Brevet FR2479467A1 — publié le 19811002

La présente invention concerne un appareil fonctionnant en réponse à une substance modifiant la transnmission de la lumière contenue dans un fluide telle nue, par exemple, un brouillard d'huile dans une atmosphère. Un mode de réalisation de l'invention que l'on d4crira ci-après est un détecteur servant à détecter un huouOd'hdle degraissage d'une concentration excessive qui se produit au cours du fonctionnement d'appareils et machines tournantes et, en particulier, à détecter de tels brouillards dans les carters de moteurs à combustion interne et, notamment, de moteurs diesels. La formation d'un brouillard d'huile d'une importance excessive neut constituer un risque d'explosion et il est, à l'évi- dence, avantageux cde pouvoir détecter à un stade précoce de telles formations de brouillards d'huile. La formation d'un brouillard d'huile d'une importance excessive dans les carters-moteurs peut se produire par suite d'une sur- chquffe ou de l'usure de pièces mécaniques, et des moyens pour détecter de telles formations de brouillards d'huile 2C d'une importance excessive permettent de prendre des me- sures préventives précoces afin d'empêcher que d'autres dommages soient produits. Cependant, l'invention est également applica- ble à la détection d'autres substances qui modifient la transmission de la lumière et à la détection de brouil- lards d'une manière générale, par exemple à la détection de brouillards de vapeur dans les installations de clima- tisation, de réfrigération et de refroidissement à gaz. La détection de brouillards incolores est possible, par exem- ple en faisant Dasser le brouillard sur un produit chimique qui réagit pour colorer le brouillard. En. outre, on peut mesurer les densités de gaz d'échappement de moteurs à combustion interne. On connait déjà des dispositifs o des échan- tillons de fluide sont prélevés séquentiellement en utili- sant un robinet distributeur rotatif mécanique, et la présence de substances modifiant la transmission de la lumière dans chaque échantillon est alors détectée photoélectriauement. De tels dispositifs sont lents et encombrants. L'un des buts de la présente invention est de réaliser un appareil perfectionné fonctionnant en ré- pdnse à des substances modifiant la transmission de la lumière, contenues dans un fluide. Plus précisément, un but de la présente in- vention est de réaliser un tel appareil capable de fonc- tionner à grande vitesse de façon à permettre de pré- lever et de mesurer individuellement un certain nombre d'éc_ntillons nendant la durée totale d'un cycle très court. Conformémert à la présente invention, il est prévu un arpareil pour détecter une substance modifiant le transmission de la lumière et contenue dans un fluide, comprenant une série de robinets comm ndés par solénorde comportant chacun un conduit d'arrivée, un conduit de sortie, un conduit de contournement, une bobine de solénoïde et un obturateur qui peut être déplacé par la bobine de solénoïde entre une position fermne, dans laquelle il interrompt la communication en- tre le conduit d'arrivée du robinet et le conduit de sortie du robinet mais raccorde le conduit d'arrivée du robinet au conduit de contournement, et une position ouverte, dans laquelle il raccorde le conduit d'arrivée du robinet au conduit de sortie du robinet et interrompt la communication entre le conduit d'arrivée du robinet et le conduit de contournement. L'aopareil comporte égale- ment une chambre de mesure commune, à laquelle tous les conduits de sortie de robinet sont raccordés, des mo- yens appliquant une aspiration à la chambre de mesure et à tous les conduits de contournement de telle sorte que l'asuiration aoppliquae par les conduits de contourne- mest aux conduits d'arrivée de tous les robinets dont les obturateurs sont dans la position fermée aspire du fluide dans clacun de ces conduits d'arrivée de façon à les rem- ulir et nie l'aspiration appliquée par l'intermédiaire de la chambre de rmesure au conduit d'arrivée de chaque robinet dont l'obturateur est dans la position ouverte aspire un échantillon de fluide à partir de ce conduit d'arriv4e de robinet dans la chambre de