Brevet FR2603698A1 — publié le 19880311

PROCEDE ET DISPOSITIF POUR LA MESURE DE LA CONCENTRATION D'AEPOSOLS DANS UN GAZ. DESCRIPTION La présente invention a pour objet un procédé et un dispositif pour La mesure de la concentration d'aéroscls dans un gaz permettant d'effectuer cette mesure en continu et avec un grand débit ai n de suivre l'évolution, en fonction dJ temps, de la concentration en aérosols. Avec Les systèmes de prélèvement d'aérosols actuels, on ne pejt faire axe des mes@res différées (sauf dans le cas c'aércrois radioactifs). On intègre donc sur le temps sans possibilité de conna,tre les variations de concentration. La présente invention a pour but de remédier à ces incorvénierts en proposant un procédé et un dispositif de prélevement $d'aérosols qui permettent de su@vre facilement l'invention dans Le temps de la concentration er aérosol! avec des débits élévés, d'est-à-dire des-débits supérieurs à lm5/min. De mari ère connue, le procéd objet de l'invention comporte les étapes s@ivantes consistant à : (a)- mettre tes aérosols en solution dans un Liquide de mise en solution, e (b)- analyser le selution ainsi obtenue. Selon l'invention, L'étape (a) est effectuée en projetant Les aérosols sur un élément mobile sur lequel ils se déposent, cet élément mobile Les transportant ensuite à l'intérieur du Liquide de mise en solution. L'invention a également pour objet un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. Selon la principale caractéristique de ce dispositif, celui-ci comporte : - une enceinte comprenant : une cuve apte à contenir un liquide de mise en solution, cette cuve ayant une partie contenant le liquide et une partie vide, et un circuit d'évacuation du gaz, - au moins un élément mobile, et - des noyens d'introduction du gaz à contrôler dans l'enceinte, ces moyens d'introduction étant disposés de manière à projeter les aérosols pour les déposer sur ledit élément mobile dans La partie vide de la cuve, ledit élément mobile étant apte à transporter tes aérosols de ladite partie vide à L'intérieur du Liquide de mise en solution. Selon un mode de réalisation préféré, l'élément mobile est une bande continue ayant une première face sur laquelle les aérosols peuvent se déposer et une deuxième face, une partie de cette bande continue se trouvant dons la partie vide de la cuve et une autre partie dans le liquide de mise en solution, Le dispositif comportant en outre des moyens de mise en mouvement de cette bande continue. En général, les moyens de mise en mouvement de la bande continue comprennent au moins deux galets supportant ette bande continue et des moyens d'entraînement en rotation oe l'un au mcins de ces galets. Avantageusement, ce dispositif peut comporter en outre une brosse munie de poils placée à l'intérieur de La cuve, les poils ce cette brosse étant en contact avec Ladite première face de la bande continue. La présence de cette brosse permet de racler la face de la bande continue sur laquelle se trouvent les aérosols et, ainsi, d'accéLérer La mise en solution de ces derniers. Selon un mode préféré de réaLisation, cette brosse se présente sous La forme d'un galet brosseur de forme cylindrique dont la surface périphérique est recouverte de poils, le dispositif comportant en outre des moyens d'entraînement en rotation de ce galet brosseur. Le fait de réaliser La brosse sous la forme d'un galet brosseur permet non seuLement de retirer: plus vite les aérosols de la face de la bande continue sur laquelle ils se trouvent afin d'accélérer leur mise en solution, mais également d'agiter le liquide afin d'homogénéiser celui-ci. Selon un mode de réalisation particulier, le sens de rotation de ce galet brosseur est tel que La vitesse tangentielle des poils au point de contact avec la première face de la bande continue soit de même sens que le sens de déplacement de la bande et supérieure à la vitesse de cette bande. Dans un autre mode de réalisation, la brosse ou le galet