Brevet FR2515349A1 — publié le 19830429

La présente invention, due à la collabora- tion de Monsieur André CALAME-LONGJEAN du Commissariat à l'Energie Atomique et de Monsieur Pierre NAUJALIS des Etablissements PALY, a pour objet un dispositif de prélèvement d'échantillons liquides permettant notam- ment une bonne homogénéisation du liquide à analyser, ainsi qu'un banc de prélèvement utilisant un tel dis- positif. Dans les installations de la technique nu- cléaire, lorsqu'on désire prélever des échantillons de liquides radioactifs à des fins d'analyses, la méthode la plus courante consiste à utiliser une aiguille creuse, reliée à une capacité de stockage du liquide à analyser, et sur laquelle on vient piquer un récipient ou "cruchon" muni d'un bouchon élastique Ce cruchon ayant été préalablement mis sous vide, il se remplit automatiquement de liquide par aspiration Les cuves contenant les liquides à échantillonner étant situées sous des protections souvent à des distances pouvant atteindre plusieurs dizaines de mètres, il est néces- saire de remonter le liquide jusqu'à l'endroit o le prélèvement doit se faire Différentes sortes de dis- positifs ont été utilisées jusqu'à ce jour suivant la distance entre le point de prélèvement et la cuve con- tenant le liquide à analyser. Dans le cas de courtes distances ( 2 à 5 m) une aiguille, par exemple de diamètre intérieur 1,2 mmr et d'épaisseur 0,15 mm, relie directement le point de prélèvement à la cuve contenant le liquide à échantil- lonner Dans un tel dispositif, aucune homogénéisation du liquide n'est possible, ce qui nuit évidemment à la représentativité de l'analyse D'autre part, des dé- pôts peuvent se produire à l'intérieur de l'aiguille et le liquide remonté peut dissoudre les dépôts consé- cutifs au prélèvement précédent, ce qui fausse encore les mesures. Pour des distances et différences de niveaux plus importantes, le liquide est remonté dans des ca- pacités intermédiaires par l'action du vide La capa- cité la plus proche du point de prélèvement comporte un alvéole de petit volume dans lequel vient se loger l'extrémité de l'aiguille Il est possible d'effectuer un rinçage de l'installation jusqu'au niveau de l'al- véole par une suite de remontées et de vidanges mais au niveau de l'aiguille il n'est toujours pas possible de réaliser une homogénéisation suffisante et d'éviter des dépôts parasites. On a également utilisé des systèmes de cir- culation continue de liquides par air-lift On réalise ainsi une circulation continue du liquide depuis la capacité de stockage jusqu'à l'alvéole o se trouve l'extrémité de l'aiguille On assure ainsi une bonne homogénéisation du liquide grâce à la circulation et celle-ci permet un rinçage efficace des tuyauteries. Cependant, au niveau de l'aiguille proprement dite, il y a toujours des risques de dépôts On a encore utili- sé des systèmes d'air-lift dans lesquels on réalise une circulation du liquide dans le cruchon lui-même grâce à un dispositif de prélèvement comportant deux aiguilles reliées aux tubes d'arrivée et de départ du liquide Bien qu'on assure une homogénéisation de celui-ci et un rinçage du circuit, ce système est d'une efficacité restreinte. Un autre système utilise également une cir- culation de liquide par air-lift mais la tête d'air- lift comporte une petite capacité située entre le tube d'arrivée de faible diamètre et le tube de retour de diamètre plus important Le liquide venant par la pe- tite tuyauterie se déverse dans la capacité qui, une fois pleine, déborde dans le tube de retour Un orifi- ce relie la partie inférieure de cette capacité inter- médiaire au tube d'évacuation afin d'assurer la vidan- ge lors de l'arrêt de l'installation Cependant, mal- gré la présence de cet orifice, des dépôts parasites sont encore possibles dans la capacité intermédiaire. La présente invention a justement pour objet un dispositif de prélèvement qui évite ces inconvé- nients en permettant une excellente homogénéisation du liquide à échantillonner et en assurant une vidange très efficace lors de l'arrêt de l'installation. Selon la principale caractéristique du dis- positif de prélèvement d'échantillons liquides objet de l'invention, celui-ci, du type comportant au moins une aiguille creuse montée sur un embout lui-même dis- posé sur un support comprenant une conduite d'entrée et une conduite de sortie du liquide à échantillonner entre lesquelles se trouve une capacité intermédiaire, comporte un orifice de vidange reliant la partie infé- rieure de cette capacité intermédiaire à la conduite d'arrivée tandis que la partie inférieure de l'embout a la forme d'un manchon plongeant dans ladite capacité