mesure. L'ap- pareil comporte enfin des moyens de détection photo- électriques disposés dans la chambre de mesure pour dé- tecter photoélectricquement une substance modifiant la transmission de la lumière dans chaque échantillon fluide. On décrira maintenant, uniquement à titre d'exemple, un appareil de détection de brouillard d'huile mettant en oeuvre l'invention en se référant aux des- sins schématiques annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue de côté de l'appareil, partiellement en coupe pour montrer la construction in- terne; - la figure 2 est une vue en coupe suivant la ligne II-II de la figure I; et - la figure 3 est un schéma-bloc du circuit électrique de l'appareil. Comme représenté sur la figure 1, l'appareil comprend un carter 5 qui renferme trois chambres, une chambre de mesure 6, une chambre de diffusion 7 et une chambre de contournement 8 (voir la figure 2). Chacune de ces chambres s'étend entre deux parois d'extrémité et 11 qui ont été représentées sur la figure 1, sur laquelle on a représenté en coupe une partie du carter 5. Chaque paroi d'extrémité 10, 11 comporte une fenêtre à partir de laquelle s'étend vers l'intérieur un prolon- gement cylindrique à extrémités ouvertes, respectivement 12, 13. Dans chaque fenêtre est montée une lentille, respectivement 14, 16. Les lentilles 14, 16 débouchent dans les extrémités opposées de la chambre de mesure mais elles ne débouchent pas dans la chambre de con- tournement 8. La chambre de diffusion 7 débouche dans la chambre de mesure 6 par deux orifices 17. Entre la cloison de séparation 10 et l'extrémité du carter 5 est formé un espace dans lequel une cellule photoélectrique 18 est montée en aligne- ment avec la lentille 14. A l'extrémité opposée du carter 5 et entre la paroi d'extrémité du carter et la cloison de séparation 11 est montée une lampe 20 qui peut être éclairée électriquement et qui est alignée avec la lentille 16. Un ensemble distributeur 22 est monté sur le carter 5. L'ensemble distributeur 22 est consti- tué de dix (dans cet exemple) robinets 22A à 22J com- mandés par solénoïde. Le robinet 22E a été représenté de.manière détaillée sur la figure 2. Comme représenté, le robinet 22E comporte un orifice ou conduit d'arrivée 24E qui débouche dans une chambre de robinet 26E formée dans un corps de ro-- binet 28E. Un obturateur ou piston 30E est monté dans la chambre de robinet 26E et peut coulisser entre la posi- tion désignée par la référence X et la position dési- gnée par la référence Y. Le piston 30E ebst raccordé à une tige 32E de commande de robinet qui peut être soulevée et abaissée électromagnétiquement par une bobine de solénoïde 34E de façon à déplacer le piston entre les positions X et Y. La chambre de robinet 26E débouche dans la chambre de diffusion 7. A son extrémité opposée, elle est reliée par un conduit 36E à la chambre de contourne- ment 8. Tous les autres robinets à solénoïde sont construits de la même manière que le robinet à solé- noIde 22E représenté sur la figure 2. La figure 2 montre également comment la chambre de mesure 6 est reliée par une ouverture 40, relativement grande, à un appareil de ventilation 42 et à un orifice d'évacuation 44. La chambre de contour- nement 8 est également reliée à l'appareil de ventila- tion 42 et à l'évacuation 44 par un conduit 46. Une aspiration est appliquée à la chambre de mesure 6 et à la chambre de contournement 8, res- pectivement par l'intermédiaire de l'ouverture 40 et par l'intermédiaire du conduit 46, au moyen d'un ventila- teur (non représenté) incorporé à l'appareil de ventila- tion 42. En service, les conduits d'arrivée 24 de tous les robinets à solénoïde sont reliés à différentes par- ties du moteur à combustion interne qui est contrôlé. Dans d'autres applications, ils pourraient être reliés, par exemple, à diverses parties d'une zone dont on con- trôle la contamination, ou à différents moteurs à combus- tion interne. Lorsque tous les robinets à solénoïde sont dans la position fermée représentée sur la figure 2, c'est- à-dire que leur piston 30 est dans la position X, l'atmosphère est aspirée par le conduit d'arrivée 24 dans chaque robinet par l'aspiration appliquée par l'appareil