Brevet FR2430611A1 — publié le 19800201

L'invention concerne des détecteurs portatifs de gaz, et notamment, mais non exclusivement, des instruments pouvant détecter la présence de gaz naturels et de gaz manufacturés dans l'atmosphère. Le brevet britannique n" B. 1 447 488 décrit un détecteur portatif de gaz destiné à déceler la présence de gaz dans un échantillon d'atmosphère aspiré à examiner.Cet instrument permet également de donner une indication de la concentration du gaz dans l'échantillon. Le brevet britannique précité décrit également un détecteur portatif de gaz comportant un dispositif de retenue de l'eau et un filtre montés dans le circuit d'écoulement de l'échantillon atmosphérique aspiré. Il est apparu, lors de l'utilisation des ces détecteurs, que les formes de réalisation du dispositif de retenue de l'eau et du filtre, décrites dans le brevet britannique précité, permettent fréquemment à l'eau du sol d'être entraînée accidentellement dans l'instrument, avec l'échantillon aspiré, en par ticulier lors de mesures effectuées dans le trou réalisé le long d'une canalisation, lorsque 1Lopérateur n'est pas averti que de lteau se trouve dans le fond dans ce trou. Cette introduction d'eau dans l'instrument peut provoquer une détérioration de ces éléments de détection du gaz et peuvent rendre- l'instrument momentanément inutilisable jusqu'à ce que des réparations coûteuses aient été réalisées. Même dans le cas où les dispositifs de retenue de l'eau d'un tel instrument est du type capillaire, comportant un filtre-cylindrique en coton placé dans le circuit d'écoulement de l'instrument, on n'obtient pas toujours un fonctionnement satisfaisant, car la force de pompage produite par la poire d'aspiration est supérieure aux forces de tension superficielle présentes dans le filtre mouillé du dispositif de retenue d'eau. On a conçu plus récemment des détecteurs de gaz comportant un séparateur d'eau monté dans le circuit d'cou- lement entre le raccord d'entrée de l'échantillon, solidaire de l'instrument, et les éléments de détection de gaz. Un incon ventent de ce montage est que le séparateur d'eau est généralement placé en aval d'un filtreen coton qui doit être alors remplacé, comme c'est le cas des autres instruments. De plus, la capacité du séparateur est généralement trop faible pour assurer une protection convenable lorsque le filtre est mal monté.En outre, bien que dans certains cas la cuve du séparateur puisse retenir la totalité de l'eau présente accidentellement dans un échantillon aspiré en une seule action sur la poire d'aspiration, des actions répétées sur cette poire peuvent provoquer l'introduction d'eau dans l'instrument. D'autres instruments connus utilisent un simple clapet situé au raccord d'entrée de la sonde. Ce clapet est généralement commandé par un flotteur qui se déplace dans sa chambre lors de l'introduction d'eau. Ces clapets sont généralement volumineux et sensibles à la présence de saletés dans l'eau, ce qui empêche leur fermeture. L'invention concerne un détecteur portatif et perfectionné de gaz, conçu pour ne pas présenter les inconvénients indiqués ci-dessus. Le détecteur portatif de gaz selon l'invention comporte-un dispositif destiné à aspirer un échantillon d'atmos phère- à examiner en faisant passer cet échantillon dans un conduit d'écoulement, situé à l'intérieur du détecteur, pour l'amener à proximité d'un dispositif sensible au gaz. Le détecteur selon l'invention comporte un dispositif de retenue d'eau, monté sur le conduit d'écoulement et comprenant une soupape qui, sous l'effet d'une chute de pression apparaissant dans le conduit d'écoulement lorsque de l'eau est aspirée accidentellement dans la sonde avec un échantillon de gaz, interrompt l'écoulement de l'échantillon contenant de l'eau dans le conduit de l'instrument.Il convient de noter que l'appareil selon l'invention utilise la présence d'un vide partiel dans le conduit d'écoulement, ce vide résultant de la "montée accidentelle" d'une certaine quantité d'eau dans le tube de la sonde lorsque la poire d'aspiration est actionnée pour l'examen d'un gaz et alors que l'extrémité éloignée de la sonde plonge dans l'eau. En général, lorsque la poire d'aspiration d'un détecteur de gaz est actionnée et ne provoque l'aspiration que d'un échantillon d'atmosphère, pratiquement la totalité de la différence de