Brevet FR2492457A1 — publié le 19820423

Dispositif pour sélectionner des lignes destinées à prélever des échantillons de saz, en particulier dans des moteurs à combustion. La présente invention concerne un dispositif pour sélectionner des lignes destinées à prélever des échantillons de gaz, en particulier dans des moteurs à combustion. Pour les essais des moteurs à combustion, notamment des turbomachines, aussi bien au banc d'essai qu'en vol, il est nécessaire de prélever des échantillons de gaz en différents points du moteur. Les différents échantillons de gaz, ainsi prélevés, doivent être transportés, avec conservation de leur température de prélèvement, dans un analyseur de gaz, qui doit nécessairement etre placé à une certaine distance du moteur. Par suite, une installation de prélèvement de ce genre comportait jusqu a présent des lignes chauffées, en nombre égal à celui des points de prélèvement, et reliant ces derniers à la cabine où était monté l'analyseur de gaz ; dans cette cabine, à température régulée, était prévu un dispositif de sélection des sorties des différentes conduites,comprenant essentiellement des batteries d'électro-vannes.Une telle installation était évidemment couteuse et son poids global était excessif pour les essais en vol. La demande de brevet français No. 77 38178, décrit un dispositif qui permet de sélectionner des lignes de prélèvement d'échantillons gazeux ; ce dispositif comporte un organe sélecteur, qui peut tourner au contact d'une paroi d'une chambre sur laquelle débouchent les sorties des lignes de prélèvement ; dans cet organe sélecteur est aménagé un conduit intérieur qui, selon la position de l'organe sélecteur, fait communiquer, soit l'une quelconque desdites lignes, soit toutes les lignes en commun, avec une conduite collectrice, aboutissant à un analyseur de gaz.Ce dispositif de sélection offre l'avantage de pouvoir être placé à proximité des points de prélèvement et de pouvoir être raccordé à l'analyseur par une unique conduite chauffée il permet d'envoyer à volonté à l'analyseur soit l'un quelconque des échantillons gazeux prélevés, soit un mélange de ces échantillons, en vue de la détermination de leurs caractéristiques moyennes. Il présente cependant certains inconvénients son organe sélecteur n'assure qu'une étanchéité insuffisante à la fois au niveau de la sortie de la conduite de prélèvement sélectionnée et au niveau des sorties des autres conduites, qui doivent être alors obturées par ledit organe, ces défauts éventuels d'étanchéité pouvant se traduire par l'envoi à l'analyseur d'un mélange gazeux ne correspondant pas exactement à un seul des échantillons prélevés.Les sorties des lignes de prélèvement non sélectionnées étant normalement obturées, il n'est pas possible d'en vérifier l'étanchéité en cours d'essai. Enfin, ce dispositif est nécessairement associé à des sondes de prélèvement comportant chacune un filtre, qui les rend impropres au prélèvement de fumées. Le dispositif selon la présente invention est du type indiqué initialement, et il comporte également un organe sélecteur, qui est mobile en regard d'au moins une paroi d'une chambre sur laquelle débouchent les sorties des lignes de prélèvement, et dans lequel est aménagé au moins un conduit intérieur, faisant communiquer, selon la position de l'organe sélecteur, soit l'une quelconque desdites lignes, soit toutes les lignes en commun, avec une première conduite collectrice, aboutissant par exemple à un analyseur de gaz.Le dispositif selon la présente invention est caractérisé en ce que l'organe sélecteur comporte, sur sa face tournée vers ladite paroi de la chambre, un renfle ment cylindrique, qui est appliqué de façon étanche contre ladite paroi, et dans lequel s'ouvre une première extrémité du conduit intérieur de l'organe sélecteur, et que des canaux sont aménagés pour faire communiquer la partie de la chambre comprise entre sa dite paroi