brosseur peut être remplacée par un dispositif de lavage sous pression de la bande qui exerce les mémes fonctions. Dans ce cas, le dispositif de Lavage sous pression de la bande peut comporter : - un circuit d'aspiration du liquide de mise en solution dont L'orifice d'entrée se trouve dans La cuve, à l'intérieur de La masse liquide, et dont L'orifice oe sortie est constitué par une rampe d'aspersion disposée de manière à prcjeter le liquide sous pressior sur la première face de la bande continue, et - des rrcyens de pompage pour faire circuler le liquic@ dans ce circuit d'aspiration. Avantageusement, on peut prévoir er outre un rac eur placé en contact avec le prémière face de La banoe continue, en auront de La rampe d'aspersion par rapport au sens de déplacement de la bande. L'invention $apparaîtra mie@x à la le le@ture ce la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple puremert illustratif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans Lesquels - La figure 1 est une vue schématique en coupe verticale d'un premier mode de réalisation du dispositif selon l'invention, avec un galet brasseur, et - La figure 2 est une vue schématique semblable à La figure 1 illustrant un deuxième mode de réalisation du dispositif de l'invention, avec un dispositif de lavage en continu de la bande. Si L'on se reporte à la figure 1, on voit que le dispositif objet de L'invention se compose essentiellement d'une enceinte étanche 10 à L'intérieur de laquelle des parois verticales 12 prolongées à leur partie supérieure par des parties horizontales 18 constituent une cuve 14 contenant le Liquide 16 de mise en solution des aérosols. Les parois 12 sont fixées de manière étanche à Leur partie inférieure à La plaque de fond 13 de L'enceinte 10. On voit également sur La figure 1 que Le dispositif comporte une bande continue 20, réalisée en un matériau compatible avec Le Liquide 16. -Par exemple, on a réalisé un dispositif selon La figure 1 destiné à détecter Le béryllium, dans lequel le Liquide 16 était de L'acide chlorhydrique 5N et La bande 2G était réalisée en néoprène. La bande 20 présente une première face ou face externe 21 et une deuxième face ou face interne 23. La bande 20 est supportée par trois galets, à savcir deux galets 22 et 24 se trouvant oans la partie vide de La cuve 14, et un galet 26 se trouvant à l'intérieur du liquide. Dans le cas particulier oecrit ici, les trois galets 22, 24 et 26 ont Leurs axes de rotation perpendiculaires au plan de La figure.Le dispositif comporte @en outre des moyens pour entraîner en rotation, autour de son axe, L'un au mcins des galets 22, 24 et 26 afin de mettre ta bande continue 2C en mouvement suivant sa direction longitudinale. Ces moyens d'entraînement en rotation peuvent consister en un moteu@ M représenté schématiquement en traits interrompus sur le dessin et placé a l'intérteur ce L'enceinte 10. Dans l'exemple décrit ici, Les deux galets 22 et 24 sont placés dans la partie vide de la cuve 14, au-dessus de la surface libre du Liquide 16, tandis que le galet 26 est à L'intérieur du liquide. Les trois galets ont des diamètres égaux et les galets 22 et 24 ont leurs axes à la meme hauteur, de sorte que la partie de la bande continue 20 située entre ces deux galets est horizontale et parallèle à la surface libre du Liquide 16. Le rote des parties 18 est de protéger la bande continue 20 à cet endroit et d'éviter qu'après s'être déposés, les aérosols ne soient réentraînés hors de la cuve 14 et sortent de L'enceinte 10 avec le courant gazeux. En effet, comme on peut le voir sur la figure 1, le courant gazeux arrive à la partie supérieure de L'enceinte 10 grâce à une tuyère 32 qui se terrine par un orifice 34. De préférence, la tuyère 32 a une section droite qui diminue au fur et à mesure qu'on s'approche de l'orifice 34. Cette section peut être par exemple rectangulaire, l'orifice 34 ayant ainsi la forme d'une fente rectangulaire dont la longueur est perpendiculaire