Brevet FR2323998A1 — publié le 19770408

La présente invention est relative aux installations d'analyse de gaz et concerne plus particulièrement un procédé et un dispositif permettant le décolmatage automatique des sondes de prélèvement des gaz lorsque ces installations sont utilisées avec des gaz fortement chargés en poussières. Dans certains fours, tels que par exemple des fours de cimenteries, les gaz prélevés en vue de leur analyse sont fortement chargés en poussières et risquent de boucher la sonde ou le circuit de prélèvement. Des décolmatages dus principalement aux poussières faisant prise avec l'eau de condensation des gaz à analyser, notamment dans les cimenteries, ou la condensation directe en phase solide de certaines vapeurs, par exemple des aluns, sont particulièrement à craindre lors du refroidissement des gaz dans la sonde ou à sa sortie. La méthode habituelle pour remédier à ces colmatages consiste à arrêter périodiquement les prélèvements de gaz et à déboucher manuellement par des moyens mécaniques la sonde ou la tuyauterie pour évacuer les matières solides susceptibles de les obstruer. Il est évident que cette méthode entraîne le démontage de certains éléments pour accéder au circuit de prélèvement et procéder à son nettoyage, et par suite des arrêts assez longs de l'installation d'analyse. La présente invention vise à rendre cette opération de décolmatage entière ment automatique grâce à l'utilisation de moyens pneumatiques. L'invention a donc pour objet un procédé de décolmatage automatique pour installation d'analyse de gaz dans lequel les gaz à analyser sont normalement aspirés à travers une sonde de prélèvement vers un analyseur, caractérisé en ce qu'il consiste à - interrompre l'aspiration des gaz à travers la sonde, - injecter à contre-courant un gaz auxiliaire comprimé à une pression suffisam ment élevée pour produire une onde de choc balayant la sonde, et - rétablir la communication normale d'aspiration entre la sonde et l'analyseur. Comme gaz auxiliaire, on pourrait utiliser un gaz neutre, comme par exemple l'azote, qui ne risquerait pas de perturber les résultats de mesure de l'analyseur. Il est cependant plus économique d'utiliser de l'air comprimé et, pour éviter que l'air restant dans les tuyauteries du circuit de prélèvement puisse fausser analyse des gaz, de procéder à une purge de cet air par aspiration à grand débit en vue de la rejeter à l'atmosphère avant de rétablir la communication normale entre la sonde et l'analyseur. Alors qu'habituellement les décolmatages de façon manuelle sont effectués avec une périodicité de l'ordre d'une ou plusieurs heures, le procédé suivant ltinvention peut être facilement mis en oeuvre à des fréquences de répétition bien supérieures, par exemple de l'ordre de toutes les 3 ou 6 minutes. L'invention a également pour objet un dispositif permettant la mise en oeuvre du procédé indiqué ci-dessus, ce dispositif étant caractérisé en ce qu'il comporte - Un réservoir de gaz, branché sur le circuit d'aspiration des gaz à analyser entre la sonde de prélèvement et l'analyseur par l'intermédiaire d'une première électro-vanne et relié à une source de gaz comprimé par une seconde électro-vanne. - Au moins une troisième électro-vanne pour isoler la sonde de l'analyseur et - Des moyens de commande cyclique d'ouverture et de fermeture desdites électro-vannes pour séquentiellement amener la pression du réservoir à la pression de la source de gaz comprimé, isoler l'analyseur de la sonde, produire ladite onde de choc par ouverture brusque dudit réservoir et rétablir le circuit normal d'aspiration des gaz de la sonde vers l'analyseur. