Brevet FR2431694A1 — publié le 19800215

La présente invention concerne les techniques de mesure et a notamment pour objet un dispositif pour l'enregistrement granulométrique des particules présentes dans un liquide (ctest-à-dire pour la détermination du nombre et des dimensions des particules étrangères contenues dans un liquide). Elle peut être utilisée, de préférenceS pour l'analyse de suspensions de faible concentration, par exemple pour l'enregistrement des particules dtimpuretes contenues dans les carburants et les huiles. On connaît déjà, dans ce domaine, un spectromètre destiné à l'enregistrement granulométrique des particules contenues dans les gaz. Le spectromètre comprend une chambre traversée par un courant de gaz notamment (d'air) chargé de particules (aérosol), et une source de lumière émettant un faisceau lumineux intersectant le courant d'aérosol. Pour maintenir le caractère laminaire du courant d'aérosol au point d'intersection avec le faisceau lumineux, il est enveloppé d'un courant d'air filtré. On connatt déjà un détecteur optique servant à déterminer le nombre de particules dans un échantillon de liquide. Ce détecteur comprend une cellule d'écoulement à deux fenêtres. A travers cette cellule passe une enveloppe de liquide dans laquelle est introduit l'échantillon de liquide à contrôler. L'enveloppe liquide joue le rôle d'un écrou entre l'échantillon et les particules en provenance des parois de la cellule et introduit avec précision les particules de l'échantillon dans le foyer d'un faisceau lumineux passant par les fenêtres de la cellule d'écoulement. On connatt en outre un dispositif pour l'enregistrement granulométrique des particules contenues dans un liquide, qui comprend une conduite d'amenée du liquide à contrôler, mise en communication par l'intermédiaire d'une tuyère tubulaire avec une conduite de réception de plus grand diamètre disposée coaxialement à la conduite d'amenée. Dans l'espace annulaire entre la tuyère tubulaire et les parois de la conduite de réception sont placés des tubes d'amenée d'un liquide jouant le rôle d'une enveloppe liquide entourant la veine de liquide à contrôler. La conduite de réception comporte des fenêtres pour le passage à travers le liquide parcourant la conduite de réception d'un faisceau lumineux émis par un illuminateur ou dispositif d'éclairage dont l'axe optique est disposé sous un certain angle par rapport à l'axe de la tuyère. Ce dispositif comprend aussi un ensemble photosensible recevant la lumière réfléchie par les particules et disposé de manière que son axe optique passe par le point d'intersection de l'axe de la tuyère avec l'axe optique de la source de lumière. Les propriétés optiques de l'enveloppe liquide doivent être identiques à celles du liquide à contrôler, cette identité étant facile à obtenir lorsque le liquide à contrôler et l'enveloppe liquide ont une composition identique. Mais le liquide utilisé en tant qu'enveloppe liquide est purifié, c'est-à-dire qu'il est débarrassé de toutes les particules étrangères dont les dimensions dépassent le seuil de sensibilité de lttensemble photosensible. Pour cela il est nécessaire de prévoir dans le dispositif des moyens appropriés tels qu'un récipient à liquide, une pompe et un épurateur de liquide assurant un haut degré d'épuration de celui-ci. En outre, pour éviter le mélange des courants du liquide à contrôler et de l'enveloppe liquide dans la zone d'intersection du liquide à contrer avec le faisceau lumineux, c'est-à-dire pour empêcher les particules du liquide à contrôler de passer dans l'enveloppe liquide, il est nécessaire de monter un dispositif spécial destiné à égaliser les vitesses desdits courants. il faut aussi noter qu'au cours de l'exploitation de tels dispositifs, les liquides à contrôler dans un même dispositif doivent souvent changer. Etant donné que l'enveloppe liquide doit avoir les mêmes propriétés optiques que le liquide à contrôler, il faut la changer aussi. Un tel changement abaisse sensiblement le rendement et augmente le cotit du contrôle. L'invention a donc pour but de créer un dispositif pour l'enregistrement granulométrique des particules contenues dans un liquide, dans lequel il ne serait pas nécessaire