Brevet FR2494440A1 — publié le 19820521

On utilise des dispositifs d'échantillonnage pour ap- pareils d'analyse automatique pour prélever des portions d'un échantillon, par exemple de son, pour les transmettre à l'ap- pareil d'analyse afin de détecter par exemple des éléments tels que le potassium et le sodium ou des gaz dissous. La plupart des dispositifs d'échantillonnage qui sont conçus pour prélever des portions d'échantillons successifs présentent les inconvénients associés à la contamination d'un échantillon par de la matière provenant d'un échantillon pré- cédent. Cette contamination est due au fait que de la matière d'échantillon est déposée dans un échantillon par le dispositif d'échantillonnage lui-même et que de la matière reste dans les passages intérieurs des systèmes d'échantillonnage et d'analyse. Pour minimiser cette contamination d'un échantillon à l'autre, on a mis au point antérieurement plusieurs mécanismes d'échan- tillonnage qui assurent l'échantillonnage d'une solution de lavage entre échantillons successifs. En outre, la plupart des appareils d'analyse sont essen- tiellement des comparateurs et nécessitent l'introduction d'étalons liquides pour assurer la précision et pour vérifier le résultat. Il est désirable que ces solutions étalons soient intro- duites par le même parcours que tout échantillon suivant à mesurer de façon que toutes particularités du système soient communes aussi bien à l'étalon qu'aux échantillons. Alors, la méthode de mesure élimine toutes particularités de ce genre en mettant en relation la mesure d'échantillon avec la mesure d'étalon. Des systèmes d'échantillonnage antérieurs utilisent des dispositifs comportant des distributeurs rotatifs ou coulissants à l'entrée de l'appareil d'analyse pour échanger la transmission de solutions étalons et d'échantillons, ou une disposition de sonde qui se meut dans deux plans alternant entre un réceptacle contenant la solution étalon et/ou un réceptacle contenant de la solution de lavage et le réceptacle à-échantillon. Les distributeurs et dispositifs mécaniques comparables sont compliqués, ils nécessitent un usinage précis et il faut une grande puissance pour les actionner. En outre, vu l'utili- sation de parties mobiles, la détérioration des joints est /494440 fréquente, entraînant une contamination de l'étalon par des échantillons et vice versa. En outre, dans le système à dis- tributeur tournant, l'échantillon, la solution de lavage et la solution étalon ne suivent pas le même parcours pour arri- ver à l'appareil d'analyse. Les dispositions de sonde connues comportent un méca- nisme relativement compliqué pour entraîner la sonde entre les réceptacles à échantillon et à solution de lavage et pour faire entrer la sonde dans ces réceptacles et l'en faire sortir. En outre, la contamination entre la solution étalon et les échantillons peut se produire puisque la sonde a besoin de plonger dans une masse de liquide. Ainsi, il se produit un transfert et donc une contamination entre réceptacles, en pas- sant par l'extérieur de la sonde. Un but de l'invention est de fournir un dispositif d'échantillonnage muni d'une sonde pouvant être déplacée au moyen d'un mécanisme simple entre une position de prélève- ment d'échantillon et une position de prélèvement d'une solu- tion de lavage et d'étalon en réserve. Un autre but est de fournir un dispositif comportant des moyens permettant de faire arriver une solution de lavage en écoulement et/ou une solution d'étalon au bout d'une sonde pour qu'elle soit prélevée par celle-ci. Selon l'invention, on propose un dispositif d'échantil- lonnage caractérisé par le fait qu'il comprend une sonde com- portant un passage branché de manière à aspirer un échantillon de liquide, la sonde pouvant se mouvoir de telle sorte que son bout peut être placé dans une première position o le passage peut recevoir l'échantillon et une deuxième position, et des moyens permettant d'amener à la sonde une solution lavage/ étalon pendant qu'elle est dans la deuxième position. Un mode d'exécution préférentiel est caractérisé par le fait que les moyens d'amenée d'une solution lavage/étalon à la sonde comprennent un tube disposé