ce cp.s, la lectur 40 est facilitée du fait que lors de l'ajustement de 1'appareil lors d BAD ORIGINAL 6905545 2003755 la mesure, lu repère 0 éclairé est recouvert par l'aiguille,^ coïïei'j le montre la figure 6 par rapport à la figure 7 5 ainsi 11 ajustement de l'appareil est facilité. A cotte fin, la graduation zéro 8 peut êtr^ découpée dans l'échelle 4- du galvanomètre de zéro, comme le montre la figure 7 ? 5 une -ampoule se trouve placée dans la direction de visée derrière l'échelle 4> de sorte que lo trait zéro apparaît sous forme d*un trait lumineux qui est cependant caché par l'aiguille 7 lorsque l'appareil a été mis en position de mesure. Finalement l'aiguille 7 -lle~aême peut ôtre transparente et 10 avoir une couleur différente de celle du trait zéro éclairé, de sorte que pour l'observateur il y a un changement de couleur lorsque 11 aiguille 7 vient au-dessus de la graduation zéro (figure 8). Il est bien entendu que la présente invention n'a été décrite et représentée qu'à titre d'exemple préférentiel et qu'on pourra 15 apporter des équivalences dans ses éléments constitutifs sans pour autant sortir du cadre de ladite invention qui est défini dans les revendications annexées. bad original * 6905545 2003755 —6— HEVBM) 117 AT IONS 1 . Appa,reil de mesure univoque de la teneur en hydrocarbures d'un mélange gazeux, ;t notamment cl s méthane dans l'air, par combustion clés hydrocarbur-.s et dét srinination de la teneur 10 née en teneurs d ' hydrocarbure s, disposée en regard do l'aigiiille du galvanomètre de zéro et comportant d'unj part des graduations pour des faibles ceneurs on. hydrocarbures résultant en déviations positives du galvanomètre et, '"'autre part, une aone continué non graduée pour des teneurs supérieures résultant en déviations posi- 15 tives ou négatives dudit galvanomètre. 2. Appareil de ■nesur î -selon la revendication 1, caractérisé par le fait eue l'échelle est disposée sur la partie frontale d'un chapeau de section circulaire on liaison avec le curseur et recouvrant le repère d'équilibrage du pont. 20 5. Appareil de mesure selon les revendications 1 ou 2, carac térisé par le fait que l'échelle annulaire comporte des graduations pour des teneurs an hydrocarbures allant de 0 à 3 f° et une zone continue non graduée poux- des teneurs allant de 3 à 100 : et destiné plus particulièrement c-u dosage du méthane dans l'air. 25 4. Appareil de mesure jalon les revendications 1 à 3* carac térisé par le fait nue l'échelle et l'aiguille du galvanomètre de zéro sont isibles au centre et sous le chapeau rotatif. 5. Appareil de ro.-sure selon les revendications 1 à 4» caractérisé par le fait pu-; le repère de lecture oe l'échelle est dans 30 l'alignement du repèrs de zéro ou dans l'alignement de l'aiguille sur le repère de zéro de 3.'échelle du galvanomètre de zéro. 6. A- pareil de mesure selon les revendications 4 et 5, caractérisé par 1 ; fait ouj l'échelle du galvanomètre de zéro est éclairée dans la région du trait' de zéro et que l'aiguille dudit galya- 35 nomè'crs est disposée daes In lign.:- de visée au-dessus de l'échelle de zéro. 7. Appareil ri .■ mesure e.elon la revendication 6, caractérisé par le fait que l'échelle du galvanomètre de zéro comporte un evi-dement dans 1": région du trait de zéro et que, par rapport à la 40 direction de yisée, uiv- source luj".ineuse est disposée derrière BAD ORIGfNAL 6905545 2003755 -7~ l'éch-jlle d3 séro, 8. Appareil de masure selon 1-ss revendications 6 et 7* caractérisé par l--j fait auo l'aiguille du galvanomètre de zéro oo'fc trans-paranxe 3t celors3. 8AD ORIGINAL