de former une enveloppe liquide autour du courant de liquide à contrôler. Pour atteindre ce but, le dispositif pour l'enregistrement granulométrique des particules contenues dans un liquide, du type comprenant une conduite d'amenée mise en communication par l'intermédiaire d'une tuyère avec une conduite de réception munie de fenêtres transparentes pour le passage, à travers le liquide à contrôler circulant dans la conduite, un faisceau lumineux émis par un illuminateur ou dispositif d'éclairage dont l'axe optique est disposé sous un certain angle par rapport à l'axe de la tuyère, et un ensemble photosensible recevant à travers une fenêtre spécialement prévue à cet effet la lumière réfléchie par les particules contenues dans le liquide et disposé de manière que son axe optique passe par le point d'intersection de l'axe de la tuyère avec l'axe optique de l'illuminateur, ledit dispositif étant caractérisé, suivant l'invention, en ce que le rapport du diamètre de la tuyère à celui deb conduite de réception est compris dans les limites de 1/4 à 1/7. Dans un tel dispositif ne nécessitant pas la formation d'une enveloppe liquide, il est avantageux, pour diminuer le niveau du bruit, de disposer perpendiculairement l'une à l'autre lesdites conduites d'amenée et de réception, de façon que l'axe optique de l'ensemble photosensible coïncide avec l'axe de la tuyère, et de ménager la fenêtre transparente pour la lumière réfléchie dans la paroi de la conduite d'amenée vis-à-vis du trou de sortie de la tuyère. Dans ce cas, pour diminuer l'encrassement du dispositif par les particules, il est avantageux de disposer les conduites d'amenée, de réception et les surfaces intérieures de la tuyère de façon qu'elles soient inclinées de haut en bas (suivant le sens du courant de liquide à contrbler). Pour assurer l'élimination des bulles de gaz du liquide, on peut disposer la conduite de réception verticalement, son orifice d'entrée étant dans ce cas placé plus bas que son orifice de sortie (suivant le sens du courant de liquide à contrôler). Le dispositif pour l'enregistrement granulométrique des particules contenues dans un liquide, réalisé selon la présente invention, permet de contrôler les liquides aussi bien sous forme d'échantillons individuels que dans un courant, sans former une enveloppe liquide autour du courant de liquide à contrôler, ce qui assure une haute précision et un haut rendement du contrôle, tout en simplifiant considérablement la construction du dispositif. L'invention ressortira mieux de la description suivante de différents exemples de réalisation non limitatifs illustrés par le dessin unique annexé dans lequel - la figure 1 représente une vue schématique en coupe du dispositif pour l'enregistrement granulométrique des particules contenues dans un liquide, comportant des conduites inclinées conformément à l'invention - la figure 2 est une vue schématique en coupe d'un dispositif pour l'enregistrement granulométrique des particules contenues dans un liquide, dans lequel la conduite est disposée verticalement conformément à un autre mode de réalisation de l'invention. Le dispositif pour l'enregistrement granulométrique des particules contenues dans un liquide, illustré sur la figure 1, comprend une chambre 1 dans laquelle sont réalisées une conduite d'amenée 2 et une conduite de réception 4 communiquant avec cette dernière par l'intermédiaire d'une tuyère conique 3 et munie de fenêtres transparentes 5 et 6. La conduite 4 se trouve sur le m8me axe que la tuyère 3 et est perpendiculaire à la conduite 2. Les fenêtres 5 et 6 sont destinées à laisser passer un faisceau lumineux, fourni par un illuminateur ou dispositif d'éclairage 7 à travers le courant de liquide à contrôler passant dans la conduite 4. L'axe optique de l'illuminateur 7 est disposé sous un angle droit par rapport à l'axe de la tuyère 3. Sur la chambre 1 est monté un ensemble photosensible 8 de manière que son axe optique passe par le point d'intersection de ltaxe de la tuyère 3 avec l'axe optique de l'illuminateur 7. L'illuminateur 7 comprend un jeu de lentilles 9, un diaphragme 10 et une source de lumière 11. Pour l'absorption de la lumière ayant traversé. la conduite de réception 