Brevet FR2723639A1 — publié le 19960216

L'industrie en général génère des déchets liquides de toute nature, notamment des huiles, des hydrocar- bures et des produits chimiques. Il est actuellement très difficile, voire impossible de définir avec exactitude la proportion des différents composants du contenu d'un fût, surtout lorsque des produits de densité et de viscosité différentes ont été mélangés. Actuellement, les méthodes d'identification du contenu d'un fût sont très aléatoires. Elles consistent: - soit à introduire dans le fût une tige rigide ou un fil métallique pour en extraire par contact un produit à identifier; cette méthode est très rudimentaire et imprécise, - soit, par le biais d'une méthode plus perfor- mante, à prélever des échantillons en plongeant dans le fût un tube d'une certaine section. Lorsque le tube est suffisam- ment immergé, il suffit de boucher l'extrémité restée à l'air libre, d'extraire rapidement le tube et de recueillir l'échantillon dans un flacon. Cette méthode est contraignante20 pour échantillonner dans de bonnes conditions car il est impératif de nettoyer ou de remplacer le tube avant de pouvoir effectuer un autre prélèvement. Ces méthodes, pour aussi simples qu'elles paraissent, ne donnent qu'une vague idée du contenu du fût surtout lorsque les produits mélangés sont de viscosités différentes. Il existe néanmoins des seringues qui, elles, ont l'avantage d'effectuer un travail beaucoup plus propre, mais il subsiste le problème du prélèvement en proportions égales des ingrédients du contenu du fût. De plus, l'utilisa- tion des seringues nécessite obligatoirement l'usage d'un tuyau souple qui à chaque opération est souillé donc impropre à l'échantillonnage suivant. Il est à noter que toutes ces méthodes connues ne se préoccupent que très peu des risques d'accidents ou de pollutions liés à la manipulation des produits chimiques dangereux. L'invention se propose de remédier à tous ces inconvénients grâce à une fonction d'aspiration et de forçage de fluide dans une chambre à vide permettant de prélever dans des fûts ou tout autre récipient un échantillon de leur contenu fluide, qu'il soit liquide ou pâteux, tout en respectant les proportions des différents constituants et grâce à des fonctions de raclage et de nettoyage des parties en contact avec les fluides permettant d'effectuer des échantillonnages successifs de produits divers et variés sans pollution notable des fûts ou flacons d'échantillons entre eux. L'invention propose à cet effet un appareil de prélèvement d'échantillon fluide pour fût rempli d'une masse fluide jusqu'à un niveau donné et comportant une paroi25 sensiblement horizontale munie d'un orifice, comportant: - une bague d'appui destinée à porter sur le pourtour de l'orifice et munie d'un passage muni intérieure- ment d'au moins un joint de raclage, - un tube plongeur adapté à coulisser de façon étanche dans ledit passage et, muni en son extrémité infé- rieure d'un embout d'aspiration, ce tube comportant également un trou de refoulement, - un piston comportant au bout d'une tige un disque adapté à coulisser de manière étanche dans le tube plongeur, et - des moyens pour positionner en hauteur le disque du piston par rapport à la bague d'appui en sorte que ce disque reste à une distance donnée du niveau de la surface libre de la masse fluide. On appréciera le caractère simple et fiable d'une telle structure. Selon des enseignements préférés de l'invention, éventuellement combinés: - la tige du piston fait partie d'une pièce de conformation générale en U renversé, dont une branche est constituée par cette tige et une autre branche comporte en son extrémité inférieure une portée d'appui adaptée à venir en appui sur une surface de référence pour la bague d'appui, ces branches étant reliées par ces moyens de positionnement, - la portée d'appui est adaptée à venir en appui sur ladite paroi du fût, - l'autre branche est montée coulissante dans un manchon de guidage solidaire de la bague d'appui à distance dudit passage, - le manchon comporte une fente longitudinale et ladite autre branche comporte un moyen de préhension venant radialement en saillie vis-à-vis du manchon au