Brevet FR2430005A1 — publié le 19800125

Lorsque lton effectue un prélèvement de gaz poussièreux en vue de déterminer la masse de poussières contenue dans l'unité de volume du gaz, on utilise généralement un appareil appelé sonde de prélèvement et comprenant une canne portant à l'extrémité plongée dans le gaz une buse de prélèvement de forme appropriée et à l'autre extrémité un organe séparateur arrêtant la quasi totalité des poussières. Celui-ci est pesé avant et après l'opération de prélèvement, de façon à connaître par différence le poids de matière retenu. Des dispositifs accessoires placés généralement en aval du séparateur permettent de mesurer la quantité de gaz prélevés afin de rapporter le poids déterminé ci-dessus à l'unité de volume de gaz. On utilise en outre, un dispositif assurant l'aspiration et le réglage du débit de gaz prélevé, tel qu'une pompe ou un éjecteur. On peut utiliser comme organe séparateur un filtre plan constitué d'un disque de matériau filtrant dont les caractéristiques sont appropriées à celles des matières et des gaz prélevés. Cette forme de filtre présente l'avantage de pouvoir être obtenue par un simple découpage dans des plaques de matériau filtrant que l'on trouve sur le marché en une grande variété de nature et de porosité. Les appareils de prélèvement utilisant des filtres de ce type présentent tous un inconvénient majeur dl à la planéité du filtre. Les prélèvements étant souvent effectués à l'extérieur, la manipulation du filtre exposé aux intempéries et en particulier à l'action du vent conduit à des pertes de poussières, donc à des erreurs par défaut. I1 est évident que si l'opérateur est amené à extraire le filtre de son système de fixation après que le prélèvement a été effectué, il y a toujours lieu de craindre que des poussières sdient perdues, ou au contraire que celles contenues dans l'air ambiant s'y déposent. D'autre part, quelles que soient les précautions prises, on ne peut être certain qu'une partie des poussières ne sera pas déposée sur les parois du dispositif de maintien du filtre -les lois de l'aérodynamique montrent que les poussières ne peuvent etre maintenues en suspension que si la vitesse des gaz est supérieure à une certaine valeur, celle-ci étant fonction de la taille et de la densité des particules en suspension-.On peut facilement respecter cette condition dans la conduite amenant le gaz poussiéreux au filtre, mais pour des questions de pertes de charge on est généralement contraint à adopter un diamètre de filtre très supérieur à celui de la conduite. I1 est donc nécessaire de réaliser un épanouissement de celle-ci, lequel ne permet plus alors de respecter la condition de vitesse minimale rappelée ci dessus, d'où une possibilité de dépot de poussières dans la partie ainsi élargie. Une erreur de mesure est alors possible si le porte filtre et le filtre ne sont pas tarés et pesés simultanément. Or la précision requise impose pour ces opérations des balances de haute précision dont la portée maximale ne permet pas d'effectuer cette pesée sur des ensembles très lourds. La présente invention permet de remédier aux inconvénients cités ci-dessus. Un dispositif de prélèvement réalisé selon la présente invention comporte un ensemble comprenant un disque de matériau filtrant constituant une des parois d'une enceinte comportant un orifice par où pénètre le gaz poussiéreux ; disque et enceinte sont assemblés de façon permanente ou quasi permanente de façon à constituer une unité de manipulation : l'ensemble doit être assez léger pour pouvoir etre taré puis pesé sur une balance de haute précision. Le filtre pourra être éventuellement constitué d'une paroi poreuse du porte filtre lui-même. Grâce à cette disposition, toute poussière déposée sur le filtre ne pourra s'échapper de l'enceinte que par l'orifice de pénétration des gaz, que l'on peut aisément maintenir dans une position telle qu'une perte soit impossible, voire le fermer purement et simplement. Il est évident que les poussières qui ne seraient déposées sur les parois de l'enceinte à la faveur de ltélar- gissement resteront prisonnières et seront pesées avec celles retenues par