verticalement, des moyens d'amenée de solution reliés à l'extrémité inférieure du tube pour amener de la solution au sommet du tube et des moyens d'écoulement de solution disposés en dessous du sommet du tube pour recueillir et éliminer la solution en excès qui déborde au sommet du tube. La sonde est de préférence montée de telle sorte que son bout décrit un arc de cercle dans un plan pratiquement vertical ou encore un plan horizontal en se mouvant entre les positions de prélèvement d'échantillon et de prélèvement de solution lavage/étalon. Selon un autre aspect de l'invention, on propose encore un procédé d'amenée d'un liquide en vue du prélèvement par une sonde aux fins d'étalonnage et/ou de lavage, caractérisé par le fait que l'on amène du liquide à un tube disposé verticale- ment à un débit suffisant pour maintenir un ménisque au sommet du tube, que l'on évacue le liquide qui déborde au sommet du tube et que l'on met le bout de la sonde en contact avec la surface du ménisque pour prélever une portion du liquide. Dans un mode d'exécution préférentiel de l'invention, un seul TT*3aide est amené à la sonde en un courant continu ou intermittent p]cIir jouer à la fois le rôle d'une solution de lavage et d'une solution étalon. Ainsi, un avantage d'un mode d'exécution du dispositif d'échantillonnage de l'invention dans lequel la sonde se meut dans un seul plan et ne nécessite aucun système de distributeur pour son fonctionnement, relativement aux dispositifs déjà connus, est que le mécanisme du dispositif peut être simple. - D'autre part, la puissance nécessaire pour actionner le dispo- sitif peut être maintenue extrêmement faible et par suite le dispositif peut être facilement adapté à l'usage semi-automa- tique ou intégré à un système entièrement automatisé. En outre, le mode d'exécution des moyens d'amenée de liquide selon l'autre aspect de l'invention élimine le problème de contamination de la solution étalon par du liquide d'échan- tillon venant de la sonde étant donné que l'extérieur du bout de la sonde est lavé par la solution étalon en écoulement. En outre, les dispositifs utilisant ces moyens d'amenée de liquide n'exigent pas un positionnement très précis de la sonde relativement au liquide qui sort et par suite, n'ont pas besoin d'être fabriqués avec des tolérances très étroites, ce qui permet de maintenir un prix de revient raisonnable. On décrira maintenant à titre d'exemple des modes d'exé- cution de l'invention à propos des dessins annexés sur lesquels la figure 1 est une perspective d'un instrument d'analyse automatique comportant un mode d'exécution d'un dispositif d'é- chantillonnage selon l'invention; la figure 2 une coupe schématique suivant la ligne A-A de la figure 2, montrant le mode d'exécution de l'invention; la figure 3 un schéma d'un système d'analyse automatique comportant un mode d'exécution du dispositif d'échantillonnage selon l'invention et la figure 4 montre un autre mode d'exécution de dispo- sitif selon l'invention. Les figures l et 2 montrent un instrument d'analyse comportant à la fois un appareil d'analyse d'échantillons et un dispositif d'échantillonnage selon un mode d'exécution de l'invention. Le dispositif d'échantillonnage comprend une sonde à échantillon 1. Sur la figure 2, la sonde 1 est repré- sentée en trait mixte et en trait plein dans ses deux positions extrêmes, une position de prélèvement d'échantillon S et une position de prélèvement de solution lavage/étalon L. La sonde peut être déplacée entre ces deux positions extrêmes soit manuellement soit au moyen d'un moteur, le bout de la sonde décrivant un arc de cercle dans un seul plan vertical. Le dispositif présente un bottier 2 dont la paroi est munie d'une fente 3 à travers laquelle la sonde 1 peut arriver à l'extérieur du bottier, à la position de prélèvement d'échan- tillon S. Une partie supérieure de cette fente 3 est munie d'un couvercle 4 montée au sommet d'un axe 5 de manière à pivoter entre une position entièrement ouverte et une position fermée. La sonde 1 est montée rigidement sur une saillie 7 à l'envers du couvercle 4. Ainsi, la rotation du couvercle 4 autour de son axe 5 entre ses positions entièrement