travers de cette fente, - la surface de référence est liée à la bague d'appui, - les deux branches de la pièce en U sont solidaires l'une de l'autre, - les deux branches de la pièce en U sont munies d'éléments de réglage en positionnement relatif, - ladite autre branche comporte en son extrémité supérieure un manchon adapté à recevoir en coulissement la tige du piston et muni d'un élément de serrage, - la bague d'appui est munie sur sa face infé- rieure d'au moins deux gradins annulaires de centrage adaptés à au moins deux diamètres d'orifice, - la bague d'appui comporte une jupe extérieure- ment filetée, - le tube plongeur et la tige de piston sont munis de moyens de fixation temporaire, - l'embout d'aspiration comporte un trou consti- tuant à la fois un trou d'aspiration et un trou de refoule- ment, - le trou a un diamètre choisi en fonction de la viscosité de la masse fluide en sorte de pouvoir permettre l'aspiration et le refoulement de l'échantillon par mouvement relatif disque/tube, tout en empêchant un échappement de cet échantillon par simple gravité, - le trou est ménagé dans un joint élastique fendu et est bordé par une ou plusieurs lèvres, le trou est fermé par un clapet anti- fuite comportant un élément d'ouverture accessible de l'extérieur, - le trou de refoulement est disposé dans la paroi du tube à proximité de son extrémité supérieure, en sorte d'être séparé de l'embout d'aspiration par le disque20 sur une partie seulement de la course de coulissement relatif entre ce disque et ce tube, un second disque de piston muni d'un clapet anti-retour étant prévu dans le tube sous le disque, pour forcer par mouvement ascendant un refoulement de l'échantillon fluide, 25 - le deuxième disque constitue l'embout d'aspira- tion. L'invention propose également un procédé de prélèvement d'un échantillon fluide dans un fût rempli d'une masse fluide jusqu'à un niveau donné, selon lequel on30 plonge dans cette masse fluide un tube plongeur muni en son extrémité inférieure d'un embout d'aspiration en faisant coulisser ce tube, de façon étanche autour d'un disque dont la distance à la surface libre de cette masse fluide est maintenue constante, et à l'intérieur d'une bague de raclage35 fixe au moins temporairement vis-à-vis de ce disque, on sort de la masse fluide le tube plongeur en maintenant le disque dans une position fixe vis-à-vis de ce tube, et on expulse par un trou de refoulement le contenu du tube situé entre l'embout et le disque. De manière préférée, on positionne le disque sensiblement au niveau de la surface libre de cette masse fluide. Des objets, caractéristiques et avantages de l'invention ressortent de la description qui suit, donnée à titre d'exemple non limitatif, en regard des dessins annexes sur lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe verticale d'un appareil de prélèvement conforme à l'invention, - les figures 2A, 2B et 2C sont des vues schéma- tiques représentant conjointement le fonctionnement de l'appareil de la figure 1, - les figures 3A et 3B sont des vues schématiques d'une variante de réalisation de l'appareil de la figure 1, - la figure 4 est une vue de détail montrant la liaison temporaire des branches du U renversé des figures 3A et 3B, - la figure 5 est une vue schématique partielle d'encore un autre appareil de prélèvement, - la figure 6 est une vue schématique d'encore un autre appareil de prélèvement, - la figure 7 est une vue partielle de l'appareil de la figure 6, selon la ligne de coupe VII-VII, et - les figures 8A, 8B, et 8C sont des vues de dessus, de côté ou en coupe verticale d'un joint élastique à lèvres et la figure 8D est une vue avec coupe partielle de ce30 joint engagé dans un embout de tube plongeur. L'appareil de prélèvement représenté aux figures 1 et 2A à 2C sous la référence générale 1 comporte: - une coupelle ou bague d'appui 2 destinée à porter sur le pourtour de l'orifice 52 d'un fût ou récipient 50 comportant une paroi sensiblement horizontale 51; cette coupelle est munie d'un passage 2A muni intérieurement d'au moins un joint d'étanchéité 60 (ici doublé par un second joint d'étanchéité 61), - un corps ou tube plongeur 3 adapté à coulisser de façon étanche