le filtre, ce qui supprime tout risque d'erreur. Des exemples non limitatifs de réalisation d'un dispositif de prélèvement selon la présente invention sont représentés par les figures annexées où - la figure 1 est un schéma d'un appareillage de prélève ment dans lequel peut être inséré un dispositif selon l'invention, - la figure 2 illustre en coupe un premier mode de réali sation de l'invention, - la figure 3 montre un second mode de réalisation, dans lequel l'étanchéité est réalisée par contact métal-métal, - la figure 4A illustre un troisième mode de réalisation dans laquelle l'organe porte-filtre est une pièce emboutie, - la figure 4B est une vue de détail de ce troisième mode de réalisation. L'appareillage illustré par la figure 1 comprend une buse amovible de prélèvement 1 de forme appropriée, disposée dans le flux gazeux dont le sens d'écoulement est indiqué par des flèches dans le conduit la. Elle est fixée par des moyens connus par eux-m8mes à l'extrémité d'une conduite coudée 2, dont le rôle est à la fois de positionner la buse dans l'écoulement de gaz poussièreux et d'amener les gaz à l'extérieur de la conduite où se fait le prélèvement. Cette conduite peut etre réchauffée par exemple au moyen d'un cordon chauffant électrique 3, pour maintenir les gaz à une température adequate, ou par tout autre moyen de chauffage. Conduite et dispositif de chauffage peuvent être éventuellement protégés des actions extérieures par une coquille métallique 4, l'intervalle entre les deux tubes pouvant etre rempli par un matériau isolant 5 approprié. A l'autre extrémité de la conduite se trouve le dispositif de prélèvement 6 selon l'invention dont un premier mode de réalisation est représenté avec plus de détails sur la figure 2. Le dispositif 6 est relié par un ajutage 22 à des moyens 22a d'aspiration et de mesure du débit gazeux prélevé. Ces moyens, qui pourront etre de type connu, ne font pas partie de l'invention et ne seront donc pas décrits ici. Ainsi que le montre la figure 2, le disque filtrant 7 en matériau approprié est appuyé contre une plaque perforée ou poreuse 8 destinée à empocher l'éclatement de ce disque filtrant sous l'action de l'écart de pression créé par l'écoulement du gaz. Cet ensemble est fixé de façon étanche sur l'ensemble porte-filtre 9 par des moyens connus par eux-memes, tels que vis, boulons et écrous 10 ou tout autre moyen approprié. Le porte-filtre lui-meme est constitué d'un cbne 11 en matériau convenable résis- tant aux températures rencontrées et à la corrosion des gaz, tel l'acier inoxydable terminé par un raccord fileté 12 vissé sur l'extrémité 13 de la conduite de prélèvement 2 avec interpOsition éventuelle d'un joint 14. Ce porte-filtre est placé dans une enceinte étanche 15, isolée thermiquement par une couche isolante 16 et maintenue à la température désirée au moyen d'un enroulement chauffaut 17, si les conditions opératoires l'exigent. Cette enceinte est fermée au moyen d'un couvercle 18 pourvu d'un joint 19 destiné à assurer l'étanchéité. I1 peut être lui-meme isolé et réchauffé. Ce couvercle est maintenu sur l'enceinte par exemple au moyen d'étriers 20 dont l'avantage est de permettre un démontage rapidé de convercle, sans risque de perdre les éléments de fixation. Le serrage peut être obtenu au moyen d'une manette 21 formant articulation avec l'étrier 20 et le boitier 15, les axes d'articulation 21a et 21b étant disposés de façon à assurer le blocage de l'étrier contre la paroi extérieure 15a du boitier 15 selon un principe connu en soit. Tout autre dispositif de fixation peut bien entendu être utilisé sans sortir du cadre de la présente invention.Un ajutage 22 est fixé sur la paroi de l'enceinte 15 fixe permettant de relier celle-ci au moyen d'un conduit vers le dispositif 22a, assurant l'aspiration et la mesure du débit aspiré non représenté sur la figure 2. Cette disposition est particulièrement avantageuse car le couvercle 18 ne supporte aucun accessoire de raccordement susceptible de gêner sa manipulation, sonde et enceinte restant fixes pendant les opérations d'enlèvement ou de mise en place de l'ensemble filtre porte-filtre. L'étanchéité assurée