4, on utilise un piège à lumière 12. L'ensemble photosensible 8 est constitué par des lentilles 13, un diaphragme 14 et un élément photosensible 15 (multiplicateur photoélectrique ou tube photomultiplicateur). La tuyère 3 sert à former un courant noyé 16 (montré en traits interrompus)de liquide à contrôler. Le rapport entre les diamètres d et D de la tuyère 3 et de la conduite de réception 4 se trouve dans les limites de 1/4 et 1/7. Les conduites d'amenée 2 et de réception 4 sont disposées respectivement sous un angle droit l'une par rapport à l'autre la tuyère 3 est située dans la partie d'entrée de la conduite de réception 4, et l'axe optique de l'ensemble photosensible 8 coincide avec l'axe de la tuyère 3. Dans la paroi de la conduite d'amenée 2, en face de l'orifice de sortie de la tuyère 3, est ménagée une fenêtre 17 transparente au faisceau lumineux réfléchi par les particules et tombent sur l'ensemble photosensible 8. La conduite d'amenée 2, la conduite de réception 4, et les surfaces intérieures de la tuyère 3 sont inclinées vers le bas (suivant le sens d'écoulement du liquide à contrôler). I1 est avantageux de réduire à un minimum la conicité de la tuyère 3, compte tenu des pertes hydrauliques, cette conicité n'étant pas inférieure toutefois, à la valeur de l'angle solide formé par le rayon "visuel" de l'ensemble photosensible 8. La variante de réalisation du dispositif pour l'enre- gistrement des particules contenues dans un liquide, représentée sur la figure 2, diffère du mode de réalisation illustré sur la figure 1 par le fait que la conduite de réception 4 est disposée verticalement et que son orifice d'entrée est placé plus bas que son orifice de sortie, la tuyère 3 se trouvant dans la partie inférieure de la conduite 4. Le dispositif pour l'enregistrement granulométrique des particules contenues dans un liquide fonctionne de la manière suivante. Le liquide à contrôler est pompé à travers la conduite d'amenée 2 (figure 1), la tuyère 3 et le conduite de réception 4, dans laquelle se forme un courant noyé 16 du liquide à contrôler. Dans 1 volume 18 de la conduite de réception 4 se forment autour du courant noyé 16 du liquide à contrôler des tourbillons circulaires 19 (montrés par des flèches) créés sous l'action des forces de frottement (de viscosité) produites lors de l'interaction du courant 16 avec le liquide contenu dans le volume 18. Entre le volume 18 et le courant 16 se produit un échange de liquide, dont le siège se trouve principalement dans la partie de la conduite de réception 4 la plus éloignée de la tuyère 3, plus près de l'endroit où le courant 16 divergeant atteint les parois de la conduite de réception 4.Vu la faible valeur du volume 18 et par suite dudit échange, il se produit une élimination rapide des bulles de gaz du volume 18. Le diamètre du faisceau lumineux provenant de l'illuminateur 7 à l'endroit d'intersection avec le courant 16 est quelque peu supérieur à celui du courant 16, pour exclure le passage des particules en dehors dehors de la zone éclairée. En passant par la zone éclairée par le faisceau lumineux, dont le foyer se trouve à proximité immédiate de l'orifice de sortie de la tuyère 3, les particules d'impuretés en suspension dans le liquide émettent une impulsion de lumière réfléchie. Une partie de l'énergie lumineuse réfléchie par une particule et dont la valeur est déterminée par celle de l'angle solide formé par le cône de la tuyère 3, passe par la fenêtre 17, les lentilles 13 et le diaphragme 14 et tombe sur la cathode du multiplicateur photoélectrique ou tube photomultiplicateur.Celui-ci élabore une impulsion correspondante du courant électrique, qui est appliquée à un appareil secondaire (indicateur), qui n'est par représenté sur le dessin. Le rapport des diamètres djla tuyère 3 et de la conduite de réception 4 choisi dans les limites de 1/4 à 1/7 permet de réaliser le contrôle du liquide sans formation d'une enveloppe liquide, ce qui augmente le rendement du contrôle et rend plus simple la construction du dispositif. Ce rapport des diamètre est choisi compte tenu des considérations suivantes. Une diminution du diamètre D de la conduite de réception 4 pour un même diamètre d de la tuyère 3 provoque d'une part 1. Une augmentation de la sensibilité du dispositif grâce à la diminution de llépaisseur de la couche de liquide éclairée. 