Brevet FR2142753A1 — publié le 19730202

La présente invention concerne un appareil pour échantillonner des particules en suspension dans l'air et plus particulièrement un dispositif et un procédé pour rassembler en plusieurs catégories, suivant leur caractéristique aérodynamique, des particules de poussières et de fumée, de la dimension du micron, en suspension dans l'air ou dans d'autres gaz, de façon à déterminer le degré de contamination. Puisque la pénétration des particules en suspension dans l'air dans le système respiratoire dépend directement de la dimension, la forme et la densité des particules en suspension dans l'air qui sont mises en jeu, et que les particules plus petites, moins denses, et celles ayant certaines formes pénètrent plus facilement dans les alvéoles pulmonaires et sont donc plus dangereuses pour la santé des individus, il est d'importance vitale d'être capable de classer les particules en suspension dans l'air suivant leur forme, leur dimension, et leur densité, qui composent leurscaractéristiques aérodynamiques. On doit comprendre, en rle de 1' ex- posé, qu'en utilisant le terme 'particules en suspension dans l'air", on veut dire particules en suspension dans n'importe quel gaz y compris l'air, comme le sont les aérosols. Les buts de la présente invention consistent donc à réaliser - des moyens gråce auxquels les particules en suspension dans l'ai. de dimension minuscule peuvent être extraites de l'air de telle manière que i'on puisse se rendre compte aisément de la concentration et des propriétés aérodynamiques des particules de poussière et de fumée en suspension par une simple inspection visuelle des éthan-villons ainsi obtenus :: - un appareil Aécarftillonnage de particules en suspension dans l'air avec des moyens de rassemblement qui servent également de moyens pour protulre un jet - un appareil d'échantillonnage de particules en suspension dans l'air dans lequel la plaque de recouvrement puisse également servir de moyens pour produire un jet comme ci-dessus. - un appareil d'échantillonnage de particules en suspension dans l'air avec des moyens individuels pour espacer les disques,de sorte que l'on puisse utiliser à volonté beaucoup ou peu de disques. - des moyens grecs auxquels l'on puisse disposer de particules en suspension dans l'air à l'état inchangé, inaltéré, en vue d'examen au microscope et d'analyse radiologique, chimique et biologique. - un appareil d'échantillonnage qui soit apte à échantillonner des particules en suspension dans l'air dans une cheminée, soit qu'il soit placé à l'intérieur de la cheminée, soit que l'on extraie une partie de l'air contaminé de la cheminée en vue d'échantillonnage. Cet appareil sera cité comme APPAREIL A ECHANTILLONNER DE3CHEMINESS. - un appareil à échantillonner qui soit pet t et de faible poids, et qui soit apte à être attaché sur le v8+ezent d'un ouvrier de façon à obtenir une mesure réelle lorsque celui-ci est exposé à de l'air contaminé. Cet appareil est cite c--dessous comme MINI APPAREIL A ECHANTILLONNER. - un appareil à échantillonner des particules en suspension dans l'air qui soit simple, peu couteux à fabriquer, et facile à assembler et à démonter. L'appareil de l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend un conteneur avec une entrée et une sortie d'air9 une plaque transversale avec de petits orifices pour augmenter lnitlalement la vitesse de l'air jusqu'à lui faire prendre une vitesse de jet, une succession de plaques transversales séparées superposées, pourvues d'orifices de plus en plaz petits pour que les jets aient une plus grande vitesse sur chaque traque suecessive,de sorte que les plaques successives reçoivent des dépote de particules correspondant à leurs caractéristiques aerodynamiques. La description ci-après et les dessins annexés représentent des exemples de réalisation de l'in vent ion, dessins dans lesquels - la figure 1 est partiellement une vue latérale et partiellement en coupe de l'appareil d'échantillonnage de l'invention. - la figure 2 montre une partie des disques de rassemblement tels qu'ils ont représentés dans la figure 1, mais en coupe et à plus grande échelle. - la figure 3 est une vue en coupe partielle suivant les lignes 3-3 de la figure 1. - la figure 4 est une vue en coupe suivant les lignes 4-4 de la figure 1 et comprend une vue en plan du second disque à partir du disque supérieur. - la figure 5 est une vue en plan du troisième disque à partir du disque supérieur. - la figure 6 est partiellement une vue latérale et partiellement une vue en coupe d'un mini appareil d'échantillonnage, elle fait environ deux fois la dimension normale du