par le raccord 13 impose aux gaz poussièreux de traverser le disque filtrant 7 avant de pénétrer dans l'enceinte 15. Celle-ci ne renferme donc que des gaz exempts de poussières. Un autre mode de réalisation de l'invention est représenté sur la figure 3. La plaque d'appui 8 est, en général, une pièce assez lourde, et pour la précision de la mesure on a intérêt à ne pas peser cette plaque en meme temps que le porte-filtre, alors qu'elle a aucune possibilité de recueillir des poussières. Dans ce mode de réalisation, cette plaque d'appui se trouve reliée au couvercle 18 par un système composé d'au moins trois vis 23 placées dans l'axe de ressorts 24. La compression de ceux-ci lors de la fermeture du couvercle 18 assure le maintien de la grille d'appui 8. Cette poussée vient également appuyer le porte-filtre 9 sur l'orifice 25 de la conduite d'aspiration 2. L'étanchéité de la jonction entre l'orifice 25 de la conduite 2 et l'orifice 26 de l'en- semble porte-filtre 9 est alors assurée par une jonction métal sur métal, une des parties, par exemple l'extrémité 26 étant usinée de façon à présenter une paroi c6nique 27 dans laquelle vient s'appliquer une paroi conique complémentaire 28 de l'ori- fice 25 (fig. 3). Tout autre dispositif assurant l'étanchéité de la jonction et compatible avec les conditions d'emploi peut être utilisé sans sortir du cadre de la présente invention. Sur la figure 3 on a représenté également quelques variantes de réalisation de la présente invention, telle que la fixation du filtre 7 au porte-filtre 9 au moyen d'une gouttière circulaire sertie 29, ainsi que le maintien du couvercle 18 par des étriers 30, dont un seul est représenté sur la figure, la pression nécessaire à l'écrasement du joint 19 étant exercée au moyen de vis 31. L'échauffement de la conduite 2 sous l'action de la résistance 3 amène une dilatation importante. Un autre mode de réalisation de la présente invention est représenté sur la figure 4a, dans laquelle, pour permettre la libre dilatation de la conduite 2, on fait passer celle-ci à frottement doux à l'intérieur d'un orifice 32 du boitier 15. La conduite 2 constituée généralement d'un tube mince ne peut plus alors supporter les efforts importants du serrage des joints vissés des figures 2 et 3. On usine alors l'extrémité de cette conduite 2 en forme de cOne 33. Comme il est alors nécessaire d'alléger au maximum le porte-filtre 9, on réalise celui-ci au moyen d'une telle emboutie ou repoussée.L'orifice 24 par où pénètrent les gaz poussiéreux est alors réalisée en forme de cOne 35, s'adaptant rigoureusement sur le cOne 33 de l'extrémité 25 de la conduite 2, de façon à assurer un raccordement étanche. Les surfaces cyniques 33 et 35 peuvent d'ailleurs être rodées pour améliorer l'étanchéité. Le disque filtrant 7 est alors tenu en place par un sertissage en couronne 36, obtenu en rabattant le bord du cone 11 au moyen d'un outillage approprié. Un assemblage cOne sur cOne ainsi réalisé ne peut se maintenir en place que si l'on exerce une force dirigée selon l'axe de l'assemblage et supérieure à l'effort créé par la surpression régnant à l'intérieur du porte-filtre 9 relativement à ltanceinte délimitée par le boitier 15 et le couvercle 18 non représenté sur la figure 4a. La pression nécessaire au maintien de l'assemblage est exercée par le ressort 37 et transmise au porte-filtre 9 par l'intermédiaire des bagues 38 et 39. La bague extérieure 38 est pourvue d'un épaulement 40 sur lequel vient s'appuyer le ressort 37. Elle porte également trois ergots 41, dont un seul est représenté sur la figure 4B, fixés à cette bague par rivetage ou tout autre moyen connu, et débordant sensiblement à l'intérieur de la bague 38. La bague 39 coulisse à frottement doux à l'intérieur de la bague 38 et possède trois rainures hélicoidales 42 dans lesquelles viennent s'engager les ergots 41. A ltextrémité de la rainure 42, on effectue un changement de direction de l'hélice, de façon à ménager un diverticule 43, où ltergot vient se placer lorsque la bague interne 39 est complétement engagée. La pression exercée par le ressort 37 maintenant alors l'ergot 41 au fond du diverticule 