de ventilation 42, par l'intermédiaire de la chambre de contournement 8. Grâce à ce moyen, par consé- quent, chaque conduit d'arrivée 24, chaque chambre 26 de robinet et chaque conduit 36, est complètement rempli de l'atmosphère provenant de la zone qui est contrôlée, Les robinets à solénoïde sont ensuite ouverts successivement, c'est-à-dire que chaque solénoïde est momentanément excité électriquement de façon à soulever son piston jusqu'à la position Y, le piston étant ensuite abaissé jusqu'à la position X pour fermer le ro- binet, avant que le robinet suivant ne soit ouvert. Lors- qu'un robinet est ouvert, il relie son conduit d'arrivée 24 à la chambre de mesure 6 par l'intermédiaire de la chambre de diffusion 7 et des orifices 17, et un échan- tillon de l'atmosphère est ainsi aspiré, par l'intermé- diaire de la chambre de diffusion 7, dans la chambre de mesure 6 par l'aspiration de l'appareil de ventilation 42, la direction d'écoulement étant représentée par la flèche A sur la figure 1. Pendant que l'échantillon traverse la chambre de mesure, il franchit le faisceau de lumière allant de la-lampe 20 jusqu'à la cellule pho- toélectrique 18. Si l'échantillon contient un brouil- lard d'huile (ou autre substance modifiant la transmis- sion de la lumière, et qui doit être contrôlée) la quan- tité de lumière qui frappe la cellule photoélectrique 18 est réduite et il se produit une modification consécutive du signal de sortie de la cellule photoélectrique. Ce signal peut être enregistré ou affiché et un signal de sortie d'avertissement peut être produit si le change- ment du signal de sortie de la cellule photoélectrique indique un niveau dangereux de contamination. Les robinets à solénoïde peuvent être ouverts dans un ordre quelconque et non nécessairement dans l'ordre 22A, 22B-, 22C,... 22J. Il est également pos- sible d'ouvrir ensemble tous les robinets à solénoïde (ou seulement certains d'entre eux) de façon à mesurer la contamination moyenne présente dans un groupe de zones. Un perfectionnement de ce mode opératoire consiste à actionner les robinets dans un ordre de succession qui est tel que le niveau de contamination (éventuel) de chaque échantillon est comparé au niveau moyen de contamination présent dans tous les échantillons (ou dans certains d'en- tre eux)0 Les prolongemeits cylindriques 129 13 contribuen"t à Clpchp r le brouillard de se déposer sur les lentilles 14, 16o La figure 5 repreésente le circuit éleotriî que de l'appareil sous forme d'un schéma- bloc. Comrme representé, le circuit comprend une unité de commande centrale 100 qui comporte dîi lignes de sortie 102 connectées respectivemenit aux robinets à solénoïde 22A à 22J afin de les ouvfrir conformémernt ià un ordre de succession prédéteriny-.o Le signal de sortie électrique de la cellule photoélectrique 18 est transmis sur une ligne 104 et appliqué à une unité d'entrée 106 par l'intermédiaire d'un amplificateur 108o L'unité d'entrée 106 est commandée par l'intermédiaire dtune ligne 107 par l'unité de commande centrale 100 et elle peut transmettre le signal de sortie de l'amplificateur 108 soit à une mémoire 110, par l'intermédiaire d'une ligne 1129 soit à un comparateur 114, par l'intermé- diaire d'une ligne 116. L'unité de commande centrale 110 peut, à l'aide d'une ligne 118, lire la mémoire 110 et applis quer le signal mis en mémoire à la seconde entrée du com- parateur 114, sur une ligne 120. Si l'appareil fonctionne dans le mode suivant lequel il compare le niveau de contamination de l'échan- tillon admis par chaque robinet à solénoïde à la moyenne de tous les échantillons, l'unité de traitement centrale met tout d'abord sous tension toutes les lignes 102 de façon à ouvrir tous les robinets à solénoïde. La cellule photoélectrique 18 produit, par conséquent, un signal de sortie électrique fonction du niveau moyen de contamination et l'unité 100 excite la ligne 107 de façon à provoquer la transmission par l'unité d'entrée 106 de ce signal électrique à la memoire 110. L'unité de commande centrale 100 ferme en- suite tous les robinets à solénoide puis les ouvre séquen- tiellement, un à un. Lorsque chaque robinet est action- né, l'unité 100 excite