dans le passage 2A et muni en son extrémité inférieure d'un embout d'aspiration 4; de la sorte la bague 2 joue une fonction de raclage/nettoyage sur la surface extérieure du tube plongeur 3; comme cela apparaîtra plus loin le tube plongeur comporte en outre un trou de refoule- ment, ici constitué par le trou d'aspiration 4A de l'embout: le tube 3 est fermé à sa partie supérieure par un bouchon percé 5 muni d'une vis de serrage 6, - un piston comportant, au bout d'une tige 7, un disque 8 adapté à coulisser de manière étanche à l'intérieur du tube plongeur 3 et muni ici à cet effet de joints d'étan- chéité, ici au nombre de deux et repérés 62 et 63, - des moyens pour positionner en hauteur le disque 8 par rapport à la bague d'appui en sorte que ce disque reste à une distance donnée du niveau de la surface libre de la masse fluide 53 contenue dans le fût 50. Le passage 2A, le tube plongeur 3 et le disque 8 ont ici une section circulaire. Il est bien sûr possible de choisir, en variante, une section polygonale (carrée, rectangulaire, octogonale ou autre) pour des raisons par exemple de guidage.25 De manière préférée, la tige 7 du piston fait partie d'une pièce de conformation générale en U renversé, dont une branche est constituée par cette tige 7, et l'autre branche, repérée 9, comporte en son extrémité inférieure une portée d'appui 9A (ici sa tranche) adaptée à venir en appui30 sur une surface de référence, au moins temporairement liée à la bague d'appui 2. Dans l'exemple des figures 1, 2A à 2C, les branches 7 et 9 font partie d'une seule et même pièce de sorte que la position du disque 8 est fixée une fois pour35 toutes vis-à-vis de la portée d'appui 9A; de préférence ces branches ont des longueurs égales de sorte que le disque 8 est sensiblement au niveau de ladite tranche 9A; en d'autres termes, le disque est sensiblement au niveau de la surface de référence. Dans l'exemple précité cette surface de référence est constituée par la paroi 51, à proximité immédiate de l'orifice 52. Dans l'exemple des figures 1 à 2C, la bague 2 comporte avantageusement une oreille latérale à laquelle est fixé un manchon 10 pour le guidage en coulissement de la branche 9, à distance latérale du passage 2A. En variante non représentée la surface de référence pourrait être directement solidaire de la bague 2 elle-même. En fonctionnement, conformément aux figures 2A à 2C, pour effectuer un prélèvement dans le fût 50 (par exemple de 200 litres), on saisit l'appareil let on fait reposer la coupelle 2 au-dessus de l'ouverture 52 du fût 50. La partie en butée 9A de la branche 9 vient en appui sur le dessus 51 du fût immobilisant ainsi le disque 8. Après avoir dévissé la vis 6 du bouchon 5 (action Ai), on introduit le corps 3 dans le fût en exerçant sur le corps 3 une poussée vers le bas (action A2). Une chambre de remplissage 100, délimitée par le piston 8, le corps 3 et l'embout 4 fixé à l'extrémité du corps 3 plongeant dans le récipient, de volume initialement sensiblement nul, se remplit progressivement par du fluide aspiré au travers du trou 4A. Ce trou 4A a en principe une dimension de section inférieure à celle de la section intérieure du corps 3. Grâce à l'étanchéité de la chambre 100 du corps 3 assurée par les joints 62 et 63 (ici à section30 carrée) du disque 8, il se crée en effet une dépression à l'intérieur de la chambre 100 qui provoque une aspiration à travers du trou 4A des différents composants du fût au fur et à mesure de l'introduction du corps 3 et ceci jusqu'à la profondeur désirée, par exemple le fond du fût, réalisant ainsi un échantillonnage moyen précis (voir la figure 2A). A ce stade de l'opération, on a un carottage parfait du contenu du fût, lequel carottage est contenu dans la chambre 100 du corps 3 entre le piston 8 et l'embout 4. Afin d'immobiliser le disque 8 dans le tube plongeur 3, on serre la vis 6 sur le bouchon 5 (action A3) puis on extrait du fût le corps 3 en le faisant coulisser (action A4) à travers la coupelle 2 que l'on maintient en appui contre le fût. Le fait d'avoir immobilisé la tige 7 par rapport au bouchon 5 grâce à la vis 6 permet de remonter le corps 3 avec le disque 8, ceci ayant pour effet de