Brevet FR2265090A1 — publié le 19751017

La présente invention a pour objet un procédé pour le contrôle en continu d'un élément susceptible d'être présent dans de l'air et un dispo sitif pour la mise en oeuvre dudit procédéç L'invention trouve une application notamment dans la détection des fumees de sodium ou dx alliage de sodium, par exemple de l'alliage sodium-potassium, Par contrôle, on entend ici, d'une façon générale, la surveillance ou l'analyse d'un élément, opérations qui consistent soit à détecter la présence de l'élément dans l'air à une teneur supérieure à un seuil limite détermina, soit à effectuer le dosage dudit élément, Par "air", on entend naturellement le fluide gazeux atmosphérique habituel, mais aussi des fluides gazeux oxygénés pouvant être présents dans des enceintes ou au voisinage d'appareils ou d'installations quelconques, notamment de réacteurs nucléaires, On connaît des procédés et appareils pour la détection des fumées, qui sont basés sur la mesure d'une opacité ou d'une ionisation. Ces procédés et appareils présentent l'inconvénient de n'être pas sélectifs et d'avoir une sensibilité médiocre pour certains éléments, tels que, par exemple, le sodium. La présente invention a précisément pour objet un procédé et un dispositif pour le contrôle d'un élément dans un aérosol, qui ne présentent pas ces inconvénients, notamment en ce qu'ils permettent la détection sélective dudit élément et en ce qu'ils possèdent une très bonne sensibilité. De façon précise, la présente invention a pour objet un procédé pour le contrôle en continu d'un élément susceptible d'être présent dans de l'air, caractérisé en ce qu'on prélève ledit air, on le mélange avec un gaz carburant, on produit une flamme à partir du mélange gazeux obtenu et on mesure dans le spectre de flamme l'intensité d'une raie ,caractéristique dudit élément, L'invention a également pour objet un dispositif mettant en oeuvre le procédé qui vient d'être défini et qui est caractérisé en ce qu'il comprend - des moyens de prélèvement dudit air, - un brûleur alimenté par un gaz de combustion et par ledit air prélevé, ledit brûleur étant entouré d'une enceinte étanche à la lumière ambiante et munie, à sa partie supérieure, d'une cheminée d'évacuation comportant des chicanes, - un spectrophotomètre disposé devant la flamme dudit brûleur et comprenant dans l'ordre a) un filtre anticalorique atténuant le rayonnement infrarouge, b) un filtre interférentiel dot la transmission est maximale pour la ongueur d'onde d!une des raies caraçtéristiques du spectre de flamme dudit élément, c) "n détecteur photoélectrique dont la plage de sensibilité contient ladite longueur d'onde, d) des moyens de mesure du signal électrique délivré par ledit détecteur. Bien que l'appareil de l'invention puisse être utilisé pour un très grand nombre d éléments, la description qui va suivre se réfère à titre purement explicatif et nullement limitatif au cas où 1' élément dont on veut détecter la présence ou dont on veut mesurer la concentration, est le sodium. I1 va de soi que l'on ne sortirait pas du cadre de l'invention en adaptant l'appareil à la détection d'autres éléments comme par exemple les métaux alcalins. Sur la figure unique, l'appareil représenté comprend un brûleur 10 associé à un spectrophotomètre 12 Le brûleur est alimenté par des moyens 14 de prélèvement de l'air à analyser pouvant comprendre par exemple un ventilateur et par des moyens 16 dfalimentation en gaz de combustion qui provient daun réser- voir 18 relié au brûleur par un détendeur 20, une électrovanne 21, un robinet de réglage 22 et un gicleur 23 ; un dispositif d'allumage non représenté, constitué par exemple par une électrode à haute tension, permet l allumage à distance créant ainsi lge flamme 24 à la partie supérieure du brûleur 10.Le spectre photomètre 12 est disposé devant la flamme 24 et il comprend essentiellement un verre anticalorique 38 atténuant le rayonnement infrarouge, un filtre interférentiel 30, dont la transmission est maximale pour la longueur d'onde dlune des raies du spectre de flamme de l'élément à analyser, et un détecteur photoélectrique 32 dont la plage de sensibilité encadre la longueur d'onde de la raie en question. Le signal électrique délivre par le détecteur 32 est amplifié par des circults 34 puis mesuré par un appareil 36 et/ou enregistré sur un appareil 37. L'appareil comprend également une enceinte 40 étanche à la lumière ambiante et munie à sa partie supérieure d'une cheminée 42 d'évacuation des fumées chaudes provenant de la flamme 24, ladite cheminée comportant des chicanes 44. Le fonctionnement de cet appareil