pression produite par la poire se dissipe entre les orifices d'entrée et de sortie de l'instrument. Des mesures effectuées au cours d'essais montrent que la chute de pression se produitant entre entrée de la sonde et l'instrument Pst égale à environ 1,5millibar.Side L'eau pénètre accidentellement dans la sonde pendant le pompage, le débit d'écoulement d'air dans l'inirument est réduit et une chute importante de pression apparait entre l'air ambiant et l'orifice d'entrée de l'instrument.Des dépressions de 15 à 65 millibarsont été mesurées au moment où la poire d'aspiration commence à aspirer ou élever de l'eau dans la sonde Divers procédés pour interrompre l'écoulement d'un échantillon contenant de l'eau dans le conduit peuvent être mis en oeuvre, par exemple l'utilisation d'une soupape d'arrêt soumise à la force d'un ressort et déclenchée par un diaphragme sensible à la pression et reqlé , par exemple, à une pression de 30millibars.Unetellesoupapedoit être remise en position après que la sonde a été débarrassée de l'eau ou de toute autre matière l'obturant.En variante, il est possible de mettre en oeuvre un tube à paroi mince, pouvant s'écraser sur lui-même afin de protéger le tube destiné au passage de ltéchantillon lors de chutes de pression supérieures, par exemple, à 30millibaré Cependant, la soupape de l'appareil selon l'invention comporte > de préférence, pour interrompre l'écoulement d'un échantillon contenant de l'eau dans le conduit, un diaphragme flexible monté dans le conduit d'écoulement, par exemple dans le conduit d'écoulement de l'échantillon, enanont du tronçon dudit conduit se trouvant dans l'instrument. Le diaphragme flexible de cette soupape est normalement espacé d'un siège afin de permettre l'écoulement d'un échantillon aspiré, mais il est disposé de manière à pouvoir seedéplacer et porter hermétiquement contre le siège lors de l'apparition d'une chute de pression, par exemple de l'ordre de 30 millibars,afin defermer le conduit d'écoulement. Une fois que la soupape à diaphragme est fermée, la pression inférieure à l'atmosphère, retenue dans le conduit d'écoulement de l'instrument, maintient cette toupape en position de fermeture. Une soupape de décharge, pouvant être actionnée à la main, peut être montée dans le conduit d'écoulement et, lorsqu'elle est actionnée,elle permet à la soupape à diaphragme d'être libérée et de s'ouvrir. En variante, la soupape d'une autre forme de réalisation del'appareil selon l'invention, destinée à interrompre l'écoulement, dans le conduit de l'instrument, d'un échantillon contenant de l'eau, peut comporterun tube de dérivation reliant le conduit d'écoulement à l'atmosphère par l'intermédiaire d'une soupape manométrique àliquide dont le liquide (par exemple du mercure) ferme normalement le tube de dérivation, mais peut se déplacer vers une partie agrandie du canal de la soupape lors de l'apparition de ladite chute de pression. La quantité et la nature du liquide de la soupape manométrique dépendent de la pression différentielle à laquelle le tube de dérivation doit s'ouvrir à l'atmosphère. Chaque extrémité du canal de la soupape manométrique contenant le liquide se termine par une chambre agrandie dans laquelle débouche une extrém -ouverte correspondantesdu tube de dérivation. La capacité de chaque chambre doit être suffisante pour lui permettre de contenir la totalité du liquide sans obturer les extrémités ouvertes du tube de dérivation, quelle que soit l'orientation de la soupape- manométrique. Lorsqu'il ne s'agit que de pomper des mélanges de gaz et d'air, la soupape manométrique enregistre la faible perte de pression atteignant le raccord du tube de dérivation, mais ce dernier reste obturé par le liquide Si de l'eau pénètre dans la sonde, ce qui entraîne un accroissement de la perte de pression au-dela d'une valeur prédéterminée (par exemple 30millibars),le liquide de la soupape manométrique est refoulé dans la chambre la plus proche du conduit d'écoulement de l'é- chantillon, ce qui permet à l'air de s'écouler par le canal de la soupape dans le conduit d'échantillon, empêchant ainsi toute poursuite de l'écoulement de-la sonde vers l'instrument. Les deux chambres contiennent de préférence une plaque -déflectrice empêchant le liquide d'être entraîné dans les conduits de branchement. En utilisation normale, le manomètre est monté en position