Brevet FR2260792A1 — publié le 19750905

La présente invention a pour objet un appareil destiné au prélèvement dréchantillons représentatifs de matières non cohérentes. I1 est intéressant d'effectuer des prélèvements dans des effluents à écoulement libre, par exemple dans les eaux usées provenant d'une usine, ou dans les égouts d'une zone urbaine. Les modes de prélèvement les plus anciens consistent à recueillir directement un éch:it11lon à l'aide d'un seau ou d'une bouteille.Cependant, cette technique n'est pas satisfaisante puisqu'elle n'est pas automatique et surtout elle ne permet pas le prélèvement d1un échantillon représentatif. Sn effet, dans les égouts ou autres eaux usées, les matières ne sont pas réparties de façon homogène dans toute l'épaisseur de la veine fluide. Clest ainsi que se trouvent en surface des matières légères de densité inférieure à 1, telles que les hydrocarbures; en descendant vers le fond, on trouve des limons de densité de plus en plus importante, les matières lourdes étant elles-memes au fond. Par conséquent, si l'on effectue un prélèvement à une hauteur quelconque de la veine fluide les proportions des diverses matières prélevées ne correspondront pas aux proportions réelles de ces matières dans l'effluent. I1 a été imaginé de prélever des échantillons à l'aide de pompes. Les prélèvements ainsi réalisés permettent de déterminer les proportions des diverses matières au niveau de la crépine, mais ne tiennent pas compte des matières moins denses ni des matières plus denses. Aussi ce mode de prélèvement ne donne-t-il pas satisfaction pour le prélèvement d'échantillons représentatifs de matières non cohérentes. I1 a également été utilisé, dans le cas d'effluents à écoulement libre, des dispositifs de prélèvements consistant en une vis d'archimède entourée par un carter ouvert vers 1'avant ou par une "noria". De même que les dispositifs décrits préce'demment, ceux-ci ne permettent pas le prélèvement d'échantillons repré- sentatifs. I1 est bien entendu que tous les modes de prélèvement qui viennent d'être décrits ne s'appliquent pas seulement au cas d'effluents a' écoulements libre, mais également au prélèvement dans des bassins ou dans des cuves de substances liquides, pulvérulentes, ou sue présentant sous forme de limaille ou de granulés. La présente invention vise à remédier à ces inconvé nients. Â cet effet, l'appareil qu'elle concerne, est constitué par un tube plongeur qui, associé à des moyens aptes à le retenir et à le déplacer pour plonger sa partie inférieure dans la matière à prélever, puis pour l'amener au-dessus d'un récipient destiné à recevoir le prélèvement, est muni, à sa partie inférieure, d'un ballonnet gonflable qui lui est intérieur et åoue le rôle d'obturateur, des moyens étant prévus pour gonfler le ballonnet lorsque le tube est en position immergée, afin de lui faire épouser la paroi interne du tube, et boucher ainsi avec étanchéité l'extrémité inférieure de celui-ci. Par conséquent, le ballonnet étant vide, il suffit d' introduire le tube dans le liquide à prélever, le liquide remplissant progressivement et sans déphasage le tube, au fur et à mesure de la descente de celui-ci, par simple principe des vases communicants. Le tube isole alors une colonne de la matière à prélever. lorsque le tube a pénétré dans la matière de la valeur désirée, le ballonnet est gonflé et obture avec étanchéité l'extrémité inférieure du tube. Le tube est alors remonté puis une de ses extrémités amenée au-dessus d'un récipient destiné à recevoir le prélévement. Le ballonnet est alors dégonflé pour permettre l'écoulement de la matière prélevée. Le principal intérêt de cet appareil est de pouvoir effectuer des prélèvements d'échantillons représentatifs de matières non cohérentes. C'est ainsi que dans le cas d'un prélèvement dans un effluent, la "colonnen prélevée comporte les différentes couches rencontrées dans l'effluent, réparties suivant leurs densités respectives. avantageusement le tube plongeur est réalisé en un matériau rigide chimiquement inerte, tel qu'en acier inoxydable, matière plastique, résine stratifiée, ou matière vitrifiée. Dans une forme d'exécution préférée de cet appareil, les moyens aptes à soutenir le tube plongeur sont constitués par un chariot, solidaire de l'extrémité supérieure du tube, pouvant se déplacer le long de glissières qui, montées sur un socle, sont sensiblement verticales, sauf à leur extrémité supérieure, où elles présentent une courbure du côté opposé à celui sur lequel se trouve le tube, de telle sorte que lorsque le chariot se déplace dans les glissières, le tube soit