Brevet FR2557696A1 — publié le 19850705

Détecteur d'impuretés en suspension dans un fluide L'invention a pour objet un détecteur d'impuretés en suspension dans un fluide et notamment, bien que non exclusivement, de détection de la présence d'impuretés telles que des poussières ou des éléments microbiens en suspension dans l'air d'un local industriel ou d'habitation. La détection rapide de l'apparition ou de la présence d'impuretés dans l'atmosphère d'un local est souvent néces- saire. Par exemple, on doit déceler les poussières radio- actives ou toxiques, ainsi que le développement de certaines colonies microbiennes nocives pour l'homme ou susceptibles de perturber certains processus agro-alimentaires à un - stade précoce d'apparition. Mais bien souvent ces impuretés n'envahissent que très progressivement l'ensemble d'un local. Or, la plupart des détecteurs existants sont des appareils de proximité qui n'analysent qu'un petit volume d'air par unité de temps, typiquement quelques litres par minute. Lorsqu'un détecteur de ce genre est placé en un point déter- miné d'un local et qu'il est alimenté à ce débit d'analyse, il ne peut fournir des indications que sur la teneur en impuretés dans une fraction très faible du local. En effet, les vitesses d'aspiration vers le détecteur induites dans l'atmosphère décroissent comme le carré de la distance à l'orifice d'entrée de l'appareil. Dès quelques centimètres de distance, cette vitesse devient extrêmement faible. En conséquence, les échantillons d'air prélevés ne sont repré- sentatifs que de la situation dans une zone très restreinte, de sorte qu'on se trouve dans l'alternative d'accepter une détection tardive ou de devoir multiplier le nombre des détecteurs. L'invention vise à fournir un détecteur d'impuretés répondant mieux que ceux antérieurement connus aux exigences de la pratique, notamment en ce qu'il assure la détection dans un volume important autour de lui. Dans ce but, un détecteur suivant l'invention comporte un ventilateur rotatif associé à une enveloppe munie d'une -2- entrée et d'une sortie de fluide profilées pour réduire les pertes de charge, ventilateur dont le moyeu est prolon- gé par un boîtier fixe à surface profilée dans lequel est ménagé un passage reliant deux points de l'écoulement de fluide induit par le ventilateur qui sont à des pressions différentes, le passage comportant une chambre contenant un organe de détection desdites impuretés dans le courant dérivé traversant le passage sous l'effet de la différence de pression. Le débit dérivé peut être de l'ordre du millième du débit total traversant le ventilateur. On réalise ainsi un échantillonnage sur un débit d'air très important, qui inté- resse un volume très supérieur à celui surveillé par un - détecteur classique. La partie de l'enveloppe située en arrière du ventilateur et comportant la sortie de fluide peut être conçue de façon à former une tuyère fournissant un jet qui, par induction, provoque un brassage d'air im- portant même à distance importante du détecteur. La partie avant de l'enveloppe et le boîtier peuvent de leur côté être réalisés de façon à provoquer, dans une région amont, une turbulence d'homogénéisation. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit d'un mode particulier d'exécution de l'invention, donné à titre d'exemple non limitatif, constitué par un détecteur d'impuretés en suspension dans l'air. La description se réfère à la Figure unique qui l'accompagne et montre le détecteur, en coupe suivant un plan passant par l'axe à la partie supérieure de la Figure, en élévation à la partie inférieure. Le détecteur 10 montré sur la Figure comporte un venti- lateur caréné 11 dont la roue 12 et le moteur électrique d'entraînement 13 apparaissent en tirets sur la Figure. Le carénage porte deux brides permettant de le fixer d'une part à une virole d'entrée 14, d'autre part, à une tuyère de sortie 15 pour former une enveloppe. A l'intérieur de la virole 14 est placé un boîtier démontable 16, en plusieurs pièces assemblées. Dans ce boîtier, fixé à la virole d'entrée et prolongeant vers l'avant le moyeu du ventilateur 10, est ménagé un passage de circulation d'un débit dérivé. Ce passage comporte un trou axial dont le diamètre est faible comparé à celui de la virole, prolongé vers l'intérieur par un tube 18. Ce tube débouche dans une chambre faisant partie du passage et communiquant avec l'espace annulaire délimité par la virole 14 et le boîtier 16 par des trous radiaux 17. Dans la cham- bre 19 est placé un capteur sensible à la présence des impuretés à détecter. Dans le mode de réalisation illustré, ce capteur se limite à un disque amovible 20 placé face au tube 18 et pouvant recevoir une colle de retenue des pous- sières et aérosols contenus dans le jet d'air qui sort du tube 18 et s'étale sur le disque 20. Pour-que le passage ménagé dans le boîtier 16 soit parcouru par un débit dérivé, il est nécessaire qu'une différence de pression existe entre l'entrée du tube 18 et la sortie du trou 17. Ce résultat est atteint en