Brevet FR2318416A1 — publié le 19770211

L'invention concerne un dispositif pour la détermination de la teneur en oxygène d'un mélange gazeux (gaz de mesure) par mesure d'une pression différentielle ou en fonction d'une différence de susceptibilité, produite thermiquement dans un champ magnétique hétérogène,de la composante d'oxygène dans le gaz de mesure Les molécules de gaz paramagjtiques, dont fait partie également l'oxygène, subissent dans un champ magnétique externe hétérogène une accélération suivant la direction de l'intensité de champ la plus élevée, ce qui provoque l'apparition d'un gradient de pression. C'est de ce phénomène qu'est dérivé un procédé de mesure selon lequel on produit et on mesure une pression différentielle qui est une fonction de la différence de susceptibilité du gaz paramagnétique, dans le cas de températures différentes, et de l'intensité de champ maximale du champ magnétique hétérogène. Pour la mise en oeuvre de ce procédé de mesure on utilise un dispositif connu dans lequel une partie de la voie de circulation du gaz de mesure traversant le champ magnétique, peut être chauffée. L'écoulement apparaissant ainsi par suite de la différence de susceptibilité et donc de la différence de pression, produites thermiquement, du gaz paramagnétique peut être mesuré dans un système ouvert au moyen d'un anémomètre à fil chaud dans la voie de circulation ou bien, en tant que pression, à l'aide d'un détecteur de pression très sensible, dans le système fermé. Cette différence de susceptibilité est une mesure de la teneur en oxygène moléculaire dans le gaz de mesure.Afin de pouvoir utiliser également en tant que détecteur de pression un condensateur à membrane utilisé également dans le cas de l'analyse de gaz aux infrarouges, on utilise un électro-aimant alimenté en courant alternatif pour produire le champ magnétique. Malgré la bonne sélectivité pouvant être obtenue avec ce procédé, les dispositifs connus fonctionnant avec une différence de susceptibilité produite par effet thermomagnétique présentent l'inconvénient consistant en ce que leurs détécteurs de pression ou d'écoulement, très sensibles, sont disposés dans le gaz de mesure , ce qui entrains dans la pratique, dans le cas du contre de mélanges gazeux industriels, un danger important de salissement et de corrosion. Un autre procédé de mesure dérivé de la caractéristique précitée de gaz paramagnétiques dans un champ magnétique hétérogène, utilise la différence de susceptibilité entre l'oxygène paramagnétique et un gaz de comparaison diamagnétique introduit à partir de l'espace dénué de champ magnétique dans la région homogène du champ magnétique , par exemple de l'azote. Les détecteurs de pression ou d'écoulement sont disposés, dans ce cas, dans le circuit auxiliaire parcouru. par le gaz de comparaison, en sorte que l'inconvé- nient attaché à l'autre procédé et consistant en un danger de salissement ou de corrosion, n'existe pas.Cependant ici, à l'alimentation nécessaire avec un gaz de comparaison est liée une dépense relativement élevée et, dans le cas de faibles teneurs en oxygène du gaz de mesure, les effets provoqués par les autres composantes diamagnétiques du mélange gazeux provoquent des perturbations. C'est pourquoi il se pose le problème de créer un dispositif pour la détermination de la teneur en oxygène d'un mélange gazeux (gaz de mesure) qui ne présente pas les inconvénients indiqués précédemment. Une solution de ce problème consiste en un dispositif du type indiqué plus haut, caractérisé par le fait que le gaz de mesure circule successivement dans deux générateurs de pression différentielle, qui sont branchés de telle manière que les pressions différentielles produites agissent en des sens opposés et qu'entre les générateurs de pression différentielle, une conduite conduisant à un dispositif de mesure de pression et remplie par un gaz auxiliaire est dérivée de la conduite du gaz de mesure. Comme gaz auxiliaire on peut ici utiliser de préference de l'air qui s'écoule en commun avec le gaz de mesure,dans l'un des générateurs de pression.Par suite des actions en sens inverse des générateurs de pression et de la chute de pression entre lesdits générateurs de pression, la teneur en oxygène de l'air n'intervient pas dans la mesure. L'alimentation du dispositif de mesure avec le gaz auxiliaire devant être prélevé sur place dans l'environnement est sans problème et les détecteurs de mesure ne sont plus soumis à un danger de salissement ou de corrosion étant donné qu'ils ne viennent pas en contact avec le gaz de mesure proprement dit. A titre d'exemple on a décrit ci-dessous et illustré schématiquement aux dessins annexés une forme de réalisation du dispositif suivant l'invention. La figure i est un schéma destiné à permettre l'explication du principe de fonctionnement. La figure 2 montre un exemple de réalisation pratique, sous forme schématisée, du dispositif suivant l'invention. La conduite 7 du gaz de mesure, ouverte à ses deux extrémités, traverse deux générateurs 2 et 2' de pression différentielle, disposés l'un