Brevet FR2205360A1 — publié le 19740531

La présente invention est relative aux appareils de microanalyse, notamment par pyrolyse, de produits organiques à analyser et se rapporte plus particulièrement à un dispositif d'introduction automatique. L'introduction d'un récipient contenant un prélèvement analytique soumis à l'analyse dans un dispositif de minéralisation était jusqu'à présent effectuée soit par une ou plusieurs interventions directes de l'opérateur dans le cas d'un dispositif horizontal, soit par chute dans le cas d'un dispositif vertical sans tube collecteur ce qui impliquait un contact entre le récipient et les réactifs de minéralisation présents. L'invention vise à remèdier à cet inconvénient. Elle a donc pour objet un dispositif d'introduction automa tique d'un échantillon de produit solide ou liquide dans un appa reil d'analyse notamment par pyrolyse, à haute température, caractérisé en ce qu'il comporte un corps tubulaire destiné à être raccordé à un tube collecteur de godets contenant ledit échantillon, ledit corps étant en outre pourvu de deux ajutages latéraux destinés au branchement du dispositif sur le trajet du gaz vecteur de l'appareil d'analyse et d'une branche tubulaire,- dans laquelle est montée à coulissement une tige escamotable fai sant saillie dans le passage dudit corps de manière à assurer le blocage d'un godet dans une position d'attente dans ledit corps, des moyens étant prévus pour le retrait momentané de ladite tige en vue de permettre l'introduction dudit godet par chute dans le tube collecteur. D'autres caractéristiques de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple et dans lesquels la Fig. 1 est une vue latérale en coupe partielle du dispositif d'introduction suivant l'invention, monté sur un tube collecteur la Fig. 2 est une vue de côté du dispositif d'introduction de la Fig. I ; la Fig. 3 est une vue en élévation d'un tube pyro-réducteur qui fait partie de l'appareil d'analyse auquel est incorporé le dispositif suivant l'invention ; et la Fig. 4 est une vue schématique d'un appareil d'analyse pyrométrique destiné au microdosage de l'oxygène,utilisant un dispositif dtintroduction suivant l'invention. Le dispositif d'introduction représenté à la Fig. 1 comporte un corps tubulaire 1, dont l'extrémité inférieure 2 est ouverte et présente une surface externe tronconique rodée en vue de son raccordement à un tube collecteur 3. L'extrémité supérieure 4 du corps 1 est également ouverte. Elle est destinée à l'introduction manuelle de microgodets 5 contenant un échantillon de composé à analyser. Le corps 1 comporte en outre deux ajutages latéraux 6 et 7 (Fig. 2) destinés au raccordement du dispositif dans le circuit du gaz vecteur circulant dans l'appareil de pyrolyse auquel est incorporé le dispositif. Ces deux ajutages sont terminés par des joints sphériques rodés 8 et 9. Entre les deux ajutages 6- et 7, est prévue une branche tubulaire 10, perpendiculaire au corps 1. Dans la branche 10, est montée à coulissement une tige escamotable 11 en verre, à laquelle est incorporé un noyau de fer doux 12. La tige 11 comporte, à son extrémité, destinée a obstruer momentar.ement le passage 13 du corps 1, une bague 14 en matériau absorbant les chocs, par exemple en teflon. L'extrémité opposée de la tige il présente une gorge annulaire 15, dans laquelle est fixée une extrémité d'un ressort de rappel 16. Vautre extrémité du ressort 16 est fixée à une pièce 17 solidaire d'un capuchon 18 vissé à l'extrémité libre de la branche 10 du corps. La branche 10 est entourée par une bobine électromagnétique 19 d'actionnement de la tige 11 à l'encontre de l'action du ressort de rappel 16. La bobine électromagnétique 19 est connectée à une source d'alimentation en courant électrique, soit par l'intermédiaire d'un simple interrupteur à bouton-poussoir, soit par l'intermédiaire d'un circuit de commande séquentielle qui assure également la commande,suivant un cycle prédéterminé, d'autres éléments de l'appareil d'analyse. Le corps du dispositif d'introduction est avantageusement réalisé en verre résistant aux températures élevées, par exemple en verre "Pyrex". I1 en est de même de la tige escamotable 11. Le tube collecteur 3 comporte, à son extrémité supérieure, une portion tronconique 20 rodée intérieurement, complémentaire de celle de l'extrémité 2 du corps 1, et une portion tronconique 21 rodée extérieurement, destinée a s' adapter à l'extrémité supérieure d'un tube pyro-réducteur représenté à la Fig. 3. Le tube collecteur 3 présente, à sa partie inférieure, un orifice 22 pour l'échappement des gaz de pyrolyse. I1 est avantageusement