la ligne 107 pour provoquer la transmission par l'unité d'entrée 106 du signal électri- que résultant produit par la cellule photoélectrique 18 au comparateur 114. En même temps, l'unité 100 excite la ligne 118 pour lire, dans la mémoire 110, le signal de niveau moyen précédemment mis en mémoire et appliquer ce signal à la seconde entrée du comparateur 114. Si le comparateur indique que le niveau de contamination dépasse une valeur prédéterminée sur la base du niveau mo- yen de contamination, il produit un signal de sortie d'a- vertissement appliqué à un dispositif d'affichage ou autre dispositif de sortie 122. Dans un autre mode de mise en oeuvre, l'ap- pareil peut être agencé de telle sorte que l'un des ro- binets à solénoïde a son conduit d'arrivée 24 raccordé non à une zone dont la contamination doit être contrôlée, mais à une source d'air pur non contaminé. Les autres robinets à solénoïde peuvent être ensuite ouverts séquentiellement et le niveau (éventuel) de contamination détecté par la cellule photoélectrique 18 en réponse à l'échantillon admis Dar chaque robinet ouvert peut être comparé au niveau en l'absence de contamination,* précédemment mis en mémoire. Un signal d'avertissement est alors donné si le niveau de contamination d'un échantillon particulier dépasse un niveau prédéterminé sur la base du niveau en l'absence de contamination. Dans ce mode de mise en oeuvre, l'unité excite tout d'abord la ligne 102 appropriée de fa- çon à ouvrir le robinet à solénoïde approprié pour re- cevoir l'atmosphère pure, et-au moyen de la ligne 107 l'unité 100 envoie le signal électrique résultant dans la mémoire 110. Ensuite, l'unité 100 ferme ce robinet à solénoïde et ouvre les autres séquentiellement, un à un. De la manière décrit ci-dessus, l'unité 100 provoque alors la comparaison de chaque signal de sortie de la cellule photoélectrique au signal mis en mémoire afin de produire un signal de sortie d'avertissement lorsque la contamination dépasse le niveau prédéterminé. Si l'appareil ne fonctionne dans aucun de ces modes, mais est agencé pour comparer simplement le niveau de chaque signal de sortie de la cellule photoélectrique à un niveau fixe, la mémoire 110 est alors remplacée par des moyens pour produire un signal représentant ce niveau fixe (par exemple, un réseau di- viseur de tension réglable), et ce signal est appliqué à la seconde entrée du comparateur 114 pour être compa- ré à chacun des signaux de sortie de la cellule photo- électrique qui sont produits lorsque les robinets à solénoïde sont successivement ouverts. L'appareil décrit est avantageux du fait que les robinets à solénoïde peuvent être construits de façon à être à action très rapide, bien plus rapide que ne neuvent l'être d'autres types de robinets purement mécaniques, tels que les robinets distribu- teurs rotatifs ou analogues, dans lesquels est utilisé un conduit de sortie commun qui est successivement déplacé en rotation pour être mis en communication avec les conduits d'arrivée individuels. L'appareil est capable de faire le meilleur usage de la nature à action rapide des robinets à solénoïde, du fait de son emploi de la chambre de contournement et de l'agencement des ro- binets qui sont tels que chaque robinet et son conduit d'arrivée sont maintenus complètement remplis de l'at- mosphère à analyser même lorsque le robinet n'est pas ouvert. Ceci signifie que l'échantillon d'atmosphère est presqu'intantanément dévié dans la chambre de mesure 6 lorsque le robinet est ouvert, et qu'une mesure pres- qu'instantanée peut être effectuée. Si, par exemple, il n'était pas prévu de chambre de contournement 8 et si cha- que piston 30 de robinet était simplement agencé de façon à ouvrir et fermer le raccordement entre le conduit d'arrivée 24 et la chambre de mesure 26, il se produirait alors un retard (après ouverture du robinet) avant que l'aspiration dans l'appareil de ventilation 42 soit capable d'aspirer un échantillon de l'atmosphère dans le conduit d'arrivée 24 et dans la chambre de mesure 6 en provenance de la zone qui est contrôlée. L'agencement décrit assure que tous les conduits d'arrivée sont con- tinuellement remplis de ltatmosphère provenant des