Brevet FR2343239A1 — publié le 19770930

La présente invention concerne un appareil destiné à recueillir des achantillons de liquides constitués de elle sorte que leurs proprietés physiques, chimiques ou biologiques réfletent fidele- ment celles de l'ensemble de L'effluent pendant toute la durée de l'échantillonnage. I1 existe des méthodes connues pour constituer de tels échantillons, par mélange de prises successives d' un volume d@terminé, effectuées des intervalles de temps détermines. Ceum-ci peuvent dépendre en particulier du débit, de la pression, ou de la température en un point particulier du réseau d'écoulement dans lequel le liquide est prélevé. Ces prélèvements doivent g@néralement s'étendre sur des durées relativement longues, et souvent à des moments de la journée ou aucun personnel spécialisé n'est disponible pour effectuer de telles opérations. L'appareil qui fait l'objet de la présente invention effectue automatiquement toutes les actions q'un opérateur spécialisé doit faire or obtenir des échantillons représentatifs de l'effluent à analyser. L'appareil, complètement autonome , comporte une base de temps interne qui déclenche successivement les actions suivantes: - aspirstion d'une prise de volum determiné - purge du système de pompage - recueil de la prise dans des conditions l'aseptie, ou de maintien des propriétés physiques, chimiques ou biologiques du liquide prélevé. - remplisage d'un flacon de recueil par mélange de @lusieurs prises successives effectuées à des intervalles de temps déterminés. - remplissage successif de plusieurs flacons numérotés. - protection @es @chantillons contre toute contamination extérieure. EN outre, un temporisateur incorporé permet de retarder le démarrage du cycle d'une durée déterminée. Grace à cet appareil, le personnel spécialise peut effoctuer des prélèvements de liquides suivant les programmes qu'il a choisis, à toute heure de la journée, t sens intervention raanuelle autre que l'affichage des consignes et la mise en place de l'appareil. Le déroulement systématique des cycles de prélèvement est indiqué par des voyants lumineux. Ainsi, un seul opérateur peut mettre en place plusieurs appareils pour effectuer simultenément des prélèvements en plusieurs ponts d'un réseau, dans des conditions techniques parfaitement sdaptées au problème, et controler d'un seul regard le bon fonctionnement des divers appareils. Le fonctionnement de l'appareil peut également ètre declanché par un signal extérieur, fourni par un débitmètre par exemple, ou par divers capteurs (de température, pression, turbidité, niveau, etc..) Dex autres caractéristiques de l'appareil faisant l'objet de 1' invention sont son faible poids et son faible encombrement, qui permettent de l'introduire aisément à travers un regard d'out normalisé, et de le mettre en place directement dans une canalisation d'égout. L'appareil est monobloc, étanche, et capable de fonctionner parfaitement dans des endroits trop insalubres , trop difficiles d'accès, ou trop dangereux pour qu'un @chantillonnage manuel puisse etre envisagé. Dans la plupart des systèmes connus, utilises principalement dans les laboratoires et dans les hopitaux, les schantillons sont prélevés dans des tubes à essais disposes sur une couronne mobile vont la rotation lente amene successsivement chaque tube S essais sous un tuyau amenant en continu le liquide à échantillonner. Les inconvénients principaux de ces systèmes sont; le trop faible @volume de chaque échantillon, limité à la capacité du tube essais (quelques centimètres cubes), l'impossibilite de réaliser des échantillons de composition représentative lorsque le débit du liquide varie, la fragilit@ de l'en@emble mécanique portant les tubes a essais.Ces inconvénients limitent l'omploi de ta;s sustùmes au 5laboratoire et les rendent incompatibles evec les exig@nces des échantillonnages de chantier, sur des sites in@ustriels ou les @onditions de mise en oeuvre sont co@@liou@es @a@ un @nvironnement défavorable. L'annareil faisant l'objet @e la pr@@ente invention évite ces inconvenients, et a été conçu spécialement pour les applications in@ustrielles, loin de bout laboratoire. Contrairement aux systèmes connus, les flacons de recueil des échantillons sont fixes, ce qui pormet d'augmenter leur volume et leur @oids, tout