réalisé en silice étirée. Le tube pyro-réducteur 23 comporte une portion tronconique 24 rodée intérieurement, destinée à recevoir de façon étanche la portion 21 du tube collecteur 3, une portion 25,de diamètre interne supérieur au diamètre externe du tube collecteur 3, destinée à recevoir celui-ci, une portion 26 de plus petit diamètre et une portion inférieure 27, de diamètre encore plus faible, des tinée à son raccordement au reste de l'appareil. I1 comporte en outre une branche latérale 28 destinée à son raccordement au circuit du gaz vecteur de l'appareil d'analyse. Le tube pyro-réducteur 23 est destiné à être monté à demeure dans un ou plusieurs fours électriques à haute température. L'appareil,représenté à titre purement illustratif à la Fig. 4, est un appareil de microdosage de l'oxygène contenu dans des composés organiques. I1 comprend essentiellement deux fours électriques 30 et 31 superposés, dans lesquels est placé à demeure le tube pyroréducteur 23 représenté à la Fig. 3. Dans ce tube, est monté à son tour le tube 3 collecteur de godets, à l'extrémité supérieure duquel est fixé le dispositif d'introduction automatique. L'ajutage 6 du corps 1 de celui-ci est relié à l'atmosphère par l'intermédiaire d'une vanne 32 à commande électromagnétique. L'ajutage 7 du corps 1 est relié au circuit d'amenée du gaz vecteur de l'appareil de pyrolyse oui comporte un conduit 33 d'amenée d'azote connecté, par l'intermédiaire d'une vanne 34 à commande électromagnétique, à un rotamètre 35 qui est à son tour branché à l'entrée d'un four 36 de purification de l'azote, dans lequel est placé du cuivre réduit. La sortie du four 36 est connectée à un tube 37 contenant de l'amiante sodé et du perchlorate de magnésium destiné à éliminer les traces de dioxyde de carbone dans l'azote. L'extrémité inférieure du tube 37 est reliée, d'une part, à l'ajutage 7 du dispositif d'introduction et, d'autre part, à la branche latérale 28 du tube pyro-réducteur 23. L'extrémité inférieure 27 de ce tube est reliée par un tube 38 passant dans un four 39 de réduction des composés soufrés de pyrolfr à un tube en U 40 contenant de l'amiante sodé et du perchlorate de magnésium destiné à- retenir les produits de pyrolyse halogénés. Ce dernier est relié à son tour à un dispositif 41 d'oxydation de l'oxyde de carbone, en dioxyde de carbone dont la sortie est branchée à une cellule de mesure coulométrique non reprèsentée. Lorsqu'on désire effectuer un microdosage de l'oxygène d'un - composé organique dans l'appareil de la Fig. 4, on place un microgodet 5 dans le dispositif d'introduction automatique, que l'on ferme ensuite par un bouchon 43. Etant donné que la tige 11 (Fig. 1) est engagée dans le passage 13 du corps 1 du dispositif, le godet 5 se trouve en position d'attente en contact avec la bague de teflon 14 prévue à l'extrémité de la tige. Avant le début de l'opération de dosage, la vanne 32 est ouverte, de sorte que le courant d'azote purifié dans les dispositifs 36 et 37 pénètre par les ajutages 7 et 28. dans le dispositif d'introduction et en ressort par les ajutages 6 et 1 et l'ouverture supérieure du corps 1 empêchant ainsi toute entrée d'air au moment de la mise en place du godet contenant le prélèvement soumis à l'analyse. Après l'-introduction du godet, le corps tubulaire est obturé par le bouchon 43 et le courant d'azote balaye du bas vers le haut le dispositif d'introduction avant de s'échapper vers l'atmosphère en passant par l'ajutage 6 et la vanne 32 ouverte après quelques secondes. La vanne 32 est fermée et le courant d'azote est ainsi rétabli dans l'appareil, un signal électrique est appliqué à la bobine 19 du dispositif d'introduction, ce qui provoque le retrait de la tige 11 sous l'effet de la force électromagnétique à laquelle est soumis le noyau 12 (Fig. 1) Le godet 5 contenu dans le dispositif d'introduction tombe au fond du tube collecteur et le produit qu'il contient est soumis à la pyrolyse dans le four 30. Au bout d'un certain temps, le signal d'excitation de la bobine est supprimé et la tige 11 revient à sa position initiale sous l'action du ressort de rappel 16. Grâce à la présence de l'orifice 22 dans le tube collecteur 3, le courant d'azote entraîne les produits de pyrolyse vers la sortie du tube pyro-réducteur 23. Les gaz de pyrolyse sont entraî- nés sur une garniture de charbon amorphe disposée dans le tube 23 au Bn du four 37, et réduits avec formation d'oxyde de carbone CO. Les produits de pyrolyse soufrés sont réduits sur du cuivre à 9000C dans le four 39 et les produits de pyrolyse halogénés sont retenus sur l'amiante sodé contenu dans le tube en U 