Brevet FR2487522A1 — publié le 19820129

t 417522 L'invention concerne un détecteur à ionisation par flamme constitué par un boîtier cylindrique dans lequel se trouvent un bec de brOleur percé d'un canal cylindrique pour gaz en un métal résistant à la corrosion, une électrode collectrice de forme sensiblement cylindrique coaxiale au braleur, et des canaux d'amenée pour le gaz combustible, pour le gaz à mesurer et pour l'air de combustion, situés dans le fond du bottier. Ce détecteur est destiné en particulier à mesurer la concentration du carbone lié organiquement aux hy- drocarbures dans le gaz d'échappement de moteurs à combustion interne. Lors de mesures de ce genre à l'aide de détec - teurs à ionisation par flamme que l'on trouve sur le marcué, on a constaté que les valeurs de mesure diffèrent considéra- blement, en partie assez souvent par suite d'erreurs, et ne sont pas non plus susceptibles d'être reproduites convenable- ment. Egalement lors de la mesure d'un seul composé d'hydro- carbures dans un gaz d'ordinaire sans hydrocarbures, il se produit des écarts appréciables dans les résultats des/mesures par les détecteurs (facteurs de réponse, erreurs de structure'. L'invention apporte des améliorations et a pour oojet de concevoir un détecteur à ionisation par flamme de façon que l'équivalent en hydrocarbures de tous les hydrocar- bures puisse être déterminé avec une erreur ne dépassant pas + 5%, rapporté à la valeur existante dans une gamme de con- centration composition des autres gaz (aucune "erreur relative à l'oxy- gène"). Dans la demande de brevet allemand nO 2 342 333, on a décrit un détecteur à ionisation par flamme qui, comme le détecteur suivant l'invention, possède un bec de brOleur avec une pointe de brMleur analogue et une électrode collec- trice cylindrique, dont la disposition est telle que son ex- trémité inférieure se trouve à la hauteur de la pointe du brûleur. Toutefois, comme ont permis de le constater des re- crîercnes et des mesures nombreuses concernant l'objet de l'invention, ce dispositif ne permet pas d'obtenir les carac- téristiques avantageuses que présente le détecteur suivant l'invention. Seule, la présence dans un détecteur à ionisa- tion par flamme des caractéristiques figurant dans les reven- dications de la demande, en ce qui concerne la dimension que l'on doit donner aux éléments individuels, leurs matériaux constitutifs et les conditions d'exploitation, permet d'obte- nir le résultat recherché par l'invention. On vamaintenant décrire l'invention plus en détail, à titre d'exemple non limitatif et avec référence aux dessins annexés. La figure 1 est une coupe légèrement agrandie de l' exemple de réalisation présentant les caractéristiques cons- tructives essenti eles. la figure 2 est une coupe à beaucoup plus grande échelle du bec de brûleur; Comme le montre la figure 1, le détecteur suivant l'invention est constitué par un bottier 1 composé de trois parties 2, 3 et 4. Dans la partie inférieure 4 se trouvent des canaux 5 et 6 à travers lesquels le gaz à mesurer et le gaz combustible H2 sont conduits et mélangés, après quoi le mélan- ge gazeux traverse le canal cylindrique 7 du bec de braleur 8. l'air nécessaire à la combustion du mélange gazeux arrive par le canal 9 au fond du bottier et, par des ouvertures 10 dans une partie 11 en forme de pot qui entoure le bec de brûleur, à l'extrémité 12 du bec 8. Entre le bec de brOleur métallique, les pièces métalliques du bottier et la partie en forme de pot également métallique se trouvent des pièces isolantes 13. Tous les éléments du bottier, la partie en forme de pot et le bec de brûleur sont réalisés en acier inoxydable. La paroi extérieure du bec de brûleur est de forme légèrement tron- conique, l'angle e est soudée et est constituée en un métal contenant du platine. Son angle ( est de 50o, avec à sa base un diamètre b = 1 mm. Le diamètre de 1 mm représente la valeur admissible la plus élevée. L'angle P de la pointe conique 14 ne doit pas dépas- ser 900. Des alliages de métal contenant du platine, par exem- ple des alliages platine-iridium, sont également des matériaux appropriés pour constituer la pointe conique 14. Pour le ca- nal cylindrique 7 du bec de brûleur, on a prévu un diamètre de 0,3 à 0,5 mm. Coaxialement au bec de brûleur est placée une électrode collectrice cylindrique 15 eri platine, qui peut avoir un diamètre intérieur de 6 à 15 mm. Elle peut aussi être constituée à partir d'un matériau à base de verre ou de céramique recouvert d'un métal noble. Sa longueur est de préférence de 30 mm. Son extrémité inférieure 16 se trouve à la hauteur de l'extrémité 12 du bec 8. Toutefois, l'électrode collectrice peut aussi être disposée jusqu'à 3 mm plus bas et jusqu'à 15 mm plus haut, tout en permettant l'obtention de la précision exigée pour la mesure. Un matériau isolant 17 inséré entre l'électrode collectrice et le bottier est constitué par un oxyde de céra- mique. Dans le cas de températures inférieures à 15000, on peut également utiliser du polytétrafluoréthylène. Le gaz brûlé s'écoule par le canal 18. Une tension d'accélération d'au moins 200 volts est appliquée entre les raccordements électriques 19 et 20 de l'électrode collectrice et le bec de brfleur. L'électrode collectrice peut également être constituée à partir d'un filament ou d'une structure ré- ticulaire cylindrique en un matériau correspondant. - De façon classique, et pour des raisons concernant la constance de la mesure, il est prévu une thermostatisa- tion (non représentée) du bottier. Des quantités de gaz qui s'écoulent et qui sont très importantes pour la précision élevée de mesure du détec- teur sont, pour le gaz de mesure, de 2 à 10 NmlI/min, pour l'air de combustion de 200 à 250 Nml/min, et pour le gaz combustible H2 de 42 à 48 Nml/min. Dans le cas d'addition d'hélium au gaz combustible, on ne doit pas dépasser un écou- lement constant d'hélium ayant un maximum de 70 Nml/min. REVENiDICATIONS 1 - Détecteur à ionisation par flamme constitué par un bottier cylindrique (1-4) dans lequel se trouvent un bec de brûleur (8) percé d'un canal cylindrique (7) pour gaz en un métal résistant à la corrosion, une électrode collectrice (15) de forme sensiblement cylindrique coaxiale au brûleur et des canaux d'ammenée (5) pour le gaz combustible, (6) pour le gaz à mesurer et (9) pour l'air de combustion situés dans le fond (4) du bottier, et caractérisé en ce que: a) le canal (7) du bec de breleur (8) a un diamètre de 0,3 à 0,5 mm; b) la paroi extérieure du bec de brûleur a une forme cylindrique ou conique pouvant atteindre un angle maximum (c platine ou en un alliage du même type, forme une pièce coni- que ayant un angle ( r-) (16) ne se trouve pas à plus de 3 mm au-dessous de l'uuver- ture de la pointe du brûleur. 2 - Détecteur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'électrode collectrice (15) est en un métal noble ou en un matériau recouvert d'un métal noble. 3 - Détecteur suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'on maintient un écoulement du gaz de mesure compris entre 2 et 10 Nml/min, un courant d'air de combustion de 200 à 250 Nml/min et un courant de gaz de com- bustion H2 de 42 à 48 Nml/min. 4 - Détecteur suivant la revendication 3, caractéri- sé en ce que si l'on ajoute de l'hélium au gaz combustible, le courant constant d'hélium ne peut pas dépasser un maximum de Nml/min.