conserver l'échantillon à l'intérieur de la chambre 100, le trou 4A de l'embout 4 étant calibré pour ne pas laisser s'échapper le produit (la calibration tenant compte de la viscosité du produit). Il est à noter que lors de son extraction à travers la coupelle 2, le corps 3 est nettoyé extérieurement sur toute sa longueur grâce aux joints 60 et 61, de préfé- rence à section carrée, placés dans la coupelle 2 au passage du corps 3 (figure 2B). Il suffit maintenant de présenter l'orifice 4A au-dessus du flacon échantillon, de dévisser la vis 6 et de faire redescendre le disque 8, pour permettre de vider intégralement la chambre 100 du corps 3 (action A5 de la figure 2C). Le disque ayant accompli toute sa course, l'appareil est propre aussi bien à l'intérieur qu'à l'exté- rieur, et est donc prêt pour un nouvel échantillonnage. A titre d'exemple, la chambre 100 de remplissage a une capacité d'un demi-litre pour un prélèvement dans un fût d'une hauteur de 870 mm. La capacité de cette chambre de prélèvement peut varier suivant l'échantillonnage à effectuer et le volume du récipient. Il suffit pour cela de modifier en conséquence les dimensions des différents éléments de l'appareil décrit ci-35 dessus à titre d'exemple non limitatif. Dans ce qui précède le fut 50 est supposé plein de sorte que le disque 8 est à peu près au niveau de sa surface libre. Dans le cas de prélèvement dans des fûts qui ne sont pas totalement remplis, l'air contenu dans la chambre du corps 3 peut gêner l'absorption des produits épais. Il est alors recommandé de modifier la tige 7 afin de pouvoir positionner le piston 8 de manière à ce qu'il soit au niveau du produit absorbé. Il est possible pour ce faire de modifier la pièce en U de la figure 1 en sorte que sa branche 7 soit plus longue que la branche 9. En variante, ainsi que cela est représenté aux figures 3A, 3B et 4, cette pièce de conformation générale en U est formée de deux pièces distinctes: la tige 7' et une pièce 9' en J renversé dont les positions relatives en hauteur peuvent être ajustées grâce à un moyen de fixation temporaire 11 (les éléments similaires à ceux de la figure 1 sont les mêmes à part l'addition de l'indice "prime"). Cet élément de fixation temporaire est ici formé d'un manchon l1A solidaire de la branche 9' adapté à recevoir la tige 7' en coulissement et muni d'une vis de serrage liB. Le disque 8 et l'extrémité de la partie 9A' en butée, présentent une différence de niveau qui peut être modifiée grâce au moyen de fixation 11 (la figure 3A corres- pond à un fût plein tandis que la figure 3B correspond à un fût incomplètement rempli). On peut également prévoir un dispositif de blocage de la coupelle 2 de manière à la solidariser et, ou de l'étancher par rapport au fût. Par exemple, il est possible d'exécuter un filetage sur l'extérieur de la partie inférieure de la coupelle (par exemple la jupe 2B de la figure 1), lequel filetage permet de visser la coupelle sur tous les fûts équipés d'une ouverture avec filetage.35 On peut aussi rajouter un deuxième disque de piston 12 sous le disque de piston 8 avec une autre tige 13. Le disque de piston 12 est alors avantageusement muni d'une soupape schématisée en 20 permettant uniquement le passage du fluide dans un sens vers le haut après la phase de remplis- sage du corps 3 comme défini précédemment. Il suffit de remonter le disque 12 à l'aide de la tige 13 pour, à travers un embout 30 ménagé dans la paroi du tube 3 à proximité de son extrémité supérieure, prélever directement l'échantillon dans un flacon éprouvette. Il faut ensuite redescendre les disques 8 et 12 de manière à refouler les produits qui auraient été absorbés dans la chambre lors de la remontée du disque 12. Cet embout 30 reste séparé de l'embout d'aspira- tion 4 par le disque 8 sur une partie seulement de la course de coulissement relatif entre ce disque et le tube. Il est recommandé en pratique que cet embout ne soit dégagé par le disque 8 qu'à la fin de sa course ascendante. Cet appareil repéré 1" à la figure 5 peut se révéler très pratique lorsque l'espace dans lequel évolue l'opérateur est exigu. En effet, l'échantillon se recueille directement à la sortie de l'orifice 