2. Une amélioration des conditions d'élimination des bulles de gaz du fait de la réduction du volume 18. D'autre part, une réduction du diamètre D de la conduite de réception 4 entraine un rapprochement des fenêtres transparentes 5 et 6 entre elles et par rapport à la tuyère 3 et par conséquent, par rapport à l'entrée dans l'ensemble photosensible 8 ; de ce fait, la lumière diffusée par la surface des fenêtres 5 et 6 peut provoquer une élévation du niveau des courants de bruit ou parasites, c'est-à-dire un abaissement de la sensibilité. Ledit rapport des diamètres d et D de la tuyère 3 et de la conduite de réception 4 est obtenu par voie expérimentale et satisfait aux conditions mentionnées L'inclinaison des conduites 2 et 4 ainsi que des surfaces intérieures dz la tuyère 3 vers le bas suivant le sens du courant de liquide à contrôler contribue à une élimination plus rapide, par le courant de liquide lui-même, des particules précipitées.De ce fait, on évite l'encrassement des conduites 2, 4, qui exerce une influence défavorable sur la précision du contrôle. Dans ce cas, la fenêtre 17 est en une position supérieure par rapport au liquide en circulation ce qui exclut le dépôt des particules sur sa surface et, de ce fait, l'abaissement de la sensibilité. Le processus de précipitation des particules a lieu principalement lors de la cessation du pompage du liquide. La cessation périodique du pompage du liquide à contrôler est nécessaire lors du contrôle d'échantillons de liquide, individuels ainsi que lors du contrôle d'un courant de liquide contenant des bulles de gaz (notamment d'air). Dans ce cas, avant de procéder au contrôle de chaque portion de liquide il est nécessaire d'en éliminer les bulles de gaz qui pourraient être enregistrées comme des particules. En cas de contrôle d'un liquide pompé en continu et ne contenant pas de bulles de gaz, on peut utiliser la variante du dispositif représentée sur la figure 2. Cette variante du dispositif fonctionne d'une manière analogue à celle décrite ci-dessus, la seule différence consistant en ce que, dans ce cas, l'air qui se trouvait, avant l'amenée du liquide, dans les conduites 2 et 4 et la tuyère 3 est expulsé plus vite, car la direction de la poussee d'Archimède, dans le cas considéré, coincide sensiblement avec la direction du courant de liquide. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour l'enregistrement granulométrique des particules contenues dans un liquide, du type comprenant une conduite d'amenée mise en communication par l'intermédiaire d'une tuyère avec une conduite de réception munie de fenêtres transparentes pour le passage, à travers le liquide à contrôler passant dans lesdites conduites, d'un faisceau lumineux émis par un illuminateur ou dispositif d'éclairage et dont l'axe optique est disposé sous un certain angle par rapport à l'axe de la tuyère, et qan ensemble photosensible recevant à travers une autre fenêtre la lumière réfléchie par les particules contenues dans le liquide et disposé de manière que son axe optique passe par le point d'intersection de l'axe de la tuyère avec l'axe optique de l'illuminateur, caractérisé en ce que le rapport des diamètres de la tuyère et de la conduite de réception est compris dans une plage de 1/4 à 1/7. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les conduites d'amenée et de réception sont perpendiculaires l'une à l'autre, que l'axe optique de l'ensemble photosensible coïncide avec l'axe de la tuyère, et que la fenêtre transparente pour ladite lumière réfléchie est réalisée dans la paroi de la conduite d'amenée, en face de l'orifice de sortie de la tuyère. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les conduites d'amenée et de réception et les surfaces intérieures de la tuyère sont inclinées de haut en bas(par rapport au sens du courant de liquide à contrôler). 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la conduite de réception est disposée verticalement et que son orifice d'entrée se trouve plus bas (par rapport au sens du courant de liquide à contrôler) que son orifice de sortie.