et la face correspondante de l'organe sélecteur, avec une seconde conduite collectrice, aboutissant soit à une pompe de balayage, soit à l'analyseur de gaz. Par suite, lorsque l'organe sélecteur du dispositif selon la présente invention est dans la position où il fait communiquer l'une quelconque des lignes de prélèvement avec la première conduite collectrice, les sorties des autres conduites de prélèvement ne sont pas obturées, mais raccordées à une pompe de balayage par la seconde conduite collectrice ; comme d'autre part le renflement aménagé sur l'organe sélecteur assure une communication étanche entre la sortie de la ligne de prélèvement sélectionnée, d'une part, et, d'autre part, le conduit intérieur de l'organe sélecteur et la première conduite collectrice, le gaz qui est envoyé à l'analyseur de gaz correspond très exactement à l'échantillon prélevé par la conduite sélectionnée, sans aucun risque de mélange avec les autres échantillons gazeux prélevés par les conduites non sélectionnées.En outre, l'efficacité de l'étanchéité des joints de l'organe sélecteur peut être vérifiée, en cours d'essais, pour chacune des conduites de prélèvement sélectionnée en contrôlant que l'arrêt momentané du balayage n'entraîne pas de modification du niveau de pression des gaz délivrés à l'analyseur. D'autre part, il faut noter qu'une étanchéité parfaite de l'organe sélecteur n'est nécessaire que dans la mesure où la pression des gaz dans la conduite collectrice de prélèvement est inférieure à la pression des gaz dans la conduite collectrice de balayage. On notera également que du fait de l'aspiration permanente sur toutes les lignes de prélèvement et des dimensions relativement grandes des passages, il n'est pas utile d'adjoindre des filtres pour le prélèvement, ce qui permet d'utiliser le dispositif selon l'invention pour le prélèvement des fumées.Enfin, pour une position appropriée de l'organe sélecteur du dispositif de sélection selon la présente invention, toutes les conduites de prélèvement peuvent être raccordées en commun à l'analyseur de gaz, par la seconde conduite collectrice, ce qui permet également de mesurer les caractéristiques moyennes des différents échantillons gazeux prélevés. Dans une forme de réalisation préférée du dispositif selon la présente invention, l'organe sélecteur est un piston mobile suivant l'axe d'un cylindre, sur la paroi intérieure duquel les sorties des lignes de prélèvement débouchent par exemple le long d'une même génératrice de ladite paroi intérieure cylindrique. Le renflement cylindrique aménagé sur la surface latérale du piston sélecteur comporte une rainure annulaire, concentrique audit piston, et isolée par au moins deux joints toriques, solidaires dudit piston, et appliqués de façon étanche contre la paroi intérieure du cylindre. A titre d'exemple, on a décrit ci-dessous et illustré schématiquement au dessin annexé une forme de réalisation du dispositif selon la présente invention. La figure 1 montre cette forme de réalisation, en élévation, et en coupe partielle par un plan vertical. La figure 2 représente à plus grande échelle un détail de la partie coupée du dispositif de la figure 1. La figure 3 est une vue en coupe suivant la ligne III-III de la figure 2. La forme de réalisation de l'invention qui est illustrée au dessin annexé comporte un organe sélecteur, constitué essentiellement par un piston 1, mobile suivant l'axe d'un cylindre 2, sur la paroi intérieure, 2a, duquel des sorties en nombre relativement grand 3a, 4a, etc, de lignes de prélèvement d'échantillons gazeux 3, 4,etc, débouchent, le long d'une même génératrice de ladite paroi intérieure cylindrique dans l'exemple de réalisation considéré. A des fins de simplification du dessin, le nombre de lignes de prélèvement a été limité à deux. Selon la présente invention, le piston sélecteur 1 comporte, en saillie sur sa surface latérale la, tournée vers la paroi 