ouverte et entière- ment fermée a pour effet de déplacer la sonde 1 de la position de prélèvement d'échantillon S à la position de prélèvement de lavage/étalon L. Un organe façonné 6 est monté rigidement sur le couvercle 4, coaxialement à celui-ci et arrive à l'extérieur à travers un trou de la paroi du bottier. Cet organe 6 sert de bouton-poussoir pour la rotation manuelle du couvercle 4, de manière à amener la sonde de la position de prélèvement lavage/ étalon à la position de prélèvement d'échantillon, et. sert aussi de dispositif d'arrêt qui, en s'appliquant aux parois supérieure et inférieure du bottier, limite la rotation du couvercle 4 entre ses deux positions extrêmes. On peut faire passer la sonde de la position S à la position L en poussant le couver- cle à sa position fermée o la sonde bute contre un doigt 8. Ou encore, on peut actionner un moteur (non représenté) accouplé à l'axe 5 pour faire tourner celui-ci et positionner la sonde 1. La sonde 1 est reliée à une pompe de l'appareil d'ana- lyse par un tube flexible i' de façon qu'une solution d'échan- tillon ou une solution lavage/étalon soit aspirée par la sonde dans l'appareil d'analyse. Dans la position L, la sonde 1 est située directement au dessus du sommet d'un tube vertical 9 d'un dispositif d'amenée de liquide. Le tube 9 est situé dans la base d'un récipient 10 comportant un trou de vidange 11 en dessous duquel est disposé un flacon à déchets 12. Un tuyau 13 pénètre dans la base du tube 9 à travers la base du récipient 10. Du liquide est amené d'un flacon de réserve au tube 9 en passant par ce tuyau 13, sous l'action d'une pompe à débit variable 14 de sorte qu'il se forme un ménisque au sommet du tube 9 et un trop-plein de liquide afflue au récipient 10 et est évacué. La largeur intérieure du trou de vidange 1 est supérieure à celle du tube 9 de manière à empêcher le liquide de déborder du récipient 10. Un tuyau à solution d'échantillon de déchet 15 mène aussi de l'appareil d'analyse au récipient 10. La figure 3 illustre schématiquement le système d'un instrument d'analyse comportant un dispositif d'échantillon- nage selon l'invention. La sonde 1 est représentée dans la position de prélèvement d'échantillon S. Un échantillon conte- nu dans un réceptacle 16 est amené à la sonde 1 et élevé de sorte que le bout de la sonde plonge dans le liquide d'échan- tillon. Une quantité prédéterminée de l'échantillon est aspiré, en passant par la sonde, dans le parcours T de l'appareil d'ana- lyse, sous l'action de la pompe 14 et est présentée, pour l'ana- lyse, à des électrodes sensibles aux ions 19. Ces électrodes déterminent par exemple la teneur en sodium et en potassium de l'échantillon relativement à une valeur de référence. Les résultats obtenus sont alors affichés numériquement et/ou imprimés. Après l'analyse, on vide l'échantillon de l'appareil 49 440 d'analyse dans le flacon à déchets 12, en passant par le ré- cipient 10. Quand la sonde 1 est dans la position L, à la verti- cale du tube 9, elle entre en contact avec un interrupteur 17 qui met en action la pompe 14 pour pomper une solution étalon d'un flacon étalon/lavage 18 au tube 99 suivant le parcours en tireté V. La sonde aspire la solution dans le parcours T de l'instrument d'analyse pour laver ce parcours, la solution de déchet s'écoulant dans le flacon à déchets comme précédem- ment. On amène la solution à un débit élevé pour entrainer tout liquide d'échantillon qui se trouve à l'extérieur de la sonde 1. Un électroaimant 20 peut alors être mis en action momentanément, soit manuellement soit automatiquement, pour ramener la solution étalon pompée au flacon étalon/lavage 18, par une boucle de dérivation. Par suite, l'écoulement au sommet du tube 9 se calme et la sonde 1 aspire de l'air dans le par- cours T. Cet échantillon d'air assure une action de nettoyage supplémentaire empêchant la contamination des parois des pas- sages de l'appareil d'analyse par un échantillon. Après chaque séquence d'échantillonnage et de lavage ou après un nombre prédéterminé de ces séquences, on peut éta- lonner l'instrument d'analyse pendant que l'éctro-aimant 20 est hors circuit, de sorte que la solution étalon est