au plan de La figure, cette Longueur étant sensiblement égale à la largeur de La bande 2O. Cependant, on ne sortirait pas du cadre de l'invention en donnant a la tuyère 32 et/ou à l'orifice 34 une autre forme. On voit encore sur la figure 1 que les parties 18 se terminent, au voisinage de la tuyère 32, par des parties inclinées 19 situées à très faible distance de l'onifice 34. De plus, Les extrémités des parties 19 se trouvent très près de la face externe 21 ce la bande 20. Ainsi, immédiatement après s'être déposés sur La bande 2C, Les aérosols sont entraides à l'intérieur de la cuve, au-delà des déflecteu@s 19, tandis que le. courant gazeux circule dans L'espace étrcit situé entre l'extrémité de la tuyère 32 et les déflecteurs 19. Le gaz passe ensuite dans L'espace 11 entre L'enceinte 10 et La cuve 14 avant d'être évacue par une conduite 36, l'espce 11 et la conduite 36 constituant ainsi un circuit d'évacuation du gaz. A la partie inférieure de La cuve 14 est branchée une conduite 38 équipée d'une vanne 40 : cette conduite permet de prélever Le liquide de mise en solution afin d'analyser celui-ci pour déterminer la concentration d'aérosols. De manière avantageuse, on peut prévoir un galet brosseur 28 de forme cylindrique dont la surface périphérique est garnie de poils 30. Ce galet brosseur est placé à L'intérieur du Liquide 16 de sorte que ses poils soient en contact avec la face 21 de la bande 20 sur laquelle se trouvent les aérosols. Le galet 28 qui, dans le cas particulier décrit ici, a son axe perpendiculaire au plan de la figure, est entraîné en rotation autour de cet axe par des moyens de mise en rotation, par exemple un moteur (non représenté sur Le dessin).Toujours dans L'exemple illustré sur le dessin, Les galets 22, 24 et 26 sont entraînés, comme l'indiquent les flèches, dans le sens des aiguilles d'une montre en regardant La figure, tandis que Le galet brosseur 28 est entraîné dans le sens inverse des aiguilles d'une montre ainsi, la vitesse tangentielle de ses poils au point de contact avec La bande 20 est orientée dans te même sens que la vitesse de déplacement de cette dernière. Cependant, on ne sortirait pas du cadre de l'invention en faisant tourner Le galet 28 en sens inverse. Le fonctionnement de ce dispositif est le suivant La vanne 40 étant fermée et du liquide de rise en solution se trouvant dans La cuve 14, on met en route la bande continue 20 et le galet brosseur 28 afir que ceux-ci tournent dans le sens indique par les fiches sur le dessin. Une turbine (non représentée), communiquant avec la conduite 36, permet d'aspirer Le gaz contenant Les aérosoLs et de faire pénétrer celui-ci å l'intérieur de L'enceinte å travers la tuyère 32 et l'orifice 34. Les aérosols sont projetés sur la face 21 de La tance continue 22 dans la partie vide de la cuve, au voisinage de l'orifice 34.Les aérosols se déposent ainsi sur la bande 2G qui les entraîne ensuite à l'intérieur du liquide, jusqu'à l'endroit o- le galet brosse@2 20 est e contact ave 'a tarde. Le pôle du galet brcsseur 28 est de détacher les aérosols de la bande 20 afin d'accélérer leur mise en solution et, d'autre part, d'agiter le liquide afin dthomogenéiser celui-ci. La plupart des aérosols se détachent d'eux-mêmes de la bande 20, mais certains risquent de rester collés sur la bande : grâce au galet brosseur 28, tous les aérosols sont mis en solution. Le gaz débarrassé des aérosols est extrait par La conduite 36. Lorsqu'on veut prélever un échantillon du Liquide pour analyse, on ouvre la vanne 40 et le liquide est extrait par la conduite 38. L'analyse peut être faite ensuite par tout moyen connu, par exemple à L'aide d'un ensembLe de mesure comportant une torche à plasma et un spectrophotomètre. Le dispositif objet de L'invention peut être utilisé, entre autres, pour détecter la présence de particules dans les gaz, notamment le béryllium et l'uranium naturel . Si l'on utilise un dispositif comme celui représenté