sensiblement vertical, mais que lorsque le chariot est en butée à l'extrémité supérieure des glissières le tube fasse un certain angle avec la verticale et ait ainsi une de ses extrémités au-dessus d'un récipient destiné à recevoir le prélevement. Si la courbure de la partie supérieure des glissières est relativement faible, la vidange du tube plongeur est effectuée par son extrémité munie du ballonnet. Si, inversement, la courbure de la partie supérieure des glissières est supérieure à 90 , la vidange dn tube plongeur est effectuée par son extrémité supérieure. les moyens pour déplacer le tube, sont constitués par une chaine dont une extrémité est solidaire du support du tube et dont ltautre extrémité est fixe, un moto-réducteur étant prévu pour entrainer la channe, un élément de mouflage de la chaîne étant disposé entre le point fixe de celle-ci et le soto-réducteur, pour dimin'Ler l'encombrement de 11 appareil. ainsi, les rails de guidage étant sensiblement verticaux, le tube descend de lui-mee de par son propre poids, le motoréducteur servant à le remonter. l'e ballonnet formant obturateur est monté à 1' extrémité djinn tube qui, coaxial au tube plongaur et de diamètre inférieur à celui-ci, est relié à un tube souple de meme longueur que la chaîne précitée, et subissant le même mouflage, des moyens étant prévus pour alimenter le ballonnet en air. Avantageusement, les moyens de commande des divers organes sont automatiques, et constitués par deux contacts de fin de course du tube, associés à un boltier de commande électronique, le contact de fin de course bas provoquant l'arret de la descente du tube le zQnflaxe du ballonnet et la montée du tuben tandis que provoque le contact de fin de course haut/l'arret de la montée du tube, le dégonflement du ballonnet, et le départ d'un nouveau cycle, fonction de la période choisie du cycle. Il suffit, par conséquent, après avoir réglé la période du cycle de l'appareil, de commander sa mise en marche, son fonctionnement s'effectuant ensuite automatiquement. I > e toute façon l'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de l'appareil selon l'invention Figure I est une vue schématique du chassis de l'appareil Figure 2 est une vue du mécanisme de prélèvement Figure 3 est une vue du circuit pneumatique d'obturation du tube Figures 4 à 7 sont des vues illustrant le fonctionnement de l'appareil. L'appareil selon l'invention comprend essentiellementuntF be plongeur 2, réalisé avantageusement en un matériau rigide, chimiquement inerte, tel qu'en acier inoxydable, matière plastique, résine stratifiée, ou matière vitrifiée. Ce tube 9, ouvert à ses deux extrémités, est muni-d'un obturateur constitué par un ballonnet 3 gonflable, à son extrémité prélevante. Un prélèvement de matière se fait en plongeant 1 'extré- mité du tube munie du ballonnet dans la matière à prélever, puis en obturant 1' extrémité immergée du tube en gonflant le ballonnet, et en retirant le tube rempli de matière. Dans la forme dlexécution représentée au dessin, le tube est animé d'un mouvement rectiligne alternatif vertical. À cet effet, l'extrémité supérieure du tube 2 est solidaire d'un chariot 4, déplaçable le long de glissières verticales 5, ellesmêmes montées sur un socle 6. À leur extrémité supérieure, les glissières verticales 5 présentent une légère courbure du ctté opposé à celui sur lequel se trouvent le chariot et le tube, de telle façon que lorsque le chariot est en butée le tube fasse un certain angle avec la verticale et qu'ainsi son extrémité munie du ballonnet 3 de trouve au-dessus d'un récepteur 2. Comme montré plus particulièrement à la figure 2, le chariot 4 est solidaire de l'extrémité d'une chaine 8 passant sur une roue dentée 9 montée sur l'arbre de sortie d'un moto-réducteur, situé au-dessus de la glissière 5. Lors de la descente le moto-réducteur freine la descente du tube 2 qui tend à descendre sous l'action de son propre poids, et tracte le tube 2 par l' intermédiaire de la chaîne 8 pour remonter le. tube. Afin de diminuer l'encombrement de l'appareil, l'extrémité de la chaîne 8 non solidaire du chariot 4. est fixée en un point 10 sensiblement à la même hauteur que la roue dentée 9, un élément de mouflage 12 étant prévu entre le point 10 et la roue dentee 9, se déplaçant dans des glissières Il. lie ballonnet 3 formant obturateur de l'extrémité in férieure du du tube plongeur 2 est monté à l'extrémité d'un tube rigide 12 coaxial au tube 2 et de diamètre nettement inférieur au diamètre de ce dernier. Ce tube rigide 13 est relié à un tube 14 de meme longueur que la chaîne 8, et suivant un trajet parallèle