43, assurant ains le verrouillage. La bague 39 est fermée par une plaque poreuse ou perforée 8, destinée à soutenir le disque filtrant 7. Sur cette plaque sont fixées par des moyens connus deux ou plusieurs ailettes 44 permettant à l'opérateur d'exercer l'effort nécessaire au verrouillage. La mise en place et l'assujettissement du portefiltre 9 sur le cOne 33 sont alors particulièrement aisés : on introduit d'abord l'ensemble porte-filtre 9 que lton emmanche sur le cOne 33. On coiffe ensuite le porte-filtre 9 par la bague 39, en faisant tourner celle-ci à l'aide des ailettes 44 jusqu'à ce que les ergots 41 s'engageant dans les rainures 42 ; en continuant d'exercer son mouvement de rotatinn, l'opérateur assure le serrage du porte-filtre 49, puis le verrouillage de l'ensemble par engagement des ergots 41 dans le diverticule 43. Inversement, le dégagement se fait en exerçant sur la bague 39 un mouvement combiné de pression et de rotation pour dégager l'ergot 41 du diverticule 43. L'effort exercé par le ressort 37 suffit alors à dégager automatiquement la bague 38, permettant ainsi l'extraction du porte-filtre 9. A la pression exercée par le ressort 37 sur l'épaule- ment 40 correspond une réaction qui est transmise au boitier 15 par une bague de réaction 45, elle-m8me fixée aux boitiers par des moyens connus par eux-memes et non représentés sur le schéma tels que vis, filetages, bagues d'arrêt , etc. . De toute façon, toute combinaison reprenant tout ou partie des dispositions décrites dans les figures 2, 3, 4A et 4B, sont considérées comme faisant partie de la présente invention. REVENDICATIONS REVENDICATIONS 1. - Nouveau dispositif de prélèvement de poussières dans un gaz, comportant un boitier recevant un filtre amovible qui retient les poussières, ce boitier ayant un orifice d'entrée du gaz se raccordant à un conduit de prélèvement, caractérisé en ce qu'il comporte un organe porte-filtre formant avec le filtre un ensemble amovible en une seule opération, qui constitue une chambre de prélèvement des poussières ayant un orifice d'admission du gaz adapté à être raccordé de façon étanche à l'orifice d'entrée du boitier et en ce que le boitier est muni d'un couvercle permettant l'insertion et le retrait dudit ensemble amovible. 2. - Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte un organe porte-filtre ayant une forme générale s'évasant à partir dudit orifice d'admission du gaz. 3. - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le filtre est fixé au porte-filtre de manière détachable. 4. - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le filtre est constitué par au moins une paroi poreuse du porte-filtre. 5. - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le filtre est serti sur le porte-filtre. 6. - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une plaque d'appui perforée ou poreuse s'appliquant contre le filtre à l'extérieur de l'organe porte-filtre. 7. - Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que ladite plaque d'appui se fixe sur l'organe porte-filtre. 8. - Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que ladite plaque perforée ou poreuse est portée par le couvercle du boitier et vient s'appliquer étroitement contre le filtre en position de fermeture du couvercle, sous l'action de moyens élastiques, tels que des ressorts. 9. - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe porte-filtre comporte à son orifice d'entrée du gaz un filetage de raccordement à l'orifice d'admission du gaz dans le boitier. 10. - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'assurer ltétanchéité par simple pression du porte-filtre sur l'extrémité du conduit de prélèvement. 11. - Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens élastiques pour la pression nécessaire du maintien du porte-filtre sur l'extrémité du conduit de prélèvement. 12. - Dispositif selon la revendication il caractérisé en ce que les dits moyens élastiques coopérent avec une fixation à baionnette du porte-filtre à l'intérieur du boîtier. 13. - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le boitier présente un orifice de sortie du gaz disposé sur la partie fixe du boîtier.