Brevet FR2478814A1 — publié le 19810925

La présente invention concerne une cellule pour analyseurs opti- ques de base, et notamment pour analyseurs de gaz à infrarouge, constituée par un boîtier métallique à deux faces frontales et un axe longitudinal, et deux chambres parallèles audit axe, munies de parois réfléchissant le rayonnement, séparées par une cloison et dont l'une contient le gaz analysé et l'autre un gaz de référence, les faces frontales de ces chambres étant obturées par des fenêtres du groupe des fluorures de calcium ou de baryum, transparentes au rayon- nement et reliées chacune par un verre de soudure à un cadre intermé- diaire, lui-même relié au boîtier. La demande de brevet de la République fédérale d'Allemagne publiée sous le n0 27 20 636 décrit une telle cuvette, montée dans un détecteur pneumatique de rayonnement à infrarouge. La liaison entre le boîtier de la cellule et les fenêtres transparentes au rayonnement n'est toutefois pas décrite. On voit simplement que la fenêtre trans- parente au rayonnement du détecteur, qui comprend un microcapteur d'écoulement, est reliée avec étanchéité au vice à une coupelle à paroi mince en métal précieux, au moyen d'un verre de soudure spécial. La production de la cellule connue et utilisée en pratique s'ef- 6 fectue comme suit: les fenêtres transparentes au rayonnement sont d'abord reliées à un cadre intermédiaire en argent, au moyen d'un verre de soudure. Les fenêtres ainsi préparées sont ensuite reliées au bol- tier de la cellule, au moyen d'une brasure tendre et d'un flux. Le point de fusion de la brasure est d'environ 200 0C. Dans ce mode de brasage, le flux risque de pénétrer dans la zone des parois de la cellule réfléchissant le rayonnement, d'attaquer ces parois et de rendre ainsi la cellule inutilisable. La réflexion requise du rayonne- ment par les parois est généralement obtenue par un revêtement d'or à poli spéculaire. De telles liaisons verre de soudure-brasure métallique ne sont évidemment pas utilisables aux températures supérieures à 'C environ. Il est par ailleurs connu d'utiliser une colle synthétique pour relier les fenêtres transparentes au rayonnement au boîtier de la cellule. De telles colles sont certes utilisables jusqu'à une tempé- rature d'environ 250 0C ou légèrement supérieure, mais aucune ne 2478 8 1 4 présente une imperméabilité suffisante à la vapeur d'eau. La pénétra- tion de vapeur d'eau doit toutefois absolument être interdite dans la chambre de référence. Des produits absorbants spéciaux sont jus- qu'à présent utilisés dans ce but, mais leur action diminue quand la température augmente, par suite d'une désorption croissante. L'invention vise ' améliorer les cellules connues, de façon à permettre leur utilisation à une température permanente maximale de 300 C. De telles températures apparaissent lors de la mesure de gaz chauds à 250 OC par exemple. La source contenue dans l'analyseur de gaz peut en effet produire une élévation de température de la cellule de 50 , c'est-à-dire la porter à 300 OC: Selon une caractéristique essentielle de l'invention a) le cadre intermédiaire présente une section en U et est réalisé dans un métal du groupe or, argent et aluminium; et b) le cadre intermédiaire est relié d'une part à la fenêtre et d'autre part au bottier par un verre de soudure, avec étanchéité au gaz. En simplifiant, le principe de l'invention consiste à remplacer la liaison fenêtre-verre de soudure-cadre intermédiaire-brasure tendre- boîtier de la cellule par la liaison fenêtre-verre de soudure-cadre intermédiaire-verre de soudure-boîtier de la cellule. La suppression de la brasure tendre et l'utilisation désormais exclusive de verres de soudure pour l'assemblage avec le cadre intermédiaire de section en U assurent une résistance thermique jusqu'à 350 C environ pendant l'essai d'endurance. Le verre de soudure est imperméable à la vapeur d'eau et ne provoque aussi aucune corrosion de couches de métal pré- cieux réfléchissant le rayonnement (or). Un peu de verre de soudure s'écoulant sur le métal précieux n'affecte pas la couche réfléchissante; par suite de sa viscosité supérieure à même température, le verre dle soudure ne tend en outre pas à mouiller la couche réfléchissante de façon importante. Le rebut de fabrication est ainsi notablement réduit. Des