2a de la chambre intérieure du cylindre 2, un renflement cylindrique Id, qui est appliqué de façon étanche contre ladite paroi 2a, et dans laquelle stouvre une première extrémité, 6a d'un conduit 6 aménagé à l'intérieur dudit piston 1. Dans la forme de réalisation considérée, le renflement 1d comporte une rainure annulaire 5, concentrique à l'axe du piston 1, et délimitée par deux joints toriques 7a et 7b ; ces derniers sont engagés dans des rainures annulaires correspondantes creusées dans la surface latérale cylindrique du renflement 1d, et ils sont appliqués de façon étanche contre la paroi intérieure, 2a, du cylindre 2.La largeur de la rainure annulaire 5, et l'écarte- ment des deux joints toriques, 7a et 7b sont adaptés de manière que, pour des positions appropriées du piston 1 dans le cylindre 2, par exemple pour sa position visible sur les figures 1 et 2, ledit renflement id fait communiquer la sortie d'une seule des lignes de prélèvement, par exemple 4, avec la première extrémité, 6a, du conduit intérieur 6 du piston 1. D'autre part, dans la forme de réalisation considérée, les deux extrémités, lb et Ic, du piston sélecteur 1 sortent de la chambre du cylindre 2 par des traversées étanches, 8u et Bc La première extrémité lb, du piston 1 est accouplée à un organe moteur, qui comporte un moteur électrique pas à pas, 9, supporté par le même socle horizontal, S, que le cylindre 2 l'axe du moteur électrique 9 est prolongé par une vis 10, avec laquelle coopère un écrou 11, lui-même accouplé par une tige radiale 12 avec la première extrémité, lb, du piston 1.D'autre part, la seconde extrémité, 6b, du conduit intérieur 6 du piston 1 débouche, au-delà de la traversée étanche correspondante, 8c, dans une autre chambre, 13, où débouche également une première conduite collectrice 14A. Dans l'exemple de réalisation considéré, la chambre 13 Est délimitée par une paroi cylindrique rigide, 13a, qui est fixée à l'extrémité correspondante du cylindre 2, par une bride 13b. Enfin, selon la présente invention, des canaux sont aménagés pour faire communiquer la partie de la chambre du cylindre 2, comprise entre sa paroi 2a et la face latérale correspondante, la, du piston sélecteur 1, avec une seconde conduite collectrice,- 14B. Dans la forme de réalisation considérée, il s'agit de deux canaux radiaux, 15c et 15b, qui sont aménagés dans la paroi du cylindre 2, près de ses deux extrémités, de façon à le faire communiquer avec un canal latéral, 15d, de direction axiale, dans le prolongement duquel la seconde conduite collectrice, 14B, est montée de façon étanche.Cette seconde conduite collectrice 14B est elle-même raccordée à un dispositif de commutation1 qui peut être constitué par une valve électromagnétique, 14c, placée près du cylindre 2 ; le rôle de ce dispositif de commutation est de permettre de raccorder à volonté la seconde conduite collectrice, 14B, soit à une pompe aspirante, de balayage, dont la fonction sera précisée ultérieurement, soit à un analyseur de gaz, auquel aboutit également' la première conduite collectrice 14A.Bien entendu, cet analyseur de gaz peut être placé dans une enceinte à température régulée, située à une distance relativement grande du dispositif de sélection, auquel il est alors simplement raccordé par la première conduite collectrice 14A, elle-même chauffée ; dans ce cas, en effet, il suffit que le dispositif de commutation soit aménagé de façon à raccorder, dans l'une de ses deux positions, la seconde conduite collectrice 14B à la première conduite collectrice 14A. Le fonctionnement du dispositif de sélection précédemment décrit est le suivant La position initiale du piston 1 est choisie par exemple tel qu'il occupe sa position extrême droite, pour laquelle la rainure annulaire 5 se trouve à droite (sur la figure 1) et nettement dé-gagée de la sortie 4a de la ligne de prélèvement 4. Cette embouchure étant fermée hermétiquement par