debout dans le boitier du détecteur de gaz. Son liquide revient automatiquement dans le canal, de manière à obturer le tube de dérivation dès que la pression différentielle régnant dans le conduit d'écoulement est ramenée à une valeur acceptable. Quel que soit le type de dispositif de protection utilisé dans le détecteur de gaz selon l'invention, l'action de ce détecteur est telle que des indications erronées apparaissent sur son tableau indicateur lorsque la soupape est sollicitée. Par conséquent, il est souhaitable d'utiliser un élément indiquant que la soupape est en action pour avertir l'utilisateur de l'instrument du caractère erroné de ces indications. Par exemple, dans le cas de soupapes fermant le conduit d'échantillon, la fermeture de la soupape peut provoquer la commutation d'un circuit électronique qui déclenche un voyant d'alarme, par exemple le clignotement d'une diode électroluminescente montée de manière bien visible sur le tableau de l'instrument. De même, la présence du liquide du manomètre dans la chambre à basse pression de ce manomètre (ou l'absence du liquide du manomètre) peut être détectée à l'aide d'un jeu de contacts électriques monté dans la paroi du manomètre ou à l'aide de plaques capacitives montées sur le manomètre luimême. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels - la figure 1 est une vue en plan du détecteur de gaz selon l'invention; - la figure 2 est une coupe partielle suivant la ligne II-II de la figure 1; - la figure 3 est une coupe schématique partielle d'une soupape à diaphragme constituant une première forme de réalisation d'un dispositif destiné à fermer leconduit d'écoulement de l'échantillon dans la sonde du détecteur, une soupape de décharge permettant d'éliminer tout vide partiel apparaissant dans le conduit d'écoulement; et - les figures 4 et 5 sont des coupes transversales partielles et schématiques, dans des plans perpendiculaires entre eux, d'une soupape de dérivation à manomètre à liquide constituant une seconde forme de réalisation du dispositif destiné à fermer le conduit d'écoulement de l'échantillon dans la sonde du détecteur selon l'invention. Les figures 1 et 2 représentent le détecteur portatif selon l'invention qui comprend un boîtier métallique contenant les instruments et comportant un corps 1 dont la partie supé rieure ouverte peut être fermée par un couvercle amovible 2 qui présente une fenêtre 3 permettant à un opérateur de lire la concentration d'un gaz dn fonction de la déviation de l'aiguille 4 d'un ampèremètre 5 d'indication par rapport à une plaque portant une échelle convenablement graduée. Le fond de la boîte 1 comporte un couvercle détachable 6 permettant d'accéder à un compartiment dans lequel se trouvent des piles 7 d'alimentation en énergie électrique. Les différentes pièces du boîtier 'métallique sont de préférence revêtues d'une matière plastique. Un sélecteur 8 à plusieurs positions "arrêt/contrôle piles/ calibre" et un bouton 9 de mise à zéro de l'aiguille sont convenablement montés, ainsi que l'ampèremètre 5, sur un châssis 11 fixé au couvercle 2. Un disque 12 d'affichage, fixé sur l'axe du sélecteur 8 porte des légendes représentatives du calibre particulier de détection ou de la position de contrôle des piles dans laquelle est placée le-sélecteur. Ces légendes apparaissent selectivement dans des ouvertures 13 de la plaque graduée. Une plaquette 14 à circuit imprimé, portant certains des composants électriques (non représentés) d'un circuit et un conduit d'écoulement (représenté généralement en 15) de l'échantillon aspiré de l'atmosphère et devant être soumis à une mesure, est montée dans le boîtier à laide d'organes convenables. Cette plaquette peut être montée, par exempler sur le châssis 11 à l'aided1or- ganes convenables représentés schématiquement en 16. Une poire 17 d'aspiration en caoutchouc et une sonde 18 de prise d'échantillon sont reliées, pendant l'utilisation de l'instrument, aux extrémités correspondantes du conduit 15 à l'aide de tuyaux souples et amovibles 21 et 22, respectivement. Le tuyau souple 22, qui mesure environ 2 m de lon gueur, est réalisé de préférence dans une matière n'absorbant aucun des composants des gaz à détecter, et la sonde 18 de prise d'échantillon est constituée, par exemple,d'un tube de 0,5 m de longueur et de 5 mm de diamètre intérieur, obturé à son