derrière l'autre. Un tel générateur thermo-magnétique 2 de pression différentielle, connu en soi est constitué essentiellement par un aimant et par un dispositif de chauffage. L'aimant est ici un électro-aimant 3 dans l'entrefer 4 duquel passe la conduite 1 du gaz de mesure. Afin de réaliser l1accroisse- ment de température nécessaire pour la production d'une différence thermique de susceptibilité de la composante paramagnétique en oxygène dans le gaz de mesure, la conduite 1 du gaz de mesure est munie d'un enroulement de chauffage 5, au niveau d'un flanc d'hétérogénéité du champ magnétique.Comme cela est visible sur la figure, les deux générateurs 2 et 2' de pression différentielle sont disposés de telle manière que les pressions différentielles produites p p agissent en des sens opposés. L'accroissement de pression ainsi produit dans la partie de la conduite 1 du gaz de mesure, située entre les deux générateurs de pression différentielle, est prélevé au niveau de la dérivation 7 par l'intermédiaire d'une conduite 6 et est envoyé à un dispositif 9 de mesure de pression.Afin d'empecher la pénétration du gaz de mesure dans la conduite 6 cette dernière est remplie par un gaz auxiliaire 8 qui est de préférence constitué par l'air de l'environnement et qui est envoyé en une quantité telle et à une pression telle que la conduite 6 est remplie en permanence par le gaz auxiliaire Une pénétration de petites quantités de gaz auxiliaire 8 dans la conduite 1 du gaz de mesure est sans importance pour la mesure; l'accroissement de pression provoqué par la teneur en oxygène du gaz de mesure au niveau du générateur 2 de pression différentielle n'intervient pas dans la mesure, étant donné que seules sont mesurées les pressions qui sont produites de façon symétrique dans les deux générateurs de pression différentielle et se contrarient réciproquement.Dans le cas d'un gaz de mesure comportant une teneur en oxygène supérieure à 21k, il peut se produire un effet de dilution par suite de l'adaonction du gaz de mesure dans le générateur 2 de pression différentielle traversé par les deux gaz. La réduction de pression provoquée de ee fait est cependant faible d'une façon négligeable, dans le cas d'une proportion en gaz auxiliaire, pouvant etre mise en jeu dans la pratique et égale à quelques pour mille de la quantité du gaz de mesure. Sur la figure Lon a représenté schématiquement un exemple de réalisation pratique. La conduite 1 du gaz de mesure est subdivisée en une voie partielle formée des deux branches parallèles 1 et 1' dont l'une passe par les générateurs 2 et 2' de pression différentielle. La conduite 6 est disposée sous la forme d'un conduit de liaison transversal entre les deux branches pa rallèles 1 et 1' et contient, en son milieu, un détecteur de pression d'écoulement 10, par exemple un condensateur à membrane ou un anémomètre à fil chaud, qui fait partie d'un dispositif 9 de mesure de pression ou d'écoulement non représenté ici. Le gaz auxiliaire 8 est envoyé, des deux côtés du détecteur 10 de pression ou d'écoulement, de la conduite 6, après avoir subi un étranglement. L'utilisation d'un condensateur à membrane ou d'un anémomètre à fil chaud en tant que détecteur de pression ou d'écoulement dans le dispositif représenté implique l'alimentation connue en soi des électro-aimants des générateurs 2 et 2' de pression différentielle, par un courant alternatif en vue de produire un champ magnétique pulsatoire. R E V E N D I C A T I O N S 1. Dispositif pour la détermination de la teneur en ox- gène d'un mélange gazeux (gaz de mesure) par la mesure d'une pression différentielle en tant que fonction d'une différence de susceptibilité, produite thermiquement dans un champ magnétique hétérogène, de la composante d'oxygène dans le gaz de mesure, caractérisé par le fait que le gaz de mesure traverse deux générateurs (2, 2') de pression différentielle placés l'un derrière l'autre et qui sont branchés de telle manière que les pressions différentielles produites (hop) agissent en des sens opposés et qu'entre les générateurs (2, 2') de pression, une conduite (6) conduisant à un dispositif (9) de mesure de pression et remplie par un gaz auxiliaire (8), est dérivée de la conduite (i) du gaz de mesure. 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que la conduite (i) du gaz de mesure comporte deux branches parallèles (1, i') dont l'une traverse les générateurs (2, 2') de pression différentielle comportant un champ magnétique pulsateur et que la conduite (6) conduisant le gaz auxiliaire (8) est disposée sous la forme d'un conduit de liaison transversal entre les branches en parallèle (1, 1') et contient un détecteur de pression ou d'écoulement ainsi qu'unie arrivée pour le gaz auxiliaire (8). 3. Dispositif suivant l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que le gaz auxiliaire (8) est de l'air. 4. Dispositif suivant l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé par le fait que le rapport de la quantité du gaz de mesure circulant à la quantité du gaz auxiliaire circulant (8) est de l'ordre de 1000 : 1.