intermédiaire et ouvert à son extrémité inférieure. La présence d'un orifice entre la capacité intermédiaire et le tube d'arrivée permet, outre une vidange très efficace lors de l'arrêt de l'installa- tion, un renouvellement et une homogénéisation perma- nente du liquide dans la capacité intermédiaire Quant au manchon plongeant dans celle-ci, son rôle est es- sentiellement d'éviter les turbulences provoquées par la rentrée d'air dans l'aiguille lorsqu'on utilise un système de circulation par air-lift sous vide. L'invention a également pour objet un banc de prélèvement utilisant un dispositif comportant des embouts d'aiguille tel que celui qui vient d'être dé- crit. Selon la principale caractéristique de ce banc de prélèvement, il comporte une embase fixe sur laquelle un certain nombre de tels embouts d'aiguille sont répartis suivant au moins un arc de circonféren- ce, un poste d'arrivée et un poste de départ des cru- chons situés sur cet arc de circonférence, cette emba- se comportant également une couronne dentée fixe et un pivot dont les axes sont confondus avec celui de ladi- te circonférence, le pivot supportant un bras tour- nant. Dans un mode préféré de réalisation d'un tel banc de prélèvement, les cruchons sont disposés à __ _____ l'intérieur de récipients appelés "curseurs" qui per- mettent leur transport à l'intérieur du banc par des systèmes pneumatiques Dans certains cas, les curseurs peuvent être équipés d'une capsule en polythène, obtu- rable par soudure, dont le rôle sera explicité dans la suite de la présente description. Eventuellement on peut disposer sur ladite embase fixe un poste de pesée des cruchons après pré- lèvement et un poste de soudure des capsules obturant les curseurs, ces deux postes étant situés sur la cir- conférence définie par les embouts d'aiguille creuse. Selon une autre caractéristique de ce banc, le bras tournant comporte un pignon actionné par un motoréducteur et venant s'engrener sur la couronne dentée fixe, un dispositif de verrouillage à l'aide d'un doigt mobile pouvant pénétrer dans des cavitées prévues sur la couronne dentée fixe, et un porte-outil comprenant au moins un outil de prélèvement et un ou- til de démontage des aiguilles. L'invention apparaîtra mieux à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre purement illustratif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés dans lequels la figure 1 est une vue schématique en coupe verti- cale d'un dispositif de prélèvement conforme à l'in- vention ne comportant qu'une seule aiguille creuse, la figure 2 est une vue semblable à la figure 1 d'un dispositif comportant deux aiguilles creuses, la figure 3 est une vue de dessus d'un banc de pré- lèvement utilisant un certain nombre de dispositifs à aiguille creuse selon l'invention, suivant la flè- che F de la figure 4, la figure 4 est une vue en élévation de ce banc de prélèvement, la figure 5 est une vue schématique en coupe d'un cruchon placé à l'intérieur d'un curseur, et les figures 6 a et 6 b sont des vues semblables à la figure 5 montrant comment un curseur peut être fermé par une capsule en polythène obturable par soudure. La figure 1 représente schématiquement en coupe un dispositif de prélèvement de liquide conforme à l'invention Ce dispositif, portant la référence gé- nérale 1, comprend une aiguille creuse 2 montée sur un embout 4 lui-même disposé à l'intérieur d'un bouchon 6: un joint torique 3 assure l'étanchéité entre l'em- bout 4 et le bouchon 6 Ce dernier est lui-même monté à l'intérieur d'un support 8 muni d'une conduite d'ar- rivée 10 et d'une conduite de départ 12 du liquide à échantillonner Une capacité intermédiaire 14 est dis- posée au centre du support 8 entre la conduite d'arri- vée 10 et la conduite de sortie 12 Sur la figure, on voit encore un orifice de vidange 15 qui se présente sous la forme d'une canalisation de faible diamètre, fortement inclinée, reliant le fond de la capacité in- termédiaire 14 et la conduite d'arrivée 10 L'embout 4 est prolongé à sa partie inférieure par un manchon cylindrique 16 dont la longueur est à peu près égale à celle de la capacité intermédiaire 14 et ce manchon est ouvert à son extrémité inférieure 17. Lorsqu'on met en circulation le liquide à analyser, par exemple au moyen d'un système d'air- lift, celui-ci arrive dans la capacité intermédiaire 14 aussi bien par la partie supérieure de celle-ci à travers la conduite d'entrée 10 que par la partie in- férieure grâce à la canalisation 15 Cette disposition permet un renouvellement et une homogénéisation cons- tants du liquide pendant toute la durée du prélève- ment Le manchon 16 a un rôle de tranquilliseur afin d'éviter