40. L'oxyde de carbone est oxydé par de l'oxyde de cuivre à 2000C environ dans le dispositif 41. Le dioxyde de carbone obtenu est envoyé vers la cellule de mesure dans laquelle il est titré par acidimétrie coulométrique automatique. L'utilisation du dispositif d'introduction automatique suivant l'invention, en combinaison avec les autres vannes à commande électromagnétique, permet d'obtenir une opération de microdosage entièrement automatique à partir du moment où un godet a été introduit en position d'attente. L'enchainement des opérations peut être commandé par un circuit de commande séquentielle qui applique des signaux aux diverses vannes, dans un ordre et à des intervalles de temps prédéterminés compatibles avec les temps nécessaires aux diverses phases du microdosage. Le dispositif d'introduction suivant l'invention présente en outre l'avantage d'être peu coûteux. Le tube collecteur 3 peut être utilisé pour de nombreuses opérations successives ; l'amoncellement, dans le fond du tube, des godets ayant servi à des dosages précédents ne présente aucun inconvénient. Le produit à analyser est pyrolyse sans venir au contact des réactifs qui garnissent la partie basse du tube pyro-réducteur. Au lieu d'utiliser des nacelles en platine, on peut les remplacer par des microgodets en silice qui peuvent servir un très grand nombre de fois et dont le prix de revient est pratiquement négligeable. Le tube collecteur peut être changé après avoir servi à plusieurs dizaines d'analyses, en un temps très court, sans nécessiter ni l'extinction des fours à combustion ou à pyrolyse, ni le flémontage du tube 23, en vue de le débarrasser des microgodets et de le nettoyer. Puis, il peut être réutilisé. Enfin, grâce à l'agencement de l'invention, la durée totale d'un cycle d'analyse est réduite à quelques minutes, avec une bonne reproductibilité, alors que, dans les appareils classiques, cette durée était beaucoup plus longue et imposait cependant à l'opérateur une attention soutenue. - REVENDICATIONS 1. Dispositif d'introduction automatique d'un échantillon de-produit-solide ou liquide dans un appareil d'analyse, notamment par pyrolyse, à haute température, caractérisé en ce qu'il comporte un corps tubulaire (1) destiné à être raccordé à un tube (3) collecteur de godets (5) contenant ledit échantillon, ledit corps étant en outre pourvu de deux ajutages latéraux (6,7) destinés au branchement du dispositif sur le trajet du gaz vecteur de l'appareil d'analyse et d'une branche tubulaire (10), dans laquelle est montée à coulissement une tige escamotable (11) faisant saillie dans le passage (13) dudit corps (1) de manière à assurer le blocage d'un godet (5) dans une position d'attente dans ledit corps, des moyens (12,19) étant prévus pour le retrait momentané de ladite tige (11) en vue de permettre l!introduction dudit godet (5) dans le tube collecteur (3). 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de retrait momentané de la tige (11) comprennent une bobine électromagnétique (19) entourant la branche tubulaire (10) du corps (1) et un noyau en matériau magnétique (12) incorporé à la tige escamotable (11). 3. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la tige escamotable (11) est fixée, par son extrémité opposée au passage (13) du corps (1), à une pièce (17) solidaire d'un capuchon (18) vissé à l'extrémité libre de la branche tubulaire (10) par l'intermédiaire d'un ressort de rappel (16), une bague (14) en un matériau-absorbant les chocs étant fixée à l'extrémité de la tige (11) destinée à être engagée dans ledit passage (13). 4. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que la bobine électromagnétique est commandée, à partir d'une source d'alimentation, par un interrupteur à bouton-poussoir, ou bien par un dispositif de commande séquentielle destiné à commander également d'autres organes de l'appareil d'analyse. 5. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le tube collecteur (3) présente, un ou plusieurs orifices (22) suivant les cas pour l'évacuation des produits de pyrolyse ou de combustion par le gaz vecteur de l'appareil d'analyse. 6. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le corps (1) du dispositif et la tige escamotable (11) sont en un verre résistant aux températures élevées, par exemple en verre "Pyrex". 7. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le tube collecteur (3) et les godets (5) sont en silice. 8. Appareil d'analyse, notamment par pyrolyse, à haute température, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif d'introduction automatique suivant l'une quelconque des revendications précédentes.