zones qui sont contrôlées. il REVENDICATIONS 1. Appareil pour détecter une substance modi- fiant la transmission de la lumière contenue dans un fluide comprenant une série de robinets (22) commandés par solé- noîde, comportant chacun un conduit d'arrivée (24), un con- duit de sortie et un obturateur (30) qui peut être déplacé par une bobine (34) de solénoide entre une position fermée, dans laquelle il interrompt la communication entre le con- duit d'arrivée (24) du robinet et le conduit de sortie du robinet et une position ouverte dans laquelle il raccorde le conduit d'arrivée (24) du robinet au conduit de sortie du robinet, une chambre de mesure commune (6) à laquelle tous les conduits de sortie des robinets sont raccordés; et un dispositif (189 20) disposé dans la chambre de mesure (6) pour détecter photoélectriquement la substance modi- fiant la transmission de la lumière contenue dans le flui- de lorsque ce dernier est contenu dans la chambre de mesu- re; cet appareil étant caractérisé en ce qu'il comporte une source d'aspiration (42) raccordée à la chambre de me- sure (6) pour aspirer un échantillon de fluide dans la chambre de mesure (6) en provenance du conduit d'arrivée (24) de chaque robinet (22) dont l'obturateur (30) est dans la position ouverte, et en ce qué chaque robinet (22) comporte un conduit de contournement respectif (36) qui relie le conduit d'arrivée (24) du robinet à la source d'as piration (42) lorsque son obturateur (30) est dans la posi- tion fermée et maintient, de ce fait, le conduit d'arrivée (24) continuellement rempli par le fluide. 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de détection photoélectrique com- prend une source de lumière (20) dirigeant un faisceau lu- mineux, à travers la chambre de mesure (6), vers une cellu- le photoélectrique (18). 3. Appareil selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la chambre de mesure (6) est raccordée aux conduits de sortie par l'intermédiaire d'une chambre de diffusion commune (7). 4. Appareil selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que tous les conduits de contourne- ment (36) sont raccordés à la source d'aspiration (42) par une chambre de contournement commune (8). 5. Appareil selon la revendication 1, caractéri- sé en ce qu'il comporte une mémoire (110) destinée à en- registrer un signal électrique représentant une valeur de référence prédéterminée de contamination du fluide, une unité de commande servant à actionner les robinets (22) dans un ordre prédéterminé de telle sorte que chaque ob- turateur (30) se déplace temporairement jusqu'à la posi- tion ouverte et un comparateur (114) servant à comparer le signal de sortie électrique, produit par le dispositif de détection photoélectrique (18, 20) après ouverture de chaque robinet (22), au signal électrique mis en mémoire, de façon à indiquer si le niveau de contamination de l'échantillon de fluide aspiré à travers le robinet (22) est supérieur ou inférieur à la valeur de contamination de référence. 6. Appareil selon la revendication 5, caracté- risé en ce que l'unité de commande (100) est susceptible d'actionner tous les robinets (22) simultanément, de façon que les obturateurs (30) se déplacent simultanément à leur position ouverte, et de telle sorte que le dispositif de détection photoélectrique (18., 20) produise un signal de sortie électrique représentant le niveau moyen-de con- tamination de tous les échantillons de fluide aspirés à travers les robinets, et en ce que ce signal de sortie * électrique est enregistré dans la mémoire (110) pour re- présenter la valeur de contamination de référence prédé- terminée. 7. Appareil selon la revendication 5, caractéri- sé en ce que le conduit d'arrivée (24) d'un des robinets (22) est raccordé à une source de fluide pratiquement non contaminée de telle sorte que le signal de sortie élec- trique produit par le dispositif de détection photoélec- trique (18, 20), lorsque ce robinet (22) est actionné à son tour; se rapporte à un fluide pratiquement non con- taminé, et en ce que ce signal de sortie électrique est enregistré dans la mémoire (110) pour représenter la va- leur de contamination de référence prédéterminée.