les turbulences éventuelles provoquées à l'intérieur de la capacité 14 par la rentrée d'air due à la dépression de l'air-lift sous vide Ces turbulen- ces risqueraient de provoquer des vibrations inadmis- sibles sur l'aiguille de prélèvement Quant à la cana- lisation 15, outre le fait qu'elle assure une bonne homogénéisation du liquide en lui permettant d'arriver dans la capacité 14 par deux endroits différents, elle assure une vidange très efficace lors de l'arrêt de l'installation grâce à sa très forte inclinaison. La figure 2 représente un dispositif sembla- ble à celui de la figure 1 dans lequel on retrouve le support 8 avec les canalisations d'entrée 10 et de sortie 12, ainsi que la capacité intermédiaire 14 et l'orifice de vidange 15 Cependant, l'embout 18 porte deux aiguilles creuses, de longueurs inégales, dont la plus courte 20 est reliée à la conduite d'entrée 10 et la plus longue 22 à la conduite de sortie 12 Cette disposition permet de compléter l'homogénéisation du liquide en le faisant circuler dans le cruchon lorsque celui-ci est piqué sur les aiguilles 20 et 22. L'invention a également pour objet un banc de prélèvement d'échantillons liquides radioactifs utilisant des dispositifs à aiguille creuse tels que celui qui vient d'être décrit. La figure 3 représente une vue de dessus f 515349 d'un tel appareil Sur la figure, on voit que ce banc, portant la référence générale 23, comporte tout d'abord une embase fixe 25 sur laquelle est réparti un certain nombre de dispositifs de prélèvement 26 tels que celui qui a été décrit ci-dessus Les différents dispositifs 26 sont situés suivants un arc de circon- férence L'embase 25 comporte également une couronne dentée circulaire fixe 28 au centre de laquelle est disposé un pivot 29 qui supporte un bras tournant 30. L'axe de rotation du pivot 29 coupe le plan de l'emba- se 25 au centre de la couronne 28 qui est confondu avec le centre du cercle défini par les dispositifs 26 Sur ce cercle se trouvent encore un poste 32 de pesée de cruchons après prélèvement ainsi qu'un poste de soudure 34 dont le rôle sera explicité plus loin. Le bras tournant 30 est mobile autour de son axe grâce à un pignon 36 pouvant s'engrener sur les dentures de la couronne 28 Il peut être immobilisé par verrouil- lage dans une position déterminée grâce à un index mobile verticalement et pouvant pénétrer dans des ca- vités 37 ménagées sur la couronne 28. Le pignon 36 est mis en mouvement grâce à un motoréducteur 39 visible sur la figure 4 Sur cette figure, on voit également un tube 42 permettant l'ar- rivée des cruchons par transfert pneumatique, ceux-ci étant placés à l'intérieur de curseurs Du tube 42, les ensembles cruchon-curseur tombent dans un tube 44 solidaire du bras tournant 30, et de là parviennent au poste d'arrivée (non visible sur la figure 4) situé sur l'embase 25 Un barillet 45, placé à la partie inférieure du bras mobile 30, permet, par rotation, d'amener un outil 46 de prise d'échantillon au-dessus du cruchon qui est ensuite amené au-dessus de n'impor- te quel dispositif 26 par une rotation du bras 30 au- tour du pivot 29 Une fois le prélèvement effectué, le cruchon est ramené au poste de départ 48 Celui-ci se présente sous la forme d'un cyclindre 48 muni d'une arrivée d'air comprimé 49 pour le transfert pneumati- que. Comme il a été dit plus haut, chaque cruchon est placé à l'intérieur d'un curseur tel que représen- té à la figure 5 Sur cette figure, on voit un cruchon , représenté en traits mixtes, dont la partie supé- rieure est fermée par un bouchon élastique 52 Un man- chon, ou curseur, 53 entoure le cruchon 50 et permet son transfert pneumatique dans l'installation aussi bien avant le prélèvement qu'après celui-ci, alors que, dans les bancs de prélèvement de la technique antérieure, les cruchons étaient introduits à l'inté- rieur des curseurs seulement après le prélèvement. Dans le cas particulier de la figure 5, le bouchon élastique 52 du cruchon 50 comporte un alvéole interne 54 ne communiquant pas avec l'extérieur Le rôle de l'alvéole est de retenir la goutte de liquide qui res- te sur le bouchon après percement de celui-ci par l'aiguille et qui peut être une source dangereuse de contamination. Les figures 6 a et 6 b illustrent une autre méthode permettant de retenir cette goutte Sur la figure 6 a, on voit le cruchon 50 à l'intérieur du cur- seur 53, mais celui-ci est muni à son extrémité cor- respondant au bouchon 52 du cruchon 50 d'une capsule en polythène 57 dont la partie centrale a la forme d'une cheminée 58 permettant le passage de l'aiguille pour transpercer le bouchon 52 Lorsque le cruchon est retiré de l'aiguille, la cheminée 