30 et ceci alors que l'appareil est toujours plongé dans le fût. Cependant il ne s'avère efficace que lorsque les produits à échantillonner sont de la même famille et les fûts totalement pleins, puisque l'intérieur de l'embout 30 se nettoie difficilement. De plus le réglage de la distance entre le piston 8 et la butée 9A de l'autre branche 9 (comme défini précédemment) n'est plus possible si l'on veut conserver l'orifice 30 d'écoulement en dehors du fût. Le disque 12 peut éventuellement remplacer l'embout 4A. Afin de faciliter le réglage relatif de la butée d'appui 9A et du disque 8 comme défini ci-dessus, on peut adjoindre à l'appareil (par exemple au tube 3) un détecteur de niveau non représenté qui grâce par exemple à un contact,35 un flotteur ou tout autre procédé de signalisation, indique à l'opérateur le moment précis ou l'extrémité trouée de il l'embout 4 vient en contact avec la surface du liquide contenu dans le récipient. Pour faciliter les opérations, on peut aussi rajouter à l'appareil un vérin pneumatique de section suffisamment importante ou tout autre dispositif (schématisé en 40 à la figure 6) pour déplacer le corps 3 et lui permet- tre de parcourir la course nécessaire au remplissage et au vidage de la chambre 100. Si le calibrage du trou 4A du bouchon 4 ne permet pas de maintenir les liquides à l'intérieur du tube 3, on peut disposer dans ce bouchon un joint à lèvres (figure 8D) dont les lèvres sont orientées vers l'intérieur du tube (figure 8B) ou vers l'extérieur (figure 8C) suivant que l'on vient d'aspirer ou de refouler du fluide. Ce joint ne permet- tra l'écoulement que lorsqu'on appliquera une pression sur le disque 8. Si le refoulement doit se faire au travers du même trou, la partie mobile du clapet comporte avantageuse- ment une saillie non représentée accessible de l'extérieur20 pour forcer l'ouverture, soit manuellement, soit par butée sur une surface d'appui du flacon éprouvette o l'on veut verser le contenu de la chambre 100. Pour faciliter la manipulation de la tige 7 par l'intermédiaire de la branche 9 on peut prévoir une saignée longitudinale 10A sur le manchon 10 et fixer un élément de manutention tel qu'une poignée 9B sur la tige 9. On peut prévoir des capuchons en plastique pour protéger la surface de l'extrémité de l'embout 4, lesquels capuchons seront jetés entre deux prélèvements, ceci pour30 remédier au problème de nettoyage de l'extrémité dudit embout 4. La coupelle peut comporter inférieurement plusieurs gradins annulaires de centrage 71 et 72 grâce auxquels elle peut s'adapter à plusieurs diamètres d'orifice. REVENDICATIONS 1. Appareil de prélèvement d'échantillon fluide pour fût rempli d'une masse fluide jusqu'à un niveau donné et comportant une paroi sensiblement horizontale (51) munie d'un orifice (52), comportant: - une bague d'appui (2) destinée à porter sur le pourtour de l'orifice et munie d'un passage (2A) muni intérieurement d'au moins un joint de raclage, - un tube plongeur (3) adapté à coulisser de façon étanche dans ledit passage et, muni en son extrémité inférieure d'un embout d'aspiration (4), ce tube comportant également un trou de refoulement (4, 30), - un piston comportant au bout d'une tige (7) un disque (8) adapté à coulisser de manière étanche dans le tube plongeur, et - des moyens (7 + 9 + 9A; 11) pour positionner en hauteur le disque du piston par rapport à la bague d'appui en sorte que ce disque reste à une distance donnée du niveau de la surface libre de la masse fluide. 2. Appareil de prélèvement selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que la tige du piston fait partie d'une pièce de conformation générale en U renversé, dont une branche (7, 7') est constituée par cette tige et une autre branche (9, 9') comporte en son extrémité inférieure une portée d'appui (9A) adaptée à venir en appui sur une surface de référence (51) pour la bague d'appui, ces branches étant reliées par ces moyens de positionnement. 