l'application des joints toriques 7a et 7b contre la paroi intérieure 2a du cylindre 2, aucun courant gazeux ne parvient dans la première conduite collectrice 14A ; si en outre le dispositif de commutation raccorde alors la seconde conduite collectrice 14B à la pompe de balayage, celle-ci aspire les échantillons gazeux arrivant, par toutes les lignes de prélèvement 3, 4, à l'intérieur de l'intervalle entre la paroi latérale la du piston 1 et la paroi intérieure 2a du cylindre 2, et les rejette par exemple dans l'atmosphère.A partir de la cabine où est placé l'analyseur de gaz, et par l'intermédiaire de moyens de transmission électriques, l'opérateur fait tourner le moteur électrique 9 d'un nombre suffisant de pas pour que la transmission mécanique 10- 12 déplace axialement le piston 1 jusqu'à la position illustrée sur la figure 1 , dans laquelle sa rainure annulaire 5 fait communiquer la sortie 4a de la ligne de prélèvement 4 avec la première ligne collectrice 14A, par l'intermédiaire du conduit intérieur 6 du piston 1 et de la chambre 13.Bien entendu, les échantillons gazeux amenés par les autres lignes de prélèvement telles que 3, ne cessent pas d'étire aspirés et évacués par la pompe de balayage, et l'étanchéité assurée par les deux joints toriques 7a et 7b évite certainement tout mélange entre les gaz sortant des conduites 3 et 4. Lorsque l'analyse du premier échantillon gazeux prélevé est terminée, l'opérateur fait tourner le moteur électrique 9 d'un nomore de pas suffisant pour déplacer le piston 1 jusqu'à sa position où sa rainure annulaire 5 se trouve en regard de la sortie 3a de ia ligne de prélèvement suivante 3, la même série d'opérations étant répétée, pas à pas, pour les autres conduites de prélèvement, éventuellement prévues. Lorsque le piston 1 occupe l'une de ses deux positions extrêmes, droite et gauche (sur le figure 1), dans lesquelles sa rainure annulaire 5 est séparée, de façon étanche, des sorties de toutes les lignes de prélèvement 3,4, l'opérateur peut télécommander, de préférence électriquement, le dispositif de commutation 14C, de façon à raccorder la seconde conduite collectrice 14B, non plus à la pompe de balayage, mais à l'analyseur de gaz, par exemple par l'intermédiaire de la première conduite collectrice 14A, comme on l'a indiqué précédemment. Dans ce cas, l'analyseur de gaz' reçoit un courant gazeux ré- suintant du mélange des différents échantillons gazeux amenés par les lignes de prélèvement 3, 4, ce qui permet de mesurer des caractéristiques moyennes de ces différents échantillons. La présente invention n'est pas limitée à la forme de réalisation précédemment décrite. Elle englobe toutes ses variantes. Au lieu d'être délimitée par une paroi cylindrique rigide 13a, la chambre 13 pourrait être formée par le canal intérieur d'une conduite souple, assujettie de façon étanche à la seconde extrémité lc du piston 1, qui sort du cylindre 2. L'organe moteur du piston 1 est susceptible de diverses réalisations, fonctionnellement équivalentes. Les joints toriques, tels que 7a et 7b, qui isolent la rainure annulaire 5, peuvent être en nombre supérieur à deux. Au lieu d'être alignées le long d'une même génératrice de la paroi intérieure 2a du cylindre 2, les sorties 3a, 4a des lignes de prélèvement 3, 4 pourraient être disposées suivant des génératrices différentes, dans le cas notamment d'un grand nombre de lignes de prélèvement.Enfin, l'organe sélecteur pourrait être monté tournant en regard d'une ou plusieurs parois d'une chambre , sur laquelle ou lesquelles déboucheraient les sorties des lignes de prélèvement ; selon la présente invention, un tel organe sélecteur tournant comporterait, en saillie sur sa ou ses faces tour-. nées vers ladite ou lesdites parois de la chambre, au moins un renflement appliqué de façon étanche contre ladite ou lesdites parois, des canaux étant aménagés pour faire communiquer la ou les parties de la