en augmentant la solidité du système. C'est alors-le bec verseur oui est mobile, et sa rotation est discontinuo, car elle n'intorvient qu'après remplissage d'un flacon. Grace à la @ompe @ncorporée, et au système de commande électronique, le remplissage de chaque flacon s'effectue sans aucune source d'énergie hydrauligue externe, ce qui permet en particulier d'échantillonner des liquides circulant dans des canalisations à ciel ouvert, ou des liquides stationnaires dans des bacs. L'enceinte calorifugée et le 5in de glace assurent la conservation biologique des échantillons snas faire appel à des moyens externes, ce qui permet d'effectuer des prélèvements valables, au moindre cout, mème sans abri contre le soleil ou les intempéries. La base de temps interne, le temrorisateur incorporé, et les diverses options offertes par la platine de controle permettent de réaliser des cycles de prélèvement extrèmement variés, du fait que la fréquence des prises n'est pas limitée tac la vitesse@de rotation constante d'un dispositif mécanique, comme dans le cas des préleveurs de laboratoire. Enfin la commande des opérations de prélevement peut ètre entièrement télécommandée, ou asservie aux signaux d'un capteur de d-bit ou ae toute autre grandeur physique intervenant sur les propriétés des liquides à échantillonner. Le schéma de principe de l'appareil est indiqué sur la figure 1. Un cycle de fonctionnement comporte les opérations suivantes: Sur l'ordre de l'unité de commande (8) le moteur réversible (4) entraîne la pompe péristaltique (3) qui aspire le liquide à prélever dans la crépine(1) et,par l'intermédiaire du tuyau (2), la rejette dans le bec verseur orientable(6) dont la position est eontrolée par un moteur pas a pas (5), commandé également par l'unité de commande (8). Celle-ci fonctionne suivant les consignes affichées sur la platine de controle (7) ou suivant les signaux externes qui lui sont envoyés, par exemple par un debitmètre (10). La position du bec verseur est liée à celle d'une came de rotation (11) qui controle l'éclairage de voyants lumineux sur la platine de controle (7). Suivant un mode @e réalisation, non limitatif de l'invention, les flacons de recueil (9) sont disposés en cercle à intervalles r@@uliers @ans une enceinte calorifugée de forme cylindrique (12) recouverte par un capot (13) perforé de trous numérotés (14) à travers lesquols passe le col de chacun des flacons de recueil.L'ensemble électro@écani@u comportant la pompe (3), le moteur réversible (4),le moteur pas pas (5), et la came de rotation (11), est contenu dans un boîtier (17), solidaire du capot (15) en plastique moulé, qui vient se fixer sur l'enceinte calorifugee (12) par des attaches mécaniques (32) en inox. L'unité de commande (8) et la platine de controle (7) sont placées dans un boitier en plastique étanche (17) fixé sur le capot (15). Les boutons de commende de la platine de controle sont également étanches.La batterie d'alimentation (16) est disposée sur le coté ;e la platine de controle. lia crétine d'aspiration (1) est placée sur le tuyau d'aspiration (2), d'une longueur d'environ 5m. Un couvercle en plastique moulé (18) recouvre l'ensemble, et se fixe sur le capot (15) par l'intermediaire d'attaches mécaniques (16). Des pognées (19) placées sur le capot (15) permettent le transport et la manipulation de l'ensemble. A titre d'exemple,non limitatif,des différentes variables prises en compte par le preleveur, un dessin de la platine de controle est reproduit sur la figure 2. Un interrupteur marche-arret (20) met en route le tomporisateur incorporé, dont le retard est ajusté grace au potentiomètre (21). Un voyant lumineux (22) indique le commencement du cycle. lie volume de la prise est affichégrace au potentiomètre (23) et le nombre de prises effectuées par heure est affiché grace au commutatour étanche (24). Le commutateur étanche (25) permet d'obtonir un débit constant de la pompe (3) pour différentes hauteurs d'aspiration . Enfin l'interrupteur étanche (26) permet de commander manuellement la pompe (3). Des diodes electroluminescentes (27) indi@uent la numéro du flacon en cours de remplissage. Outre la base de temps interne et le temporisateur (29), l'unité de commande (8) comporte divers éléments à circuits intégrés, associés à des transistors, à