sur le dessin, Le volume de la cuve étant de deux Litres et l'orifice d'entrée du gaz à analyser 34 autorisant un débit de 1200 Litres/min, et si l'on utilise un ensemble de mesure comportant une torche à plasma et un spettrophotomètre pour lesquels les limites de détection, pour un débit de prélévement de 0,2 cm3/min, sont de 2.10-3 mg/l pour-2 le bérylliu@ et 3 mg/L pour l'uranium, il faut prélever 4.10 mc de béryillium ou 6 mg d'uranium pour détecter ces éléments.Op voit dene qu'avec le débit de 1200 (itrpes/min indicué ci-dess@s, on peut détecter-3 une concentration atmssphértque de béryllium égale à 2.10-3 mg/m3 au bout de lmip48s et une çoncertration atmosphérique d'uranium égale à ç.10-2 mg/m3 au bout de 55min et 30s. ta figure 2 illustre une varia-+e dans laquelle le galet brosseur 28 est remplacé par un dispositif de lavage sous presstor de la bande. Une pompe de circulation 43 aspire le liquice contenu dans la cuve 14 par l'intermédiaire d'une conduite 44 et le refoule dans une conduite 46. L'autre extrémité de la conduite Le débouche dans une rampe d'aspersion 41 cui petmet c'envoyer le liqu@@ce sous pression sur La face 21 de La banoe 2C. Le dispositif est complété par un racleur 42 placé en amont de la rampe 41 par rapport au sens de déplacement de la bande. Ce dispositif joue le même role que le galet brosseur 28. En effet, le racleur 42 et Le liquide projeté par La rampe d'aspersion 41 servent à détacher les aérosols se trouvant sur La face 21 de La bande 20. D'autre part, le fait que le liquide est mis en circulation grace à la pompe 43 permet d'homogénéiser celui-ci : c'est pourquoi il est préférable que le point de prélèvement soit éloigné de l'endroit où le liquide est projeté sous pression sur la bande 20. Ainsi, le procédé et Le dispositif objets de l'invention présentent des avantages intéressants puisqu'ils permettent de déterminer en continu la concentration d'aérosols dans un gaz et ce avec un grand débit (supérieur à 1 m3/min). D'autre part, le dispositif est simple à construire et peut être réalisé avec des éléments facilement disponibles dans le commerce, ce qui en diminue Le coût, et il est facile d'en adapter tes dimensions au débit désiré. De plus, on peut utiliser un tel dispositif pour la réalisation d'appareils de surveillance de l'environnement, ou encore l'utiliser comme appareil de contrôle atmosphérique à alarme pour les locaux de- grandes dimensions. Enfin, il est bie entendu que l'invention ne se limite pas aux seuls modes de réalisation qui viennent d'être décrits ici, mais qu'on peut envisÔger oe nombreuses variantes sans sortir pour autant du cadre de l'invention. C'est ainsi que L'homme du métier pourra faire varier la disposition et les moyens d'entraînement de La bande continue en fonction de chaque cas particulier, et chcisir le matériau convenable pour celle-ci er fonction de la nature des aérosols que l'or veut détecter.De plus, on peut, sans scrtir du cadre de l'invertion remplacer la banoe continue par un autre élément mobile apte å transporter les aérosols depuis la partie vide de la cuve jusqu'à l'intérieur du lic@de de mise en solution. Eventuellement, or peut supprimer les parois 12 et placer la masse liquide directement dans la partie inférieure de L'enceinte 10. Il est cependant préférable, dans ce cas, de conserver les parois 18 et les déflecteur51$ pour les raisons indiquées plus haut. Quant au galet brosseur 28, il peut tourner dans un sens ou dans l'autre ou être remplacé par une brosse fixe. Il est à noter que, si son sens de rotation est tel que sa vitesse tangentielle au point de contact avec la bande soit de même sens que le sens de déplacement de la bande, la vitesse tangentielle du galet brosseur doit être supérieure à celle de la bande : en effet, les vitesses de ces deux éléments au point de contact doivent être différentes pour qu'il y ait un véritable brossage apte à détacher les aérosols de la bande. Enfin, on ne sortirait