à celui de celle-ci, c'est-à-dire passant sur une poulie 15 coaxiale à la roue dentée 9, et sur un élément de mouflage 16. L'appareil comporte un dispositif d'alimentation en air, qui envoie de l'air au ballonnet fi par l'intermédiaire des tubes 13 et 14. Ce dispositif d'alimentation en air est constitué avantageusement par un réservoir d'air comprimé, l'air comprimé passant ensuite dans un détendeur haute pression, dans un détendeur basse pression, et dans un filtreavant d'arriver à une électrovanne 17 de commande du remplissage du ballonnet 3, sur laquelle est branché le tube souple 14. L'appareil représenté au dessin est équipé de façon à travailler automatiquement. À cet effet, il est muni de deux contacts de fin de course, respectivement un contact de fin de course bas 18 et un contact de fin de course haut 19, associés à un bottier électronique de commande non représenté au dessin. Le contact de fin de course bas 18, actionné par 1 élément de mouflage 127 commande l'arrêt de la descente du tube plongeur 2, le gonflage du ballonnet 3 afin d'obturer avec étanchéité l'extrémité inférieure du tube 2, et la remontée du tube. Le contact de fin de course haut 19, actionné par le chariot 4 provoque l'arrêt de la remontée du tube 2, le dégonflement du ballonnet 3, ainsi que le départ d'un nouveau cycle, au bout d'un certain temps fonction de la période choisie du cycle, cette période étant réglée sur le boîtier électronique de commande. il suffit de commander la mise sous tEnsion du boîtier électronique de commande pour provoquer la mise en marche de 1' appareil, quelle que soit la position du chariot, le reste des opérations s'effectuant ensuite de façon entièrement automatique. il convient de remarquer que la position du contact 18 est réglable parallèlement à la glissière 5, ce qui permet de régler la profondeur de la pénétration du tube plongeur 2 dans la matière à prélever. Le ballonnet 3 a avantageusement une forme oblongue, ctest-à-dire qu'il est constitué par deux calottes sphériques reliées par une partie cylindrique coaxiale au tube plongeur 2, ce qui permet de réaliser une bonne étanchéité lors de l'obtura- tion de la partie inférieure du tube 2. En outre, afin d'éviter de percer le ballonnet 3, si le tube 2 rencontre un obstacle au cours de sa descente, une bille pleine est brasée à l'extrémité aval du tube 13, la bille se trouvant à l'intérieur du ballonnet ; l'alimentation en air du ballonnet 3 est réalisée par un perçage ménagé radialement dans le tube 13 à proximité immédiate de la bille. Par conséquent, si au cours de la descente du tube 8, le ballonnet 3 rencontre un obstacle, l'appui du ballonnet sur le tube 13 ne se fait pas suivant un angle vif, ce qui serait le cas si le tube 13 débouchait simplement dans le ballonnet, mais suivant la surface de la bille, ce qui diminue les risques de déchirure du ballonnet. Les figures 4 à 7, illustrent le fonctionnement de 1' appareil - Dans la position représentée à la figure 4, l'appareil est au départ du cycle, le tube 2 en position haute étant vide, et le ballonnet 3 étant dégonflé. - Dans la position représentée à la figure 5, le tube plongeur 2 descend, le ballonnet étant vide, le liquide remplissant progressivement, et sans déphasage, le tube 2 qui découpe une colonne d'eau et l'isole latéralement. - Dans la position représentée à la figure 6, l'élément de mouflage 12 prend appui sur le contact de fin de course 18, et provoque l'arrêt de la descente du tube 2, le gonflage du ballonnet 3, puis le départ de la montée du tube. - Dans la position représentée à la figure 7, le tube 2 remonte, le ballonnet 3 étant gonflé et la colonne d'eau immobilisée. le tube arrive ensuite à son point haut après bascule ment dû à la forme des glissières, qui amène son extrémité in férieure au-dessus du récepteur 7. Le chariot 4 actionne le con tact de fin de course 19, qui commande l'arrêt du moto-réducteur, la décompression du ballonnet et par suite la vidange du tube qui se verse dans le récepteur 2. Après un certain temps prédéterminé, le cycle recommence. Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas à la seule forme d'exécution de cet appareil, décrite ci-dessus à ti tre d'exemple, elle en embrasse au contraire toutes les variantes de réalisation. C'est ainsi, notamment, que le chariot supportant le tube plongeur peut être déplacé par tout dispositif approprié, par exemple par un vérin, cette dernière solution présentant l'avantage de ne pas nécessiter un mouvement vertical du tube, De même, le dispositif d'alimentation en air du ballonnet peut être différent de celui décrit ci-dessun sans modifier en rien la portée de l'invention. Dans une variante de réalisation, on a prévu que le tube plongeur demeurait toujours vertical, le récepteur étant mobile et pouvant venir sous le tube plongeur pour recueillir le prélevement. En outre, dans 1' appareil décrit le tube plongeur est rigide, mais rien ne stoppose à l'utilisation d'un tube souple tout en restant dans le cadre de liinventlon. - REVENDIGATIONS 1. - Appareil destiné au prélèvement dJéchantillons représentatifs de matières non cohérentes, du type de ceux comportant un tube plongeur associé à des moyens de déplacement vertical permettant d'immerger sa partie inférieure, caractérisé en ce que le tube est muni d'un organe obturateur actionnable par pression de fluide, apte à boucher avec étanchéité son extrémité intérieu- re, après immersion, des moyens étant prévus lorsque le tube est en position haute, pour l'amener au-desssus,d'un récipient destiné à recevoir le prélèvement, avant de provoquer l'ouverture de son extrémité inférieure. 2. - Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que 1' organe obturateur est constitué par un ballonnet gonflable monté à 11 extrémité inférieure du tube et à l'nutérieur de celuici, des moyens étant prévus pour gonfler le ballonnet lorsque le tube est en position immergée, afin de lui faire épouser a paroi interne de celui-ci. 3, - Appareil selon ltune quelconque des revendications 7 et 2, caractérisé en ce que le tube plongeur est réalisé en un matériau rigide chimiquement inerte, tel qu'en acier inoxydable, en matière plastique, résine stratifiée, ou matière vitrifiées 40 - Appareil selon 1 'une quelconque des revendications I à 3, caractérisé en ce que les moyens aptes à soutenir le tube plongeur sont constitués par un chariot, solidaire de l'extrémit supérieure du tube, pouvant se déplacer le long de glissières qui, montées sur un socle, sont sensiblement verticales sauf à leur extrémité supérieure, où elles présentent une courbure du c8té opposé à celui sur lequel se trouve le tube, de telle sorte que lorsque le chariot se déplace dans les glissières,, le tube soit sensiblement vertical, mais que lorsque le chariot est en butée à l'extrémité supérieure des glissières le tube fasse un certain angle avec la verticale et ait ainsi une de ses extrémités audessus d1un récipient destiné à recevoir le prélèvement. se - Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que les moyens pour déplacer le tube sont constitués par une chatne dont une extrémité est solidaire du support du tube et dont l'autre extrémité est fixe, un motoréducteur étant prévu pour entraîner la chatoie, un élément de monflage de la channe étant disposé entre le point fixe de celleci et le moto-réducteur, pour diminuer l'encombrement de l'appareil. 6. - appareil selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que le ballonnet formant obturateur est monté à l'extrémité d'un tube qui, coaxial au tube plongeur et de diamètre inférieur à celui-ci, est relié à un tube souple de me"me longueur que la chaîne précitée, et subissant le même mouflage, des moyens étant prévus pour alimenter le ballonnet en air. 7. - Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens pour alimenter le tube en air sont constitués par un réservoir d'air comprimé, un détendeur haute pression, un détendeur basse pression, un filtre, et une électrovanne, qui, disposée en aval des éléments précités et en amont du tube souple, commande 1' alimentation en air du ballonnet. 8. - Appareil selon l'une quelconque des revendications 6 et 7, caractérisé en ce que l'extrémité inférieure du tube d'amenée d'air, coaxial au tube plongeur, est constituée par une bille pleine, l'alimentation en air du ballonnet étant réalisée par l'intermédiaire d'un perçage ménagé radialement à la base du tube d'amenée d'air. 9. - appareil selon l'une quelconque des revendications 2 à 8, caractérisé en ce que les moyens de commande des divers organes sont automatiques, et constitués par deux contacts de fin de course du tube, associés à un boîtier de commande électronique, le contact de fin de course bas provoquant l'arr8t de la descente du tube, le gonflage du ballonnet et la montée du tube, tandis que le contact de fin de course haut provoque ltarrêt de la montée du tube, le dégonflement du ballonnet, et le départ d'un nouveau cycle, fonction de la période choisie du cycle. 10. - Appareil selon l'une quelconque des revendications 2 à 9, caractérisé en ce que le ballonnet a une forme générale oblongue, c'est-à-dire est constitué par deux calottes sphériques reliées par une partie cylindrique.