Brevet FR2550859A1 — publié le 19850222

La présente invention concerne un procédé et un dispositif d'échantillonnage de gaz ou vapeurs, et plus particulièrement un dispositif d'échantillonnage pour analyse d'atmosphères d'enceintes chaudes et humides. Dans les fours de biscuiteries, de boulangeries industrielles ou dans toute enceinte chauffée avec des brûleurs à gaz, il existe un risque permanent d'extinction de brûleurs pouvant entrainer la formation d'un mélange explosif. Pour des raisons de sécurité, il est indispensable que toute accumulation de gaz soit détectée avant que le mélange explosif ne soit formé. Des détecteurs de gaz installés directement dans les fours peuvent assurer une certaine sécurité. Cependant leur durée de vie est fortement réduite par la température élevée, associée dans certains cas à un taux d'humidité important. On a également proposé de prélever un échantillon du mélange gazeux se trouvant dans l'enceinte chauffée par des brûleurs à gaz afin de l'analyser en dehors de l'enceinte de telle sorte que le détecteur ne soit pas constamment placé dans des conditions de température élevée et d'humidité importante. Ainsi, le gaz peut être aspiré en dehors de l'enceinte, à travers un échangeur de chaleur pour abaisser sa température, jusqu'à un détecteur. Un tel dispositif, qui exige une mise au point précise et délicate pour fonctionner de manière fiable, ne procure pas cependant des résultats satisfaisants en toutes circonstances, en raison notamment de l'eau de condensation résultant du refroidissement du gaz, qui risque d'être introduite dans le circuit d'aspiration, d'endommager ou de saturer le détecteur et de compromettre le fonctionnement de l'ensemble. L'invention a pour objet un procédé d'échantillonnage d'atmosphère se trouvant dans une enceinte chaude et humide du type décrit ci-dessus, permettant leur analyse et la détection de risques d'explosion dans d'excellentes conditions de fiabilité et de sécurité. L'invention a également pour objet un dispositif d'échantillonnage d'atmosphère dans une enceinte chaude et humide pour analyse au moyen d'un détecteur raccordé à l'enceinte par un circuit d'aspiration, assurant soit l'aspiration des gaz de l'enceinte vers le détecteur, soit le refoulement vers l'enceinte des condensats ou poussières qui peuvent se trouver dans les canalisations. Le dispositif d'échantillonnage d'atmosphère chaude et humide suivant l'invention pour analyse au moyen d'un détecteur raccordé à l'enceinte par un circuit d'aspiration, comporte successivement un condenseur, une pompe et une chambre d'analyse contenant un détecteur et raccordée à l'enceinte par une canalisation de retour- évitant le rejet dans l'atmosphère ambiante. Suivant une forme préférentielle de réalisation de l'invention, le dispositif d'échantillonnage comprend un circuit du type indiqué ci-dessus, qui comporte en outre deux électrovannes à trois voies placées de part et d'autre de la pompe, la première étant placée entre l'enceinte et la pompe et sa troisième voie étant raccordée à une alimentation de gaz extérieure, la deuxième électrovanne étant placée entre la pompe et le détecteur et sa troisième voie étant raccordée au circuit entre l'enceinte et la première électrovanne. Les deux électrovannes sont commandées simultanément par un relais temporisé afin de provoquer soit l'aspiration du gaz se trouvant dans l'enceinte, soit le refoulement du gaz extérieur vers l'enceinte.De plus, un filtre sec, un régulateur de débit à contrôle automatique ou visuel, et un débitmètre sont avantageusement placés entre le condenseur et la première électrovanne. Le condenseur peut être équipé d'un récupérateur de condensats avec un siphon, ce qui permet de placer la sonde sur un côté ou une paroi de l'enceinte. De plus, les condensats s'accumulant dans le récupérateur constituent un filtre supplémentaire pour les gaz aspirés. Le fonctionnement du dispositif s'effectue comme indiqué ci-après. La mise en marche de la pompe provoque une première phase d'aspiration, où une fraction des gaz se trouvant dans l'enceinte chauffée par des brûleurs à gaz, est aspirée, refroidie au passage du condenseur, filtrée, puis amenée jusqu'à la chambre d'analyse à travers le régulateur de débit, le débitmètre, la première électrovanne, la pompe, et la deuxième électrovanne. Le