dessinant le bottier 16 et la face interne de la virole d'entrée 14 de façon qu'intervienne une variation de vitesse d'écoule- ment source d'une différence de pression. Au surplus, la virole 14 présente avantageusement un col situé à l'avant, de diamètre Do tel que la section de passage offerte à l'air augmente sur une longueur de quelques diamètres, jusqu'à atteindre le diamètre de la roue 12 du ventilateur, au voisinage de la section droite o sont placés les trous 17. Ainsi, le prélèvement par le tube 18 s'effectue dans une région o la divergence de l'écoulement augmente sa turbu- lence et, donc, son homogénéité. Le moyeu du ventilateur 11 est prolongé vers l'arrière par une pièce 21 en forme d'ogive, profilée et coopérant avec la tuyère 15 pour guider l'écoulement. Le diamètre D1 de la sortie de la tuyère 15 est prévu de façon à fournir une section droite comparable à celle de l'espace annulaire dans lequel se déplacent les pales du ventilateur. La tuyère et la pièce 20 sont par ailleurs profilées pour éviter des variations de section à l'aval des pales et contribuer à la formation d'un jet régulier et pénétrant, de section droite circulaire, qui induit un courant d'air important loin derrière le détecteur et contribue encore à augmenter le volume concerné par l'échantillonnage, par brassage de l'ensemble de l'air du local. On peut donner, à titre d'exemple, les caractéristiques d'un détecteur susceptible de trouver un large domaine d'ap- plication. Le ventilateur est prévu pour établir un débit de plusieurs dizaines de litres par seconde, à une vitesse de quelques mètres par seconde, provoquant une différence de pression correspondant à quelques millimètres d'eau entre l'entrée du tube 18 et la sortie des trous 17. Le tube 18 peut avoir un diamètre de quelques millimètres et une lon- gueur de quelques centimètres. Le débit qui alimente le cap- teur 20 est alors de l'ordre du millième de celui du venti- lateur, qui est lui-même environ dix fois plus faible que le débit induit en aval à une distance égale à une trentaine de diamètres environ. Le détecteur qui vient d'être décrit est susceptible de très nombreuses variantes de réalisation. En particulier, la virole d'entrée 14 et la tuyère 15 peuvent être d'une seule pièce au lieu d'être en plusieurs pièces assemblées; l'en- veloppe constituée,dans le cas illustré en Figure 1, par la tuyère, le carénage du ventilateur et la virole d'entrée, pourrait être d'une seule pièce. Le mode de fixation et d'assemblage du boîtier 16 pourrait être différent de celui illustré, notamment pour faciliter l'accès au capteur. Ce capteur peut avoir n'importe laquelle des constitutions connues et, notamment, être d'un type qui fournit une mesure sous forme d'un signal électrique permanent, plutôt qu'une simple collection d'impuretés. Enfin, le détecteur peut être utilisé dans un milieu liquide, et le terme "ventilateur" doit être interprété comme couvrant également des dispositifs rotatifs de circulation de liquide. - 5 - REVENDICATIONS 1. Détecteur d'impuretés en suspension dans un fluide, caractérisé en ce qu'il comporte, dans une enveloppe, un ventilateur rotatif associé à un boîtier (16) muni d'une entrée (18) et d'une sortie (17) de fluide, profilée pour réduire les pertes de charge, le moyeu du ventilateur étant prolongé par un boîtier (16) fixe à surfaces profilées, délimitant un passage (18, 19, 17) reliant deux points de l'écoulement de fluide induit par le ventilateur qui sont à des pressions différentes, le passage comportant une chambre contenant un organe (20) de détection des impuretés dans le courant dérivé traversant le passage sous l'effet de la dif- férence de pression. 2. Détecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le passage est dimensionné et placé de façon à être parcouru par un débit dérivé représentant un débit de l'ordre du millième du débit traversant le ventilateur. 3. Détecteur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le passage comprend un tube d'entrée axiale placé à l'avant du boîtier et fournissant un jet frappant ledit organe, et des trous radiaux de sortie. 4. Détecteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'enveloppe définit avec le boîtier (16) un conduit présentant une zone d'entrée diver- gente de façon à provoquer une turbulence d'homogénéisation. 5. Détecteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la partie de l'enveloppe située en aval du ventilateur et comportant la sortie de fluide constitue, avec une pièce profilée prolongeant le moyeu du ventilateur, une tuyère fournissant un jet de sec- tion droite approximativement circulaire d'induction d'une circulation de fluide à un débit supérieur à celui qui par- court le ventilateur. 6. Détecteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, destiné à la détection d'impuretés en suspension dans l'air, caractérisé en ce que le ventilateur est prévu pour établir un débit de plusieurs dizaines de litres à la seconde et le passage présente à son entrée un diamètre de - 6 - quelques millimètres.