des diodes @ener et à des résistancos et condensateurs, de façon à réaliser des circuits logiques pour la commande du moteur réversible (4), pour pour le controle @o position du @oteur pas @ pas (5), et @our la visualisation par @iodes lu@inescentes (@7) @es @iff@rentes opér@- tions du cycle précédemment @@er@t. @ s l@@ents @e circuit utilises font partie du domaine connu, ainsi que les procédés de réalisation des systèmes logiques de controle nécessaires pour effectuer la séquence des opérations précédemment indiquées. Dans un autre mode de réalisation de l'invention, la base de temps électronique est remplacée par un mouvement d' horlogerie électro-mécanique de type connu, à balancier, à dia--- pason, ou @ quartz. Suivant une autre variante de réalisation, décrite sur la figure (3), le bec verseur orientable (6) mu par le moteur pas a pas (5) de la figure (1), est remplace par un manifold (30) comportant autant de tuyaux fixes ou'ol y a de flacons de recueil. A l'extrémité de chacun des tuyaux, alimentés en parallèle par la pompe péristaltique (3), se trouve une électrovanne (31) dont l'ouverture et la fermeture sont déterminées par les signaux fournis par l'unité de commande (8). L'appareil,- objet de l'invention7 peut ètre utilisé pour l'échantillonnage programré de tous les effluents liquides dont on désire effectuer un controle ultérieur des propriétés physiques (couleur, odeur, densité, viscosité,turbidité,etc..), chimiques et biologiques. Il est particulièrement adapté à l'échantillonnage des eaux uvées et des rejets d'usines chimiques ou @limentaires. La nature es matériaux choisis pour la realisation de l'appareil est déterminée par les propriétés physiques, chimiques ou biologiques des licuides échantillon@és et par les @onditions d'emploi envisagées. R E V E N D I C A T I @ N S 1~ Appareil autonome portatif permettant le prélèvement automatique programmé d'échantillons de liquides en vue de leur analyse ultérieure, caractérisé par l'emploi de flacons fixes, de capacité pouvant atteindre plusieurs lires, et remplis par plusieurs prises successives effectuées à des intervalles de temps prédéterminés ou dépendant des signaux fournis par des capteurs externes. 2 Appareil suivant la revendication (1) caractérisé par le.fait que le liquide prélevé est aspiré par une pompe -péristaltique réversible aont le débit est maintenu constant quelle que soit la hauteur d'aspiration. 3- Appareil suivant la revendication (1) caractérisé par le fait qu'il comporte une base de temps interne et un temporisateur@ incorporé dont les signaux servent à commander les circuits logiques d'une unité de commande électronique. 4- Appereil selon les revendications (1),- (2) et (3), caractérisé par le fait que le tuyau de la pompe pérstaltique est entièrement purgé apyres chaque prise, par une circulation inverse déclenchée par l'unité de commande électronique. 5- Appareil suivant la revendication (l) caractérisé par le fait qu'il est entièrement autonome, grace à l'emploi de batteries rechargeables incorporées, comme source d'énergie électrique. 6 Appareil suivant les revendications (1) et (3) caractérisé par le fait que l'ensemble des systèmes électroniques -et électroméca- niques est dispose à l'intérieur d'un boitier étanche solidaire ou capot recouvrant l'enceinte calorifugée dans laquelle sont placés les flacons de recueil. 7~ Appareil suivant les revendications (1), (3) et (6), caractérise par le fait que la durée de chaque prise peut ètre asservie aux signaux d'un débitmètre ou de tout autre capteur auxiliaire placé en un point convenable au réseau ae canalisation dans lequel circule le liquide @ échantillonner. 8~ Appareil su vant les revencications (1), (5) et (6), caractérisé par le fait eue l'enceinte calorifuee est à double paroi, de forme cylindrique, d'un diamètre inferieur @ celui d'un regard d'égout normalisé et qu'elle est protégee par un couvercle étanche et résistant aux intempéries et aux pollutions extérieures. 9- Appareil selon les revendications (1) et (2) caractérisé par le fait que le prélèvement de liquide n'exige aucune source d'energie hydraulique ou mecanique externe, de façon à pouvoir prélever des liquides stagnants dans un bac, aussi bien querdes licuides en coulement dans des canalisations ou des réseaux à ciel ouvert.