58 est fermée par soudure, par exemple soudure aux ultrasons, comme in- diqué sur la figure 6 b, cette opération étant effec- tuée sur le poste de soudure 34 du banc de prélèvement décrit ci-dessus, en référence aux figures 3 et 4 On évite ainsi une éventuelle contamination par cette goutte. Le dispositif de prélèvement selon l'inven- tion, présente des avantages particulièrement inté- ressants puisqu'il permet une bonne homogénéisation du liquide à échantillonner et un rinçage efficace de l'installation, ce qui garantit une bonne représenta- tivité des échantillons de liquide prélevés. Enfin, si on a décrit ici un type particu- lier de banc de prélèvement dans lequel de tels dispo- sitifs peuvent être avantageusement utilisés, ceux-ci peuvent s'appliquer à n'importe quel banc dans lequel le liquide à échantillonner est mis en circulation continue. REVENDICATIONS 1 Dispositif de prélèvement d'échantillons liquides, du type comportant au moins une aiguille creuse ( 2) montée sur un embout ( 4) lui-même disposé sur un support ( 8) comprenant une conduite d'entrée ( 10) et une conduite de sortie ( 12) du liquide à échantillonner entre lesquelles se trouve une capacité intermédiaire ( 14), caractérisé en ce que la partie inférieure de ladite capacité intermédiaire ( 14) est reliée à la conduite d'arrivée ( 10) par un orifice de vidange ( 15), et en ce que la partie inférieure de l'embout ( 4) a la forme d'un manchon ( 16) plongeant dans ladite capacité intermédiaire et ouvert à son ex- trémité inférieure ( 17). 2 Dispositif selon la revendication 1, ca- ractérisé en ce que ledit embout ( 4) ne comporte qu'une seule aiguille ( 2). 3 Dispositif selon la revendication 1, ca- ractérisé en ce qu'il comprend un embout ( 18) compor- tant deux aiguilles ( 20, 22) d'inégale longueur, dont la plus courte ( 20) est reliée à la conduite d'entrée ( 10) et la plus longue ( 22) à la conduite de sortie ( 12) du liquide. 4 Banc de prélèvement d'échantillons li- quides, du type comportant un bras mobile muni d'un système mécanique permettant d'amener un cruchon au- dessus d'un dispositif de prélèvement comportant au moins une aiguille, caractérisé en ce que ce disposi- tif de prélèvement est conforme à la revendication 1. Banc de prélèvement selon la revendica- tion 4, caractérisé en ce qu'il comporte une embase fixe ( 25) sur laquelle se trouvent, répartis sur au moins un arc de circonférence, au moins deux disposi- tifs selon la revendication 1, un poste d'arrivée et un poste de départ des cruchons situés sur le même arc de circonférence, ladite embase ( 25) comportant égale- ment une couronne dentée fixe ( 28) et un pivot ( 29) dont les axes sont perpendiculaires à l'embase ( 25) et passent par le centre de ladite circonférence, le pi- vot ( 29) supportant un bras tournant ( 30). 6 Banc de prélèvement selon la revendica- tion 5, caractérisé en ce que ladite embase fixe ( 25) comporte un poste ( 32) de pesée des cruchons, ce poste étant situé sur la circonférence définie par les dis- positifs de prélèvement ( 26). 7 Banc de prélèvement selon l'une quelcon- que des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que ladite embase fixe ( 25) comporte un poste de soudure ( 34) situé sur la circonférence définie par les dispo- sitifs de prélèvement ( 26). 8 Banc de prélèvement selon l'une quelcon- que des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que ledit bras tournant ( 30) comprend un pignon ( 36) ac- tionné par un motoréducteur ( 39) et venant s'engrener sur la couronne dentée fixe ( 28), un dispositif de verrouillage à l'aide d'un doigt mobile pouvant péné- trer dans des cavités ( 37) prévues sur la couronne dentée fixe ( 28) et un porte-outil comprenant au moins un outil de prélèvement ( 46) et un outil de démontage des aiguilles. 9 Banc de prélèvement selon l'une quelcon- que des revendications 5 à 8, caractérisé en ce que chaque cruchon ( 50), fermé par un bouchon élastique ( 52), est disposé à l'intérieur d'un curseur ( 53), la mise en place étant effectuée avant une opération de prélèvement, et au moins une partie du bouchon ( 52) n'étant pas recouverte par le curseur ( 53). 10 Banc de prélèvement selon la revendica- tion 9, caractérisé en ce que le bouchon élastique ( 52) du cruchon ( 50) comporte une cavité ( 54) entière- ment fermée traversée par l'aiguille lors du prélève- ment. 11 Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que le curseur ( 53) comprend, du côté correspondant au bouchon élastique ( 52) du cru- chon ( 50) une capsule ( 57) avec un orifice ( 58) per- mettant le passage de l'aiguille et pouvant être obtu- ré, notamment par soudure, après le prélèvement.