extrémité extérieure et présentant plusieurs trous radiaux espacés de 10 à 15 cm de l'extrémité obturée. Le tube de la sonde est réalisé dans une matière convenable ne produisant pas d'étincelles en cours d'utilisation. La poire 21 d'aspiration est de préférence conçue de manière qu'elle ne puisse être reliée à l'instrument que d'une façon convenable, c'est-à-dire de manière qu'elle ne puisse être montée à la place du tube de prise d'échantillon. Le boîtier de l'instrument peut comporter une poignée 23 de transport (représentée seulement en partie) et il peut être placé dans une housse de cuir rembourrée (non représentée), présentant des ouvertures convenables qui permettent de voir les graduations de l'ampèremètre et d'accéder aux boutons du sélecteur et des organes 8 et 9 de commande, respectivement. En général, le circuit d'écoulement de l'échantillon aspire comporte, à partir de la sonde 18, un dispositif 24 de retenue de l'eau, un filtre 25 , un capteur 26 à conductibilité thermique, destiné à la détection de la présence de gaz dans l1air, à un taux de O à 100 %,et un capteur catalytique 27 destiné à la détection de O à 100 %, ainsi que de O à 10 %, de la limite inférieure d'explosion du gaz dans l'air (L.E.L) ces éléments étant montés dn série. Comme représenté également sur la figure 3, les ori fices d'entrée et de sortie 71 et 72 d'une soupape 24a à diaphragme, constituant une première forme de réalisation du dispositif de retenue de l'eau, sont reliés au circuit 15 d'écoulement (représenté en traits mixtes) et, de préférence, en amict du filtre 25 placé dans le conduit 22 de la sonde de prise d'échantillon. Un diaphragme flexible 73 est monté, à l'aide d'une bague 74 de bridage, sur un siège 75 et il forme un obturateur pour un compartiment 76 qui fait communiquer la sonde 18 avec la poire ou la pompe 17 d'aspiration.Le diaphragme 73 est normalement espacé du siège 75 (comme représenté) afin de permettre un écoulement libre d'un échantillon aspiré. I1 est cependant conçu de manière à pouvoir fléchir et à porter contre f siège 75 et à fermer l'orifice 72 lorsqu'une chute de pression apparait dans la chambre 76. La flexion du diaghragme 73 contre le siège est utilisée pour couper un faisceau de lumière provenant d'une source 77 et dirigé vers une diode 78 de détection de lumière qui peut être montée de manière à produire un signal faisant apparaître une indication d'alarme sur le tableau de l'instrument pour avertir de la présence d'eau dans la sonde de la prise d'échantillon, d'une manière bien connue. Une soupape 79 de décharge, d'un type simple commandé à la main, peut être montée en série avec la soupape 24a à diaphragme afin d'éliminer le vide partiel établi dans la chambre 76 et de permettre ainsi au diaphragme flexible de revenir de sa position d'appui sur le siège: Les figures 4 et 5 représentent une seconde forme de réalisation de soupape, destinée à faire communiquer avec le conduit 15 d'écoulement un conduit de dérivation qui est normalement fermé. Ce dispositif comprend une soupape manométrique 24b à mercure, montée sur un conduit 81 qui est branché sur le conduit 22 de la sonde de prise d'échantillon et qui aboutit à l'atmosphère. La soupape est placée à l'intérieur de l'instrument en position droite (comme représenté), de manière qu'une certaine quantité 82 de mercure repose normalement sur la base relativement étroite d'un canal 83 de forme en U. Cependant, lorsque de l'eau est "élevée' dans le conduit 22 de prise d'échantillon et fait ainsi apparaitre un vide partiel dans une partie agrandie 84 du canal 83, le mercure est "aspiré dans la partie agrandie 84, ce qui met le conduit de prise d'échantillon à l'atmosphère. Le canal 83 comporte une autre partie agrandie 85. Les capacités des parties agrandies 84 et 85 sont suffisantes pour leur permettre de contenir la totalité du mercure sans obturer les extrémités ouvertes 86 et 87 du conduit 81 de dérivation, lesdites extrémités faisant saillie dans les parties agrandies correspondantes. Des fils 88 et 89 conducteurs du courant électrique traversent hermétiquement les parois du corps de la soupape (qui est réalisé en matière isolante) de manière à former des contacts d'un circuit électrique (non représenté) fermé par la présence du mercure et s'ouvrant lorsque ce même mercure est éloigné, sous l'effet d'un vide partiel, de