dispositif. - la figure 7 est une vue de dessus de l'appareil représenté dans la figure 6. - la figure 8 est une vue en plan du disque supérieur du dispositif de la figure 6. En se référant aux dessins, la référence 10 indique l'appareil d'échantillonnage de cheminée représenté dans la figure 1. Le boitier 12 et le socle 14 sont assemblés grftce à une goupille d'accouplement 16 que l'on engage dans la rainure 18 jusqu'à ce qu'ils soient en position verrouillée (voir la figure 3). Un bouton moleté 20 s'engage dans le socle 1 4 et peut donc être serré sur le rebord 22 du cylindre 24, de façon à maintenir l'empilage de disques solidement en place. Les disques sont maintenus séparés par des rondelles ou bagues 28. Tous ces disques sont perforés. On se reportera comme exemple aux figures 4 et 5. Les segments cylindriques 29 servent à maintenir dans la position empilée les disques et les bagues lors de l'assemblage. L'air est attiré dans le dispositif en créant le vide dans le tuyau 30 gracie à des moyens traditionnels non représentés. L'air peut alors pénétrer dans la chambre supérieure 32 par le conduit 34 qui entraine l'air ou le gaz que l'on veut échantillonner, tel que celui que l'on peut trouver dans une cheminée, et qui passe à travers les disques perforés. On remarquera que les perforations ou orifices 36 du disque de la figure 4 sont plus grands que les orifices 38 du disque de la figure 5. Les orifices du disque supérieur 40 sont plus grands que ceux de n'importe quel autre disque. Les orifices de chaque disque sont de dimension uniforme pour chaque disque, mais la dimension des orifices de chaque disque est plus petite à mesure que l'on progresse vers le bas. On remarquera également que le diamètre de chacun des orifices de la figure 4 est différent de n'importe quel diamètre des orifices de la figure 5. Les diamètres des cercles du disque supérieur 40 sont égaux aux diamètres du troisième disque, et il en est de mdme vers le bas pour chaque autre disque. Les diamètres descercles du se cord disque sont égaux aux diamètres du quatrième disque et il en est ainsi vers le bas pour chaque autre disque. Cela met tous les orifices de tous les disques en position d'alternance par rapport aux orifices des disques voisins (voir la figure 2). Quand l'air ou tout autre gaz traverse les orifices du disque supérieur, sa vitesse augmente, de sorte que chaque débit d'air en dessous de chaque orifice devient un jet flair 42. En même temps que les jets d'air, les différents aérosols, tels les particules de poussière 44, sont transportés. La vitesse du jet étant constante, la dimension aérodynamique des particules de poussière détermine ou non si celles-ci tourbillonneront en même temps que le débit d'air qui s'incurve de façon à pénétrer dans l'orifice du disque suivant vers le bas, ou si elles viendront heurter, comme la particule 46, la paroi du disque comme en 48. Plus l'orifice est petit, plus la vitesse de l'air devient grande quand l'air traverse cet orifiche, le volume d'air passant à travers l'appareil d'échantillonnage étant constant. La vitesse des particules plus petites doit être supérieure à celle des particules plus grandes afin que celles ci puissent quitter le débit d'air quand celui-ci change de direction. Par suite, les particules qui viennent frapper la surface de chaque disque sont progressivement plus petites à mesure que l'on va vers le bas. Cette méthode pour extraire les particules en suspension dans l'air ou d'autres gaz, et les recueillir sur certaines surfaces, méthode basée sur le principe de la dimension aérodynamique qu'elles prennent lorsque la vitesse change en fonction de la direction du jet d'air, et à laquelle on se référera ci-dessous comme étant la méthode du "jet" incurvé, a été clairement illustrée dans la figure 2 où les flèches indiquent la direction du jet d'air moyen, les bulles représentent les dimensions relatives des particules et les ri ?ices représentés sont relatifs en dimension. On voit ainsi que les particules en suspension dans l'air sont classées suivant leurs caractéristiques aérodynamiques (dimension, densité et forme! lorsqu'elles sont recueillies. Le degré de pollution d'air et son importance au point de vue risque pour la santé peuvent donc titre connus en inspectant et en analysant les dépits sur les différents disques. Par exemple, si la quantité de matière recueillie est plus grande sur les plaques inférieures comportant des orifices plus petits, ceci voudra dire que l'air analysé est contaminé par des particules dont la force de pénétration dans les poumons est plus grande. La méthode de jet incurvé comme celle utilisée dans la présente