à nouveau amenée au sommet du tube 9. Toutefois, dans ce cas, on réduit le débit de pompage de sorte que le débit de débordement du tube est faible. La sonde 1 aspire alors une quantité prédéter- minée de la solution étalon qui est entralnée suivant le par- cours T et présentée aux électrodes sélectives vis-à-vis des ions, pour l'étalonnage de l'appareil d'analyse, et s'écoule ensuite dans le flacon à déchets 12. On effectue aussi une ou plusieurs fais l'étalonnage décrit ci-dessus en se référant à une autre solution étalon, dans la position de prélèvement d'échantillon S, avant de com- mencer l'échantillonnage, la première fois que l'on met en ac- tion lbppareil d'analyse. On peut prévoir d'autres postes similaires à la position de prélèvement L pour permettre d'introduire par exemple dans le système d'analyse d'autres étalons de valeurs. Ainsi par exemple, le tube 9 fournissant un seul liquide aussi bien pour le lavage que pour l'étalonnage peut être remplacé par plu- sieurs tubes de ce genre fournissant différents liquides pour le lavage et/ou l'étalonnage et entre lesquels la sonde pour- rait être déplacée. Ou encore, on peut amener tour à tour ces sources de liquide sous la sonde située dans une seule posi- tion. La sonde 1 représentée par les figures 2 et 3 est mon- tée de manière à se mouvoir en arc de cercle dans un plan ver- tical. Toutefois, selon une variante, la sonde peut être montée sur un dispositif de chariot horizontal sur lequel on peut la faire aller et venir entre les positions de prélèvement d'é- chantillon et de lavage/étalon S et L. La figure 4 montre un autre mode d'exécution du dis- positif d'échantillonnage selon l'invention dans lequel le bout de la sonde 1 se meut dans un seul plan horizontal entre la position de prélèvement d'échantillon S et deux positions de prélèvement lavage/étalon L,, L2. La sonde est montée sur un bras 21 qui part horizontalement d'un axe vertical 22. Lorsqu'on fait tourner l'axe 22, manuellement ou au moyen d'un moteur, la sonde 1 se déplace entre ces positions de prélè- vement. Comme précédemment, la sonde 1 étant dans la position de prélèvement d'échantillon, on élève le réceptacle à échantil- lon 16 à une position telle que le bout de la sonde plonge dans l'échantillon. Dans ce mode d'exécution du dispositif d'échantillonnage, un plateau tournant 26 est muni de trous près de sa circonférence pour recevoir un réceptacle à échan- tillon 16. Un dispositif de balancier 23 porte à une extrémité une tige 24 faisant saillie verticalement et est relié à l'au- tre extrémité à un tambour 25, à une certaine distance de son axe de rotation. La rotation du tambour 25 se traduit par un mouvement ascendant et descendant de la tige 24 qui a pour ef- fet de lever et d'abaisser les réceptacles à échantillon 16 pour placer leur contenu dans la position de prélèvement d'échantillon S. Cette montée et cette descente du réceptacle à échan- tillon 16 sont synchronisées avec la rotation du plateau tour- nant 26 par un entraînement 27 muni d'un arbre 28. La rotation 249444') de l'arbre 28 amène une saillie disposée excentriquement 29 à coopérer avec une roue dentée 30 pendant une fraction de tour de l'arbre, de sorte que la roue 30 et donc le plateau tournant 26 auquel elle est reliée tournent d'un angle suf- fisant pour amener en position un réceptacle à échantillon suivant 16 en dessous de la position de prélèvement d'échan- tillon S. Au poste d'étalonnage/lavage, les deux positions de prélèvement lavage/étalon sont alimentées chacune par un tube 9 placé dans un récipient 10, de façon similaire à ce que l'on a décrit plus haut à propos des figures 1 à 3. Dans le cas présent, une solution à témoin, par exemple de l'eau, est amenée à la position L1 et une solution.étalon à la position L2 et la sonde se meut entre ces deux positions avant de passer aux positions de prélèvement d'échantillon pour liéchantillonnagea R E V E N D I C A T 0 N S 1. Dispositif d'échantillonnage caractérisé par le fait qu'il comprend une sonde 1 comportant un passage branché de manière à aspirer un échantillon de liquide, la sonde 1 pouvant se mouvoir de telle sorte que son bout peut être placé dans une première position (S) o le passage peut recevoir l'échantillon et une deuxième position (L), et des moyens permettant d'amener à la sonde une solution lavage/étalon pendant qu'elle est dans la deuxième position. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les moyens d'amenée d'une solution lavage/étalon à la sonde comprennent un tube 9 disposé verticalement, des mo- yens d'amenée de solution reliés à l'extrémité inférieure du tube pour amener de la solution au sommet du tube et des moyens d'écoulement de solution disposés en dessous du sommet du tube pour recueillir et éliminer la solution en excès qui déborde au sommet du tube. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que les moyens d'amenée de solution comprennent un réceptacle 10 comportant un trou de vidange 11 situé à sa base et à travers lequel la solution de débordement passe pour être éliminée du dispositif et un tube 9 dressé dont le passage traverse la base du réceptacle 10 et est re- lié aux moyens d'amenée de solution. 4. Dispositif selon l'une des revendications 2 ou 3 caractérisé en ce que les moyens d'amenée de solution compren- nent un réservoir 18 à solution de lavage et/ou à solution étalon, une pompe reliée à ce réservoir de manière à pomper de la solution du réservoir 18 au tube 9 et des moyens de com- mutation situés en aval de la pompe et agissant de manière à détourner temporairement du tube la solution pompée et ainsi, à interrompre l'amenée de la solution à la deuxième position. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un interrupteur 17 relié aux moyens de commutation et disposé de manière à être actionné par la sonde 1 dans sa deuxième position (L) pour mettre en action le pompage de solution vers le tube. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens d'amenée de solu- tion comprennent plusieurs tubes 9 disposés verticalement et que les moyens d'amenée de solution sont reliés aux extrémités inférieures de ces tubes de manière à amener de la solution au sommet de ces tubes et que les moyens d'écoulement de solution sont disposés en dessous du sommet des tubes de manière à re- cueillir et à éliminer la solution en excès qui déborde au sommet des tubes, chacun des tubes alimentant l'une de plusieurs deuxièmes positions. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la sonde est montée de telle sorte que son bout décrit un arc de cercle dans un plan prati- quement vertical en se déplaçant entre les première et deuxième positions. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la sonde est montée de telle sorte que son bout décrit un arc de cercle dans un plan pratiquement horizontal entre les première et deuxième positions. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des mo- yens permettant de transporter un réceptacle à échantillon contenant un échantillon liquide jusqu'à une position dans laquelle, pendant que le bout de la sonde est dans la première position S, le passage peut recevoir l'échantillon. 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que les moyens de transport comprennent un plateau tournant 26 muni de plusieurs trous destinés chacun à recevoir un récep- tacle 16 à échantillon, un premier dispositif d'entraînement 27 servant à faire tourner le plateau par intermittence, un organe situé en dessous du plateau tournant de manière à agir sur un réceptacle à échantillon pour lever et abaisser celui-ci et un deuxième dispositif d'entraînement de l'organe, synchro- nisé avec le premier dispositif d'entrainement. 11. Procédé d'amenée d'un liquide en vue du prélèvement par une sonde aux fins d'étalonnage et/ou de lavage, caracté- risé par le fait que l'on amène du liquide à un tube 9 disposé verticalement à un débit suffisant pour maintenir un ménisque au sommet du tube, que l'on évacue le liquide qui déborde au sommet du tube et que l'on met le bout de la sonde en contact il avec la surface du ménisque pour prélever une portion du li- quide. 12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé par le fait que l'on amène à la sonde 1 un seul liquide, en un courant continu ou intermittent, pour jouer à la fois le rôle d'une solution de lavage et d'une solution étalon.