pas non plus du cadre de l'invention en remplaçant le galet brosseur ou le dispositif de lavage sous pression de la bande par un dispositif d'un autre type apte à détacher les aérosols. REVENDICATIONS 1. Procédé pour La mesure de la concentration d'aérosols dans un gaz, ce procédé comportant tes etapes suivantes consistant à : (a)- mettre Les aérosols en solution dans un liquide de mise en solution (16), et (b)- analyser la solution ainsi obtenue, caractérisé en ce que l'étape (a) est effectuée en projetant les aérosols sur un élément mobile (20) sur lequel ils se déposent, cet élément mobile (2C) les transportant ensuite à l'intérieur du liquide de mise en solution (16). 2. Dispositif pour la mesure de la concentration d'aérosols dans un gaz, caractérisé en ce qu'il comporte - une enceinte (10) comprenant une cuve (14.) apte å contenir un liquide de mise en solution (16), cette cuve (14) ayant une partie contenant le liquide et une partie vide, et un circuit d'évacuation du gaz (11), - au moins un élément mobile (20), - des moyens d'introduction (32, 34) du gaz à coursier dans l'enceinte, ces moyens d'introduction étant disposés de manière ç projeter les aérosols sur ledit élément mobile (20) dans la partie vide de la cuve (14), ledit élément mobile (2-? étart apte à transporter les aérosols de ladite partie vide à L'intérieur du liquide (16) de incise en solution. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit élément mobile est une bande continue (20) ayant une première face (21) sur laquelle les aérosols peuvent se déposer et une deuxième face (23), une partie de cette bande continue (20) se trouvant dans la partie vide de la cuve et une autre partie dans le liquide de mise en solution (16), le dispositif comportant en outre des moyens de mise en mouvement de cette bande continue (20). 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens de mise en mouvement de la bande continue (20) comprennent : - au moins deux galets (24, 26) sur lesquels la bande continue est en appui, et - des moyens d'entraînement en rotation de l'un au moins de ces galets. 5. Dispositif selon L'une quelconque des revendications 3 et 4, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une brosse (28) munie de poils placée à l'intérieur de la cuve (14), les poiLs (30) de cette brosse étant en contact avec ladite première face (21) oe la bande continue (20). 6. Dispositif selon La revendication 5, caractérisé en ce que ladite brosse se présente sous la forme d'un galet brosseur (28) de forme cylindrique dot la surface périphérique est recouverte ae poils (30), le dispositif comportant en outre des moyens d'entraînement en rotation de ce galet brosseur (28). 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le sens de rotation dudit galet brosseur (28) est tel que la vitesse tangentielle des poils (3C) au point de contact avec la première face (21) de la bande continue (20) scit de même sens que Le sens de déplacement de la bance (20) et supérieure à la vitesse de cette bande (20). 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 et L, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un dispositif de lavage sous pression de la bande (20). 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que le dispositif de lavage sous pression de la bande (20) comprend - un circuit d'aspiration du liquide (16) de mise en solution dont L'orifice d'entrée se trouve dans La cuve (14), à L'intérieur de la masse liquide, et dont l'orifice de sortie est constitué par une rampe d'aspersion (41) disposée de manière à projeter le liquide sous pression sur la première face (21) de la bande continue (20), et - des moyens de pompage pour faire circuler le liquide (16) dans ce circuit d'aspiration. 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un racleur (42) placé en contact avec la première face (21) de la bande continue (20) en amont de la rampe d'aspersion (41) par rapport au sens de déplacement de la bande.