invention est connueen soi . Par suite il ne faut pas considérer la méthode de jet incurvé comme faisant partie de la présente invention, à l'exception du fait qu'elle s'applique à l'emplacement verticalement décalé ou en quinconce des orifices dans les disques, ceux-ci servant de plaques pour recueillir les particules tout autant que de moyens pour diriger les jets. Le mini appareil d'échantillonnage, représenté dans les figures 6, 7 et 8,comporte un socle 50 que l'on peut visser sur le boitier cylindrique 52, ainsi qu'une sortie d'air 54 qui sert également de plaque de pression comme en 56 pour maintenir solidement empilés les disques 58 qui sont séparés par des bagues élastiques 60. La pince 62 est montée de manière rigide sur le ctté du boitier cylindrque,de façon à pouvoir attacher l'appareil d'échantillonnage sur le vtement d'un ouvrier ou sur tout autre objet que l'on désire. Dans la vue de dessus, figure 7, on peut voir que les orifices 64 sont disposés suivant une circonférence sur la plaque supérieure 66 du boitier. Ces orifices ne servent pas seulement comme entrées d'air, mais également tomme moyens initiaux de diriger ou de produire des jets de la mEme manière que sur le disque supérieur de l'appareil de cheminée représenté dans la figure 1. On remarquera en outre, en se référant à la figure 8, que le disque supérieur 68 à l'intérieur du mini appareil comporte des orifices 70 disposés suivant une circonférence dont le diamètre est supérieur au diamètre de la ci.rconférence de la plaque supérieure 66, et que la dimension des orifices da disque 68 est inférieure à celle des orifices de la plaque supérieure 66 du boltier. La dimension des orifices de chaque disque diminue au fur et à mesure que l'on va vers le bas. Les diamètres des circonferences de tous les autres dis ques sont égaux de façon à donner aux orifices des disques qui se succèdent la position en quinconce identique à la disposition de l'appareil de cheminée. La disposition générale du mini appa reil n'est simplement qu'une autre forme de construction uti lisant les principes de cette invention L'air est aspiré dans le dispositif gracie au vide obtenu à l'endroit de la sortie d'air 54, et le fonctionnement et les résultats sont fondamenta lement les mimes que ceux obtenus avec l'appareil de cheminée déjà décrit. Dans la figure 8, la circonférence suivant laquelle sont placées les taches 72 représente les dé p3ts de particulesSapportées par les jets en provenance des orifices 64 situés sur la plaque supérieure du boîtier, et qui sont venues heurter le disque 68. Ceci montre la manière dont les échantillons recueillis sont visibles sur le disque infé rieur suivant, et qu'ils sont placés dans la position en quin oonce correspondant à la position des orifices dans la plaque au dessus. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aax exemples de réalisation décrits et représentés ci- dessus, à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation sans pour cela sortir du cadre de l'inventiçn. REVENDICATION 10) Appareil pour extraire les particules en suspension dans de l'air ou d'autres gaz et les déposer sur des plaques pour les inspecter les analyser, caractérisé en ce qu'il comprend un conteneur avec une entrée et une sortie d'air, une plaque transversale avec de petits orifices pour augmenter initialement la vitesse de l'air jusqu'à lui faire prendre une vitesse de jet, une succession de plaques transversales séparées superposées, pourvues d'orifices de plus en plus petits pour que les jets aient une plus grande vitesse sur chaque plaque successive, de sorte que les plaques successives reçoivent des dépôts de particules correspondant à leurs caractéristiques aérodynamiques. 20) Procédé pour extraire les particules en suspension dans de l'air ou d'autres gaz afin de les inspecter et de les analyser pour déterminer le degré de pollution de l'air et ltimportance des risques pour la santé, procédé caractérisé en ce qu'on déplace un échantillon d'air à travers un certain nombre de plaques transversales perforées séparées, dans lesquelles les perforations dans chaque plaque sont disposées de façon à alterner par rapport à chaque plaque voisine, l'alignement des orifices dans la succession des plaques étant décalé de façon que les débits d'air changent brusquement de direction en progressant d'une plaque à l'autre, et que des particules suspendues dans l'air ou d'autres gaz abandonnent les débits d'air quand la vitesse, en même temps que le changement de direction brutal, sont suffisamment grands, et viennent heurter la surface de la plaque suivante à l'écart des orifices de jet de cette plaque.