verres de soudure ayant un coefficient de dilatation compris entre 110 et 150.10 /K se sont révélés être particulièrement avanta- geux. De tels verres de soudure sont commercialisés, avec indication 24 78 8 1 4 de leur coefficient de dilatation. Cette indication univoque permet à l'homme de l'art de trouver un verre de soudure approprié. La société Schott & Gen. de Mayence commercialise sous le n0 8472 un verre de soudure se prêtant particulièrement bien à l'utilisant dans le cadre de la présente invention. La possibilité d'utiliser aussi un verre de soudure au point de jonction entre le cadre intermédiaire et le boîtier de la cellule est surprenante dans la mesure o ce boîtier est réalisé en acier fin ou en aluminium et présente une épaisseur de paroi notable, soit 2 mm, et un coefficient de dilatation de 160,10 /K ou 240.10 /K. Les métaux utilisables pour le cadré intermédiaire sont l'or, l'aluminium et surtout l'argent. Ces métaux couvrent visiblement les différences de dilatation thermique des pièces. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description détaillée ci-dessous d'un exemple de réalisation et du dessin annexé sur lequel: la figure 1 est l'élévation latérale, avec coupe verticale partielle, d'une cellule; et la figure 2 représente un détail agrandi de la figure 1. La figure 1 représente une cellule 1, constituée par un boîtier métallique 2 comportant deux faces frontales 3 et 4. Le boîtier pré- sente un axe longitudinal 5 et deux chambres 6 et 7, parallèles audit axe et formées dans le boîtier par une cloison diamétrale plane 8. La section des chambres est ainsi un segment de cercle. La chambre 6 contient un gaz analysé, ou permet sa circulation, tandis que la chambre 7 est prévue pour contenir un gaz de référence, en vue de la production d'un signal de référence. Les chambres sont munies de parois réfléchissant le rayonnement, à l'aide d'un revêtement d'or 9 repré- senté par les droites en points et tirets. Les chambres sont munies de tubulures 10 pour le changement de gaz. Les deux faces frontales 3 et 4 des chambres sont obturées par des fenêtres 11 et 12 transparentes au rayonnement, réalisées en fluorure de calcium ou de baryum et présentant en plan la forme d'un segment de cercle, semblable à la section de la chambre, mais plus grand. Les fenêtres 11 et 12 sont d'abord reliées chacune, au moyen d'un verre 24788i 4 de soudure 13, à un cadre intermédiaire 14, de section en U et dont le contour coîncide avec celui de la fenêtre 11 ou 12. Le cadre intermé- diaire 14 est relié au boîtier 2 avec étanchéité au gaz au moyen d'un verre de soudure 15. La figure 1 montre qu'un cadre intermédiaire 14 est affecté à chacune des fenêtres 11 et 12, les cordes parallèles des deux bâtis intermédiaires symétriques étant reliées à la cloison 8 du boîtier 2 par le verre de soudure. Des difficultés d'étanchéité entre les côtés mesure et référence sont ainsi évitées. La disposition représentée à la partie supérieure de la figure 1 se répète symétriquement à la partie inférieure. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art au principe et aux dispositifs qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs, sans sortir du cadre de l'invention. 24 7 88 t Revendications 1. Cellule pour analyseurs optiques de gaz, et notamment pour ana- lyseurs de gaz à infrarouge, constituée par un boîtier métallique à deux faces frontales et un axe longitudinal, et deux chambres paral- lêles audit axe, munies de parois réfléchissant le rayonnement, séparées par une cloison et dont l'une contient le gaz analysé et l'autre un gaz de référence, les faces frontales de ces chambres étant obturées par des fenêtres du groupe des fluorures de calcium ou dé baryum, transparentes au rayonnement et reliées chacune par un verre de soudure à un cadre intermédiaire, lui-même relié au boîtier, ladite cellule étant caractérisée en ce que: a) le cadre intermédiaire (14) présente une section en U et est réalisé dans un métal du groupe or, argent et aluminium, et b) le cadre intermédiaire (14) est relié d'une part à la fenêtre (11, 12) et d'autre part au boîtier (2) par un verre de soudure, avec étanchéité au gaz. 2. Cellule selon revendication 1, caractérisée en ce que le coef- ficient de dilatation du verre de soudure (13) est compris entre 110 et 150.10 /K.