Brevet FR2636641A1 — publié le 19900323

DESCRIPTION Dispositif permettant de mesurer des paramètres physico-chimiques de matières constituées de dèchets organiques à l'intérieur d'un fermenteur de production de méthane et d'y prélever des échantillons. Les fermenteurs industriels a base de déchets organiques, notamment dans le cas d'usines de traitement d'ordures ménagères, peuvent constituer une application Intéressante de ce dispositif. Le développement de tels fermenteurs est des plus récents. Si la mesure en périphérie du fermenteur de paramètres physico-chimiques (pH notamment) de la matière, permettant d'optimiser le fonctionnement du processus, ne pose pas de problème, les valeurs obtenues sont peu représentatives du milieu "actif", la matière le long des parois du fermenteur ayant tendance a stagner et a figer. Il convient donc d'aller"prendre" la mesure a l'aide d'une sonde a une certaine distance de la paroi intérieure (1 mitre au minimum) et de pouvoir retirer cette sonde du milieu après chaque mesure.Par ailleurs, la nature de la matière à traverser (grosso modo 50% de liquide, 50 de solide) nécessite l'isolement des capteurs dans une chambre de mesure qui ne doit être mise en communication avec le milieu que le point de mesure atteint. Il faut pouvoir cycliquement nettoyer ces capteurs pour leur conserver leur résolution ce qui peut être fait soit par retrait régulier des capteurs (mais c'est souvent une opération longue et nécessitant du personnel formé au matériel) soit par un réseau de nettoyage interne. La pr- sence d'hydrogène sulfure à l'intérieur du fermenteur nécessite, enfin, le choix de matériaux parfaitement adaptés. Le dispositif selon l'invention répond a ces différentes contraintes. Les dessins annexés (figures 1, 2, 3 et 4) illustrent l'invention. Il comporte une sonde contenant les capteurs, placés a l'extrémité avant dans une chambre de mesure étanche. Cette sonde (1) est mobile à l'intérieur d'une enveloppe extérieure en 2 parties (3) et (4) séparées par une vanne une unepartie (3) servant de fixation de T'ensemble sur un piquage (6) du fermenteur (2) est munie d'une portée de référence avec étanchéité dynamique (7); l'autre partie a l'extérieur (4) comporte aussi une portée de référen- ce avec étanchéité dynamique (8) et un centrage (9).La sonde (1) en cours de ses déplacements est donc toujours centrée entre 2 points et peut être sortie en amont de la vanne (5) pour maintenance tout en conservant l'etan- chiite. Le déplacement L de la sonde est réalisé par un ensemble écrou (11)1 vis à bille (12); la rotation de la vis a bille (12) provoque la poussée de l'écrou (11) sur un tube interne (14) lié mécaniquement au corps de sonde extérieur par l'intermédiaire d'un ressort de compression réglable (15). L'ensemble tube de poussée/corps de sonde se déplace donc tant que l'effort d'avancement à vaincre par le corps de sonde ne dépasse pas la compression initiale. Arrivé en butée, si l'on continue la rotation de la vis à bille on provoque alors l'ouverture de la chambre de mesure; celle-ci est protégée contre la venue de matières trop grosses lors du remplissage par la présence d'une crépine. Après retrait de la sonde par rotation inverse de la vis à bille, on peut nettoyer les électrodes et la chambre de mesure par un réseau interne constitue d'un tube d'alimentation (qui est aussi l'extrémité avant du tube de poussée) percé de lumières (21) et d'un drain (22) situé en partie basse de la chambre.Un réseau de nettoyage à l'extérieur du corps de sonde permet - lors de la réintroduction de la sonde, après un retrait de ltenveloppe extérieure pour maintenance- d'eliminer la matière qui a pu remplir, pour partie, l'intérieur de l'enveloppe en aval de la vanne. Ceci évite la présence de matière dans l'annulaire sonde/enveloppe qui pourrait ensuite figer et géner le fonctionnement. Un système de butées l'extérieur de l'enveloppe permet de modifier la course L de la sonde. La forme de la chambre de mesure devant le drain évite l'accumulation de matière qui pourrait se comporter, lors d'une mise en pression (remplissage en cours de mesure ou nettoyage) comme un bouchon. Enfin l'extraction et l'insertion de la sonde (faites sous la pression interne du fermenteur) sont facilitées par un système de butée, déplacé par 2 tiges filetées montées sur écrousfixés de part et d'autre de l'extrémité de l'enveloppe extérieure. REVENDICATIONS 1) Dispositif pour introduire une sonde (1) a l'intérieur d'un fermenteur de matière organique (2) et échantillonner et mesurer des paramètres physico-chimiques de la matière en place, caractérisé en ce qu'il comporte une enveloppe extérieure en 2 parties (3) et (4) séparées par une vanne (5), une partie (3) servant de fixation sur un piquage (6) du fermenteur et'mu- nie d'une portée de référence et d'une étanchéité dynamique (7), l'autre partie (4), a l'extérieur du fermenteur, comportant uneportée de référence avec étanchéité dynamique (8), un centrage (9) permettant de déplacer la sonde (I) a l'intérieur du fermenteur d'une distance correspondant a la course L, de faire la mesure et le prélèvement, et de revenir en position repos en conservant en permanence l'étanchéité, et en pouvant si nécessaire retirer la sonde tout en isolant le fermenteur. 2) Dispositif selon revendication 1 caractérisé en ce que le déplacement de la sonde réalisé par la poussée de l'écrou (11)-Fig 2- mu par la rotation de la vis a bille (12) elle-même entrainée par le moteur (13) s'exerce par l'intermédiaire du tube de poussée (14) et du ressort (15) dont la compression initiale réglable gracie aux vis vérins (16) permet de choisir la force d'ouverture de la chambre en fonction de la pression statique dans le fermenteur et de l'effort de pénétration de la sonde dans la matière afin que cette ouverture ne se réalise qu'après mise en butée du bloc d'extrémité (17) de la sonde en bout de la rainure de l'enveloppe extérieure (3). 3) Dispositif selon la revendication 1 ou la revendication 2 caractérisé en ce que le remplissage de la chambre de mesure (18) est réalisé après fil trage de la matière par une crépine (19) fixée sur le nez mobile (20) de la sonde. 4) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes ca ractérisé par la présence d'un circuit de nettoyage interne des électrodes et de la chambre de mesure, comportant une alimentation via les lumières du tube (21) et le drain (22) situé en partie basse; ce circuit de nettoyage servant en même tenps de circuit de prélèvement si nécessaire en cours de mesure. 5) Dispositif selon l'une des quelconque des revendications précédentes caractérisé par la présence d'un circuit de nettoyage de l'annulaire (23) entre la sonde (1) et l'enveloppe extérieure (3) en cas de remplissage de matière provenant du digesteur après une opération de retrait et remise en place de la sonde, par l'intermédiaire des piquages (24) et (25) sur l'enve loppe extérieure (4). 6) Dispositif selon les revendications 1, 2 ou 4 caractérisé par la possibilité de réglage de la course L de la sonde par mise en place d'une butée (26) en amont de l'extrémité de la rainure de l'enveloppe extérieure (3). 7) Dispositif selon la revendication 4 caractérisé par l'adoption en partie inférieure de la chambre de mesure, devant le drain, d'une géométrie particulière avec chicanes pour éviter la stagnation de matière devant le drain et son bouchage à court terme.