la zone comprise entre les contacts. Cette interruption du circuit électrique constitue un signal simple permettant de fournir de manière bien connue à un opérateur une indication d'alarme l'avertissant de la présence d'eau dans le tube de prise d'échantillon. il est possible de donner à toute soupape une forme peu volumineuse convenable, lui permettant de se loger aisément dans le boîtier du détecteur de gaz selon l'invention, sans nécessiter de fréquents remplacements. I1 va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au détecteur décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Détecteur portatif de gaz, comportant un dispositif destiné à aspirer un échantillon d'atmosphère à examiner au moyen d'un conduit d'écoulement passant dans le détecteur à proximité d'un dispositif sensible au gaz, le détecteur, qui comporte également un dispositif de retenue de liteau associé au conduit d'écoulement, étant caractérisé en ce que ledit dispositif de retenue de l'eau comporte une soupape qui est montée de manière que, sous l'effet d'une chute de pression apparaissant dans le conduit d'écoulement, à l'intérieur de l'instrument, lorsque de l'eau est aspirée accidentellement, dans la sonde avec un échantillon, elle interrompe l'écoulement dudit échantillon contenant de l'eau dans le conduit de l'instrument. 2. Détecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la soupape destinée à interrompre l'écoulement de l'échantillon contenant de l'eau dans le conduit est une soupape à diaphragme flexible, montée dans le conduit d'écoulement, le diaphragme flexible étant normalement espacé d'un siège afin de permettre l'écoulement d'un échantillon aspiré, ce diaphragme étant cependant monté de manière à pouvoir se déplacer et à porter hermétiquement contre le siège lors de l'apparition de chute de pression, afin de fermer le conduit d'écoulement. 3. Détecteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que la soupape à diaphragme est montée dans le conduit d'écoulement, en amont de l'instrument. 4. Détecteur selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce qu'il comporte une soupape de décharge, pouvant être actionnee àîa main et montée dans le conduit d'écoulement, cette soupape, lorsqu'elle est actionnée à la main, permettant au diaphragme flexible d'être relâché et d'ouvrir la soupape dont il fait partie. 5. Détecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la soupape destinée à interrompre l'écoulement dans le conduit d'un échantillon contenant de l'eau comprend un conduit de dérivation qui fait communiquer le conduit d'écoulement avec l'atmosphère par l'intermédiaire d'une soupape maeométrique~à liquide dont le liquide ferme normalement le conduit de dérivation par rapport à l'atmosphère, ce liquide pouvant être déplacé vers une partie agrandie du canal de la soupape manométrique lors de l'apparition d'une chute de pression, afin de mettre le conduit d'écoulement à l'atmosphère. 6. Détecteur selon la revendication 5, caractérisé en ce que le conduit de dérivation et la soupape manométrique associée sont reliés au conduit d'écoulement, enanont de l'instrument, chaque extrémité du canal de la soupape manométrique qui contient ledit liquide aboutissant à une chambre agrandie dans laquelle débouche une extrémité ouverte correspondante du conduit de dérivation, chaque chambre ayant une capacité suffisante pour contenir la totalité du liquide de la soupape manométrique sans obturer les extrémités ouvertes du conduit de dérivation. 7. Détecteur selon la revendication 6, caractérisé en ce que les deux chambres contiennent une plaque déflectrice empêchant le liquide d'être entraîné dans les extrémités ouvertes du conduit de dérivation. 8. Détecteur selon l'une quelconque des revendica t ions 5 à 7, caractérisé en ce que la soupape manométrique est montée en position droite dans le boitier du détecteur, de manière que les liquides de cette soupape reviennent automatiquement dans ledit canal pour obturer le conduit de dérivation dès que la pression différentielle dans le conduit d'écoulement est ramenée à une valeur- acceptable. 9. Détecteur selon l'une quelconque des revendications 1, 2, 3 , 5, 6 et 7, caractérisé en ce qu'il comporte un élément monté sur un tableau d'indication, qui fait partie de ce détecteur, et destiné à indiquer la mise en action de ladite soupape.