chambre comprises entre ladite paroi ou lesdites parois et la ou les faces correspondantes de l'organe sélecteur, avec la seconde conduite collectrice, aboutissant soit à une pompe de balayage soit à l'analyseur de gaz. Dans le cas d'une telle réalisation, le conduit intérieur de l'organe sélecteur, dont une première extrémité s'ouvre dans le ou les renflements, pourrait être aménagé de façon à traverser par exemple la pièce, notamment un axe, destinée à produire la rotation pas à pas de l'organe sélecteur, de manière que la seconde extrémité dudit conduit intérieur aboutisse dans la première conduite collectrice, aboutissant à l'analyseur de gaz. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour sélectionner des lignes (3, 4) destinées à prélever des échantillons de gaz, en particulier dans des moteurs à combustion, comportant un organe sélecteur (1), qui est mobile en regard ~d'au moins une paroi (2a) d'une chambre, sur laquelle débouchent les sorties (3a, 4a) des lignes de prélèvement (3, 4), et dans lequel est aménagé au moins un conduit intérieur (6) et faisant communiquer, selon la position de l'organe sélecteur (1), soit l'une quelconque desdites lignes (3, 4), soit toutes les lignes (3, 4) en commun, avec une première conduite collectrice (14A), aboutissant par exemple à un analyseur de gaz, caractérisé en ce que l'organe sélecteur (1) comporte, sur sa face (la) tournée vers ladite paroi (2a) de la chambre, un renflement cylindrique (1d), qui est appliqué de façon étanche contre ladite paroi (2a), et dans laquelle s'ouvre une première extrémité (6e) du conduit intérieur (6) de l'organe sélecteur (1), et que des canaux (15b - 15c - 15d) sont aménagés pour faire communiquer la partie de la chambre comprise entre sa ointe paroi '2a) et la face correspondante (la) de l'organe sélecteur (1)avec une seconde conduite collectrice (14B), aboutissant soit à une pompe de balayage, soit à l'analyseur de gaz. 2. 3ispositio selon ia reveno-cation 1, ceacterise en ce que l'organe sélecteur est un piston (1) mobile suivant l'axe d'un cylindre (2), sur la paroi intérieure (2a) duquel les sorties (3a, 4e) des lignes de prélèvement (3, 4) débouchent, par exemple le long d'une même génératrice de ladite paroi intérieure cylindrique (2a). 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le renflement (Id) aménagé sur la surface latérale du piston sélecteur (1) comporte une rainure annulaire (5), concentrique à l'axe dudit piston (1) et isolé par au moins deux joints toriques (7a, 7b) qui sont solidaires dudit piston (1), et appliqués de façon étanche contre la paroi intérieure (2a) du cylindre (2). 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que les deux extrémités (lob, 1c) du piston sélecteur (1) sortent de la chambre du cylindre (2) par des traversées étanches (8b, 8c), la première extrémité (lob) dudit piston (1) étant accouplée à un organe moteur, comportant par exemple un moteur électrique pas à pas (9), tandis que la seconde extrémité (6b) du conduit intérieur (6) du piston sélecteur (1) débouche, au-delà de la traversée étanche (8c) associée à la seconde extrémité (lc) du piston (1), dans une autre chambre étanche (13), où débouche également la première conduite collectrice (14A), reliée en permanence à un analyseur de gaz. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'autre chambre (13) est délimitée par une paroi cylindrique rigide (13a), fixée à l'extrémité correspondante du cylindre (2). 6. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'autre chambre (13) est formée par le canal intérieur d'une conduite souple,-assujettie de façon étanche à la seconde extrémité (Ic) du piston (1). 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que des canaux (15b, 15c) sont aménagés dans la paroi d cylindre (2) près de ses deux extrémités, pour faire communiquer sa chambre (2a) en permanence avec la seconde conduite collectrice (14B).