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront de la description qui va suivre en relation avec le dessin annexé représentant schématiquement, à titre d'exemple non limitatif, un dispositif à décolmatage conforme à l'invention. Sur ce dessin La figure 1 est un schéma synoptique d'un tel dispositif, La figure 2 est un diagramme de pression expliquant le processus d'un cycle de décolmatage en relation avec l'état des électro-vannes. Sur la figure l,on voit la sonde de prélèvement de gaz 1, plongée dans un four ou un conduit de gaz de combustion 2 et reliée par un tube 3 au dispositif de décolmatage 4. Ce tube met en communication la sonde 1, d'une part avec l'analyseur de gaz 5 par l'intermédiaire d'un branchement 6 équipé d'un filtre 7 et d'une électro-vanne 8, et d'autre part avec un réservoir 9 par l'intermédiaire d'une autre électro-vanne 10. Les gaz à analyser sont aspirés vers l'analyseur par une pompe contenue dans cet appareil. Le réservoir 9 peut être mis en communication avec une source d'air comprimé 11 par une conduite 12 munie d'une électro-vanne 13. Le dispositif 4 comporte en outre un éjecteur 14 relié, d'une part à la source 11 et, d'autre part, à la sortie du filtre 6 par une conduite 15 équipée d'une électro-vanne. 16. L'éjecteur 14 peut aussi être relié au réservoir 9 par une conduite 17 munie d'une électro-vanne 18. Toutes les électro-vannes 8, 10, 13, 18, sont commandées par une minuterie 19 fixant la périodicité des cycles de décolmatage, et mettant périodiquement sous tension un programmateur électrique 20 comportant par exemple un arbre à cames entraîné par un moteur synchrone. Ces cames agissent sur des interrupteurs respectivement branchés sur le circuit électrique d'excitation de chacure des électro-vannes pour déclencher la séquence programmée de leur fermeture et de leur ouverture, et réaliser les phases successives d'un cycle de décolmatage. Le fonctionnement de ce dispositif va être expliqué en se référant à la figure 2 qui représente en fonction du temps t, l'évolution de la pression p dans le réservoir 9 au cours d'un cycle complet de décolmatage, ainsi que les états pris par les différentes électro-vannes au cours d'un tel cycle (F vanne fermée; O vanne ouverte). On suppose que le circuit de prélèvement a été précédemment décolmaté et que l'installation se trouve en phase de "mesure" (M, figure 2), la sonde 1 étant alors en liaison par les conduites 3 et 6 avec l'analyseur 5 à travers la vanne 8 ouverte. Les autres vannes 10, 13, 16 sont fermées, mais la vanne 18 reste ouverte pour mettre le réservoir 9 en légère dépression par rapport à la pression atmosphérique Pat a grâce à l'éjecteur 14 de façon qu'une fuite d'air éventuelle du réservoir 9 à travers les vannes 10 et 16 ne puisse perturber les mesures de l'analyseur. A un instant déterminé par la minuterie 19, un ordre de décolmatage est donné au programmateur 20 qui est mis en route pour un cycle. Celui-ci a tout d'abord pour effet de provoquer la fermeture de la vanne 18 et l'o w erture de la vanne 13 pour passer en phase "remplissage du réservoir " 9 (R,figure 2). On laisse à cette opération une durée suffisante pour que la pression dans le réservoir puisse atteindre une valeur voisine de celle de la source d'alimentation 11, c'est-à-dire une pression de l'ordre de 6 à 10 bars. Au bout de cette durée, le programmateur 20 déclenche l'opération proprement dite de "décolmatage" (D, figure 2) simultanément par fermeture de la vanne 8, isolant l'analyseur du circuit de prélèvement 3, 6 et ouverture de la vanne 10. L'analyseur poursuit cependant ses mesures en restant alimenté par les gaz en aval de la vanne 8 et en amont de la pompe d'aspiration. L'ouverture brusque du réservoir 9 contenant de l'air à pression élevée provoque sa détente et la création d'une onde de choc; l'air comprimé balayant violemment le tube 3 et la sonde 1 et éliminant de ce fait toutes les matières solides qui auraient pu s'y accumuler depuis le précédent décolmatage Ces matières sont chassées à travers la sonde 1 dans l'enceinte 2 contenant les gaz à analyser. Cette opération terminée, il convient alors, pour éviter de fausser les mesures de l'analyseur, d'éliminer l'air ayant