détecteur se trouvant dans la chambre d'analyse enregistre toute concentration anormale de gaz explosibles et déclenche le cas échéant une alarme. Les gaz sont ensuite ramenés dans l'enceinte par une canalisation de retour. Cette phase d'aspiration peut durer de quelques minutes à plusieurs heures en fonction de l'atmosphère dans l'enceinte et des dimensions des canalisations, notamment. Au terme de ce temps, le relais temporisé commute les électrovannes provoquant ainsi l'admission du gaz extérieur par la première électrovanne tandis que la sortie vers la chambre d'analyse est fermée au niveau de la deuxième électrovanne. Le gaz extérieur aspiré par la pompe, dont le fonctionnement n'est pas interrompu, se trouve alors refoulé par l'intermédiaire de la deuxième électrovanne, vers la canalisation d'aspiration, à contre-courant, et permet donc de purger le circuit, en provoquant le refoulement dans l'enceinte des gouttes de condensats ou des poussières qui auraient pu s'engager dans la canalisation à travers le filtre et le débitmètre..Le débitmètre est muni d'une butée ajourée de façon à permettre la circulation du gaz à contre-sens. Le gaz extérieur peut être l'air ambiant, de préférence préalablement filtré, ou un gaz comprimé. La durée de cette phase de refoulement peut être comprise entre quelques secondes et 1 minute environ. Le relais temporisé déclenche alors à nouveau les électrovannes pour commencer un nouveau cycle d'aspiration suivi d'une phase de refoulement. Lorsque le condenseur peut être monté verticalement directement sur l'enceinte, il n'est pas nécessaire de l'équiper d'un récupérateur de condensats, car le liquide de condensation retombe directement dans l'enceinte. Dans ce cas, le risque d'introduction de condensat dans le circuit est plus faible et par conséquent les phases de refoulement peuvent être plus espacées. Par exemple, la phase d'aspiration peut durer plusieurs heures, pour une phase de refoulement de 15 à 30 secondes environ. Suivant la nature de l'atmosphère du four, le condenseur direct rejetant directement les condensats dans le four, et le filtre peuvent suffire à éviter toute introduction de condensat dans le circuit et la phase de refoulement n'est alors pas utile. Dans ce cas, les électrovannes peuvent ne pas être montées dans le circuit. Suivant une variante de l'invention, on peut prévoir le montage d'une pompe dont le sens d'aspiration peut être inversé; une seule électrovanne à trois voies est alors montée entre la pompe et la chambre d'analyse, troisième voie étant raccordée à l'alimentation de gaz extérieure. L'électrovanne est pilotée par le relais temporisé qui commande simultanément l'inversion de la pompe pour passer de la phase d'aspiration à la phase de refoulement, et inversement. Le condenseur utilisé est de type usuel dans la technique. Il est choisi en fonction des conditions de température de façon à abaisser la température du gaz, qui peut être par exemple de l'ordre de 150 à 3000C dans l'enceinte, à une valeur proche de la température ambiante, c'est-à-dire entre 10 et 300C. Le fluide réfrigérant du condenseur peut entre avantageusement de l'eau, ou le cas échéant un fréon, de l'ammoniac liquide, etc. Le filtre placé entre le condenseur et le régulateur de débit peut être en acier inox, en verre ou en polycarbonate, selon la nature des gaz. La dimension des canalisations est déterminée de manière à limiter les pertes de charge et à permettre un débit de gaz aussi rapide que possible de telle sorte que le temps de réponse du détecteur soit de l'ordre de quelques secondes à quelques dizaines de secondes. I1 est avantageux d'utiliser des canalisations en acier inox de diamètre compris entre 2 et 6mm environ et dont la longueur entre l'enceinte et la pompe est inférieure à 30m environ, pour obtenir un fonctionnement satisfaisant du dispositif. La pompe est choisie pour procurer un débit de l'ordre de 1 à 10 I/mn, et de préférence de 2 à 5 1/mon. Le cas échéant, elle peut être remplacée par un système Venturi. Bien entendu, il est possible de monter plusieurs dispositifs d'échantillonnage sur une même enceinte, et de les raccorder à plusieurs détecteurs ou à un seul détecteur. Par exemple, on peut disposer plusieurs sondes d'échantillonnage sur une enceinte et les raccorder à une meme pompe par des canalisations