est le suivant. L'air à analyser prélevé par les moyens 14 est directement injecté dans la flamme 24. Si l'élément que l'on veut détecter est présent dans le gaz prélevé, son spectre de flamme apparaît et 11 intensité d'au moins une des raies caractéristiques de l'élément est mesurée par le détecteur 32 à travers le filtre interférentiel 30 dont la transmission est maximale pour ladite raie.Dans le cas d'une application à la détection des fumées de sodium, le filtre interférentiel 30 est choisi de telle maniere que sa transmission est maximale pour la longueur d'onde correspondant à la raie jaune du sodium, qui o se situe vers 5890 . Dans ces conditions, l'indication donnée par l'appa- reil 36 est directement fonction de l'intensité delta raie émise par l'élément présent dans la flamme, donc de la concentration de cet élément. A titre d'exemple non limitatif, le détecteur 32 peut être, dans le cas de 1 t application à la détection des fumées de sodium3 une cellule à photorésistance au sulfure de cadmium dont la sensibilité est bonne pour la longueur d'onde de 5890 A. A titre purement explicatif3 le brûleur 10 peut être constitué par un bec du commerce, par exemple de la marque MEKER, modifié pour que Itair introduit dans le brûleur provienne exclusivement des points de prélèvement de l'atmosphère a surveiller. Le gaz de combustion peut être du butane ou du propane. L'álimentation en gaz peut s'effectuer par ltintermé- diaire d'un détendeur standard, par exemple à 28 g/cm2D Le verre anti calorique 38, qui peut éventuellement avoir la forme d'une lentille convergente, peut être par exemple un verre de la marque Pyrex, de type IRR. Ce verre peut être maintenu sur la paroi latérale du spectrophotomètre par un flasque en amiante 50. Pour des questions de sécurité, il est préférable d'utiliser en outre des moyens capables d'interrompre ltarrivée du gaz de combustion lorsque la flamme s'éteint. Ces moyens peuvent être constitués notamment par un thermocouple 52 ou par une cellule photoélectrique 54 ou encore par une électrode dtionisation (non représentée) reliés à un circuit de contrôle 60, qui commande l'électrovanne 21 dtadmission de gaz de combustion et les moyens de prélèvement 14. L' appareil de contrôle 60 peut être muni de voyants de sécurité et d'automatismes connus de l'homme de l'art, qui permettent d'assurer un fonctionnement correct et sûr de appareil En outre, l'appareil, objet de l'invention, peut soit être installé à poste fixe, soit être réalisé en version portative. REVENDTCATIONS 1. Dispositif pour le controle en continu d'un élément susceptible- d'8tre présent dans de air, comprenant un boîtier de combustion, dans lequel on produit une flamme dans un brûleur alimenté par un mélange de l'air à controler avec un gaz carburant, et un bottier de détection, adjacent audit boltier de combustion, dans lequel on mesure dans le spectre de flamme l'intensité d'une raie spéc.ifique dudit élément, ce boîtier de détection comprenant suivant le sens de la propagation optique un filtre interférentiel dont la transmission est maximale pour la longueur d'onde d'une des raies spécifiques du spectre de flamme dudit élément, un détecteur photoélectrique dont la plage de sensibilité contient ladite longueur d'onde, et des moyens de mesure du signal électrique délivre par ledit détecteur, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de prélèvement pour aspirer l'air à contrôler et pour le refouler sous pression après mélange avec un gaz carburant dans un bruleur vertical débouchant à l'intérieur du boîtier de combustion, celui-ci comprenant au-dessus dudit brûleur une cheminée d'évacuation des gaz de combustion, ladite cheminée étant munie d'au moins une chicane, en ce que le boîtier de détection est situé latéralement par rapport au boîtier de combustion auquel il est raccordé par une face commune compre- nant un filtre anticalorique atténuant le rayonnement infrarouge, ce filtre étant situé à la hauteur de la flamme et placé dans une cloison en m.atériau isolant thermique. 2. Appareil selon la revendication 1,caractérisé en ce qu'il comprend en outre des organes de sécurité interrompant l'arrivée dudit gaz de combustion lorsque la flamme s'éteint. 3. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que ledit filtre interférentiel a une transmission maximale aux environs de 5890 A, ledit appareil étant alors adapté à l'analyse de la concentration en sodium. 4.Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit détecteur est une cellule photorésistive au sulfure de cadmium. Nouvelles revendications déposées après premier projet d'avis documentaire.