servi au décolmatage et restant dans les tubes 3 et 6 avant de rétablir la communication normale entre le circuit de prélèvement et l'analyseur. Cette opération de "purge" (P,figure 2) est réalisée sous la commande du programmateur 20 qui referme les électrovannes 10 et 13 et rouvre I'électro-vanne 16 branchant le circuit de prélève ment des gaz sur l'éjecteur 14. L'opération de purge met fin au cycle de décolmatage. Le programmateur 20 remet ensuite les vannes dans leur état initial correspondant au fonctionnement d'alimentation normale de l'analyseur en phase "mesure", le réservoir 9 restant seul en faible dépression. On notera que dans le dispositif qui vient d'être décrit, le tube 3 est avantageusement choisi rectiligne, sans aspérités à l'intérieur et sans aucun filtre, étranglement ou évasement, de façon à présenter une perte de charge aussi faible que possible. Son diamètre est choisi pour ne pas créer de temps de réponse phohibitif et favoriser un bon décolmatage (par exemple de l'ordre de 10 mm.). En vue de diminuer la consommation d'air, on peut éventuellement ajouter au dispositif une électro-vanne supplémentaire 21 sur l'alimentation de 1 'éjec teur en air comprimé venant de la source 11, la commande de cet électro vanne étant aussi assurée au moyen du programmateur 20. Cette vanne 21 est avantageusement choisie pour fonctionner à deux positions d'ouverture demi-ouverte (1/2 0) ou totalement ouverte (o) , comme l'indique le diagramme de la figure 2. En phases "remplissag4'et "décolmatage" elle est fermée de façon que la pression disponible à la source 11 soit intégralement utilisée dans le réservoir. Pendant l'opération de "purge", elle est entièrement ouverte pour activer cette opération. Enfin, en phase "mesure" elle est seulement demi-ouverte pour obtenir la légère dépression nécessaire du réservoir REVENDICATIONS 1) Dispositif de décolmatage automatique, caractérisé en ce qu'il comporte - Un réservoir de gaz branché sur le circuit d'aspiration des gaz à analyser entre la sonde de prélèvement et l'analyseur par l'intermédiaire d'une premiere électro-vanne et relié à une source de gaz comprimé par une seconde électro-vanne, - Au moins une troisième électro-vanne pour isoler la sonde de l'analyseur et - Des moyens de commande cyclique d'ouverture et de fermeture desdites électro-vannes pour séquentiellement amener la pression du réservoir à la pression de la source de gaz comprimé, isoler l'analyseur de la sonde produire ladite onde de choc par ouverture brusque dudit réservoir et rétablir le circuit normal d'aspiration des gaz de la sonde vers l'analy seur. 2) Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un éjecteur relié, d'une part à la source de gaz comprimé, et d'autre part par l'intermédiaire d'une quatrième électro-vanne, à la sonde pour purger ledit circuit d'aspiration des gaz avant réouverture de la troisème électro-vanne. 3) Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte un branchement reliant le réservoir audit éjecteur par l'intermé diaire d'une cinquième électro-vanne pour purger le réservoir après réou ouverture de la troisième électro-vanne. 4) Dispositif suivant l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce qu'il comporte une sixième électro-vanne disposée sur la liaison entre la source d'air comprimé et l'éjecteur, cette sixième électro-vanne étant fermée uniquement pendant l'augmentation de pression du réservoir et la production de l'onde de choc. 5) Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que lesdits moyens de commande cyclique commandent les quatrième, cinquième et sixième électro-vannes. 6) Dispositif suivant l'une des revendications I à 5, caractérisé en ce qu'il comporte une minuterie commandant périodiquement la mise en route desdits moyens de commande cyclique. 7) Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que ledit réservoir est relié à la sonde par un tube sensiblement rectiligne.