se rejoignant en amont de la première électrovanne; chaque canalisation comporte un condenseur, un filtre, un régulateur de débit et un débitmètre. Le dispositif suivant l'invention est tout particulièrement utile pour la détection de l'extinction accidentelle d'un brûleur à gaz dans un four de biscuiterie ou de panification. I1 convient également à la surveillance de toute enceinte chaude, méme dans des conditions d'humidité importante, par exemple dans l'industrie du raffinage, de la pétrochimie, de la peinture industrielle, des tunnels de séchage, des unités de récupération de solvants, etc. Les caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront en détail dans la description ci-après relative à des formes préférentielles et non limitatives de réalisation, en référence aux dessins annexés, qui représentent: Figure 1: un schéma du dispositif suivant l'invention en phase de fonctionnement par aspiration. Figure 2: un schéma du dispositif de la figure 1 en phase de refoulement. Figure 3: un schéma d'une variante du dispositif suivant l'invention. Le dispositif conforme à la présente invention permet d'analyser, au moyen du détecteur (1), l'atmosphère se trouvant dans l'enceinte (2) portée à température élevée, sous une humidité relative importante. L'enceinte (2) est raccordée au détecteur (1) par les canalisations d'aspiration (3) et (4) d'une part, et par la canalisation de retour (5) d'autre part. Les gaz se trouvant dans l'enceinte (2) sont aspirés par la pompe (6) à travers un condenseur (7) à récupérateur de condensats (8), un filtre (9) et un régulateur de débit (10), et ils débouchent par la canalisation (4) dans la chambre d'analyse (11) où se trouve placé le détecteur (1). Ils sont ensuite évacués par la canalisation (5) jusque dans l'enceinte (2). Deux électrovannes à 3 voies (12) et (13) sont placées de part et d'autre de la pompe et sont commandées par un relais temporisé (14). L'électrovanne (12) est placée entre le débitmètre (10) et la pompe (6) et sa troisième voie est munie d'un filtre (15) connecté à une alimentation extérieur de gaz (non représentée). L'électrovanne (13) est placée sur la canalisation (4) entre la pompe (6) et la chambre d'analyse (11) du détecteur (1), et sa troisième voie est raccordée par la canalisation (16) à la canalisation (3), entre le débitmètre (10) et l'électrovanne (12). En phase d'aspiration, le gaz est aspiré dans la canalisation (3), et refoulé dans les canalisations (4) et (5) comme indiqué par les flèches sur la figure 1. Au passage du mélange gazeux dans la chambre d'analyse (11), le détecteur (1) détecte toute concentration de gaz explosible dépassant un seuil déterminé et déclenche un dispositif d'alarme (17) de type usuel. Cette phase d'aspiration peut durer environ 30mn. En fin de phase d'aspiration, le relais temporisé (14) commande les deux électrovannes (12) et (13), l'arrivée de la canalisation (3) à l'élec- trovanne (12) étant fermée tandis qu'un gaz extérieur est aspiré à travers le filtre (15) par la pompe (6). La sortie de l'électrovanne (13) vers la chambre d'analyse (11) étant fermée, le gaz est injecté par la canalisation (16) dans la canalisation (3), à contre-courant, dans le sens représenté par les flèches sur la figure (2). Le gaz ainsi injecté refoule les condensats et les poussières qui auraient pu s'engager dans la canalisation (3) au-delà du condenseur (7), jusque dans l'enceinte (2). En particulier, lorsque le récupérateur (8) est saturé, les condensats qui auraient pu s'engager au-delà du filtre (9) et du débitmètre (10) se trouvent ainsi refoulés dans l'enceinte (2). Cette phase de refoulement dure environ 20 secondes, puis le relais temporisé (14) déclenche à nouveau les électrovannes (12) et (13), de manière à fermer le raccordement au filtre (15) et à la canalisation (16), respectivement, et un nouveau cycle comportant une phase d'aspiration suivie d'une phase de refoulement est engagé. Comme le montrent les figures 1 et 2, le dispositif peut comporter un condenseur direct (7') disposé verticalement, lorsque l'enceinte rend possible une telle disposition. Dans ce cas, il n'est plus nécessaire de prévoir un récupérateur de condensat car le liquide de condensation retombe directement par gravité dans l'enceinte (2) et le gaz est aspiré dans la canalisation (3') à travers le