3. Appareil de prélèvement selon la revendication 2, caractérisé en ce que cette portée d'appui est adaptée à venir en appui sur ladite paroi (51) du fût. 4. Appareil de prélèvement selon la revendication 3, caractérisé en ce que cette autre branche est montée coulissante dans un manchon de guidage (10) solidaire de la bague d'appui à distance dudit passage.35 5. Appareil de prélèvement selon la revendication 4, caractérisé en ce que le manchon comporte une fente (O10A) longitudinale et ladite autre branche comporte un moyen de préhension (9B) venant radialement en saillie vis-à-vis du manchon au travers de cette fente, 6. Appareil de prélèvement selon la revendication 2, caractérisé en ce que la surface de référence est liée à la bague d'appui. 7. Appareil de prélèvement selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que les deux branches de la pièce en U sont solidaires l'une de l'autre. 8. Appareil de prélèvement selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que les deux branches de la pièce en U sont munies d'éléments (11) de réglage en positionnement relatif. 9. Appareil de prélèvement selon la revendication 8, caractérisé en ce que ladite autre branche comporte en son extrémité supérieure un manchon (11A) adapté à recevoir en coulissement la tige du piston et muni d'un élément de serrage (llB). 10. Appareil de prélèvement selon l'une quelcon- que des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la bague d'appui est munie sur sa face inférieure d'au moins deux gradins annulaires de centrage (71, 72) adaptés à au moins deux diamètres d'orifice. 11. Appareil de prélèvement selon l'une quelcon- que des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que la bague d'appui comporte une jupe extérieurement filetée (2B). 12. Appareil de prélèvement selon l'une quelcon- que des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que le tube plongeur et la tige de piston sont munis de moyens de30 fixation temporaire (5, 6). 13. Appareil de prélèvement selon l'une quelcon- que des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que l'embout d'aspiration comporte un trou (4A) constituant à la fois un trou d'aspiration et un trou de refoulement.35 14. Appareil de prélèvement selon la revendica- tion 13, caractérisé en ce que ce trou a un diamètre choisi en fonction de la viscosité de la masse fluide en sorte de pouvoir permettre l'aspiration et le refoulement de l'échan- tillon par mouvement relatif disque/tube, tout en empêchant un échappement de cet échantillon par simple gravité. 15. Appareil de prélèvement selon la revendica- tion 13, caractérisé en ce que ce trou est ménagé dans un joint élastique fendu et est bordé par une ou plusieurs lèvres. 16. Appareil de prélèvement selon la revendica- tion 13, caractérisé en ce que le trou est fermé par un clapet anti-fuite comportant un élément d'ouverture accessi- ble de l'extérieur. 17. Appareil de prélèvement selon l'une quelcon- que des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que le trou de refoulement (30) est disposé dans la paroi du tube à proximité de son extrémité supérieure, en sorte d'être séparé de l'embout d'aspiration par le disque sur une partie seulement de la course de coulissement relatif entre ce disque et ce tube, un second disque de piston muni d'un clapet anti-retour étant prévu dans le tube sous le disque, pour forcer par mouvement ascendant un refoulement de l'échantillon fluide. 18. Appareil de prélèvement selon la revendica- tion 17, caractérisé en ce que le deuxième disque constitue l'embout d'aspiration. 19. Procédé de prélèvement d'un échantillon fluide dans un fût rempli d'une masse fluide jusqu'à un niveau donné, selon lequel on plonge dans cette masse fluide un tube plongeur muni en son extrémité inférieure d'un embout d'aspiration en faisant coulisser ce tube, de façon étanche autour d'un disque dont la distance à la surface libre de cette masse fluide est maintenue constante, et à l'intérieur d'une bague de raclage fixe au moins temporairement vis-à-vis de ce disque, on sort de la masse fluide le tube plongeur en35 maintenant le disque dans une position fixe vis-à-vis de ce tube, et on expulse par un trou de refoulement le contenu du tube situé entre l'embout et le disque. 20. Procédé de prélèvement selon la revendication 19, caractérisé en ce qu'on positionne le disque sensiblement au niveau de la surface libre de cette masse fluide.