filtre (9') et le débitmètre (10'). Le risque d'entrainement de condensats dans la canalisation (3') étant alors plus faible, le cycle de fonctionnement peut être modifié en espaçant les phases de refoulement. Selon les conditions d'utilisation, il est possible de supprimer les électrovannes (12) et (13) et de faire fonctionner le dispositif uniquement en aspiration. Le dispositif représenté sur les figures 1 et 2 présente l'avantage de comporter une pompe (6) dont le fonctionnement est continu. Suivant la variante représentée sur la figure 3, la pompe (18) est une pompe à double effet, dont le sens d'aspiration peut être inversé. Les deux électrovannes (12) et (13) sont alors remplacées par une seule électrovanne (19) à 3 voies, raccordée à la pompe (18), la chambre d'analyse (11) et un filtre (20) connecté à une alimentation de gaz extérieure (non représentée). Le relais temporisé (21) commande l'inversion de sens de fonctionnement de la pompe et 1'électrovanne (19). En phase d'aspiration de l'enceinte (2) vers le détecteur (1) l'électrovanne (19) laisse passer le gaz de la pompe vers la chambre d'analyse (11), l'alimentation extérieure étant fermée. En fin de phase d'aspiration, le relais (21) commande l'inversion de l'électrovanne (19), la sortie vers la chambre d'analyse (11) étant fermée tandis que l'arrivée de gaz extérieur à travers le filtre (20) est ouverte. Le gaz extérieur se trouve alors aspiré vers l'enceinte (2) par la canalisation (3), repoussant ainsi les condensats qui peuvent s'y trouver. Après quelques secondes, le relais (21) inverse à nouveau la pompe (18) et l'électrovanne (19), mettant à nouveau en communication la pompe et la chambre d'analyse afin de recommencer une nouvelle phase d'aspiration. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'échantillonnage pour analyse d'atmosphères d'enceintes chaudes et humides au moyen d'un détecteur raccordé à l'enceinte par un circuit d'aspiration, caractérisé en ce que le circuit comporte successivement un condenseur, une pompe et une chambre d'analyse contenant un détecteur et raccordée à l'enceinte par une canalisation de retour, le circuit pouvant être parcouru par le gaz dans l'un ou l'autre sens. 2. Dispositif d'échantillonnage suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une électrovanne à trois voies entre la pompe et la chambre d'analyse, la troisième voie de 1'électrovanne étant raccordée à une alimentation de gaz extérieure. 3. Dispositif d'échantillonnage suivant la revendication 2, caractérisé en ce que l'électrovanne est pilotée par un relais temporisé déclenchant également l'inversion du sens de fonctionnement de la pompe. 4. Dispositif d'échantillonnage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit comporte deux électrovannes à trois voies placées de part et d'autre de la pompe, la première étant placée entre l'enceinte et la pompe et sa troisième voie étant raccordée à une alimentation de gaz extérieure, la deuxième électrovanne étant placée entre la pompe et le détecteur et sa troisième voie étant raccordée au circuit entre l'enceinte et la première électrovanne. 5. Dispositif d'échantillonnage selon la revendication 4, caractérisé en ce que les deux électrovannes sont commandées simultanément par un relais temporisé afin de provoquer soit l'aspiration du gaz se trouvant dans l'enceinte, soit le refoulement du gaz extérieur vers l'enceinte. 6. Dispositif d'échantillonnage selon l'une quelconque des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que le condenseur comporte un siphon et un récupérateur de condensats. 7. Dispositif d'échantillonnage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs sondes d'échantillonnage disposées sur une enceinte et raccordées à une meme pompe. 8. Procédé d'échantillonnage pour analyse d'atmosphères d'enceintes chaudes et humides au moyen d'un détecteur raccordé à l'enceinte par un circuit d'aspiration, caractérisé en ce qu'on refroidit le gaz aspiré, au moyen d'une pompe, on le filtre le cas échéant, on le fait passer sur le détecteur et on le réinjecte dans l'enceinte. 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'on effectue alternativement une aspiration du gaz se trouvant dans l'enceinte pendant un temps déterminé, puis on injecte un gaz dans le même circuit à contre-courant, pendant un temps déterminé.