Brevet FR2807520A1 — publié le 20011012

DISPOSITIF DE PRÉLÈVEMENT D'ÉCHANTILLONS DESCRIPTION On traitera ici d'un dispositif prélèvement d'échantillons, notamment pâteux et boueux pouvant présenter des caractéristiques de viscosite très variables. Certains dispositifs permettent de prélever des échantillons fluides d'un réservoir avant de les rejeter, en déplaçant un piston qui contribue à délimiter une chambre à volume variable dans laquelle les échantillons sont aspirés. Un de ces dispositifs connu de tous, est la seringue. Un autre, développé la déposante pour prélever des boues, est décrit dans le fascicule du brevet français 2 700 851. Il comprend un diaphragme formé par un boyau élastique circulaire qu'on gonfle pour fermer la chambre de prélèvement et qu'on dégonfle pour l'ouvrir. L'ouverture peut avoir une surface égale à la section de la chambre (cylindrique) si le boyau vient dans le prolongement de la paroi de la chambre quand il est dégonflé, ce permet d'aspirer des échantillons très visqueux commodément et sans les perturber par des irrégularites écoulement. Toutefois, ce dispositif ne permet de procéder aux prélèvements que sur place, alors qu'il souvent plus commode, moins dangereux, ou indiqué pour d'autres raisons, de prélever des échantillons parcourant une conduite. Avec un autre genre de dispositifs de prelèvement d'échantillons fluides, dont un exemple est décrit dans le brevet français 2 747 780, le produit ' prélever est précisément aspiré par une conduite présentant deux coudes adjacents et interrompue devant ces coudes. Le bord du récipient dans lequel 1 échantillon doit être recueilli est posé autour coudes, si bien que le récipient rétablit la continuité la conduite et que le produit aspiré le traverse. Ce dispositif est particulièrement simple, et la regularité de section de la conduite permet de prélever des échantillons de toutes viscosités sans altérer beaucoup leur composition physique ; mais on ne peut pas maîtriser le volume prélevé, sauf en choisissant un récipient du volume voulu, ce qui est peu commode et parfois impossible dans les circonstances réelles des laboratoires ; de plus, les récipients sont ouverts, ce qui impose de les maintenir dans une enceinte protection si les échantillons sont dangereux. L'objet essentiel de l'invention est prélever en toute sécurité et de façon simple des échantillons fluides pouvant présenter une viscosité une turbidité variables et éventuellement importantes. souhaite en particulier de ne pas avoir à plonger dispositif de prélèvement dans le produit, et maintenir le produit prélevé dans un volume entièrement fermé et bien étanche, pendant le temps nécessaire pour transporter ou le soumettre à un premier examen sans être exposé au produit ; l'échantillon peut eventuellement être refusé et rejeté sans qu'on ait eu à courir de risque. Le dispositif comprend un boisseau dans lequel est logé un tournant traversé de deux perçages séparés d'un angle égal à un angle séparant deux orifices perçant le boisseau et abouchés respectivement à un conduit d'admission et à un conduit rejet de la partie échantillonnée de l'effluent le boisseau étant encore percé d'un orifice de prélèvement des échanti lons muni d'un clapet taré situé contre un fond d'une chambre cylindrique contenue dans le boisseau et délimitée partiellement par le tournant, le dispositif comprenant encore un piston mobile dans le tournant en s'éloignant et s'approchant du fond, et délimitant la chambre sur une face opposée au fond. Il convient de remarquer que, si certains éléments de l'art antérieur sont présents dans l'invention, ils sont combinés de façon originale et qu'on peut juger inattendue : l'emploi d'un boisseau et d'un tournant évoque un robinet, mais engins ne sont conçus que pour autoriser et interrompre un écoulement, sans permettre de recueil -mêmes un échantillon du liquide écoulé ; on retrouve un piston de variation du volume d'une chambre, mais qui n'est pas l'agent de l'aspiration de l'échantillon dans la chambre ; enfin, l'échantillon est forme en créant un écoulement qui traverse une chambre dont on vient prélever le contenu, mais cette chambre n'est pas incluse dans un flacon amovible comme dans la conception antérieure. L'étanchéité du dispositif et sa facilité d'entretien sont améliorées si le fond de la chambre est délimité par un culot du tournant, l'orifice de prélèvement est situé sur une circonférence du boisseau commune aux orifices d'admission et de rejet et séparé d'un de ces orifices d'admission et de rejet par l'angle que font les perçages du tournant. Dans une réalisation de structure particulièrement simple, le boisseau présente une ouverture à l'opposé du fond de la chambre, le tournant dépasse du boisseau à ladite ouverture, le piston est accouplé à un organe de manceuvre muni d'une portion engagée par filetage sur le tournant ; le volume prélevé peut être réglé très facilement si ladite portion de l'organe de man#uvre est une jupe coiffant le tournant, et si des graduations que la jupe recouvre quand le piston est déplacé, sont dessinées sur le tournant. L'invention sera maintenant décrite au moyen d' réalisation concrète, aujourd'hui préférée et représentée sur les figures suivantes # la figure 1 est une vue en coupe du dispositif, et # autres figures 2A, 2B, 2C 2D sont des coupes transversales qui illustrent les positions peut prendre le tournant dans boisseau. Une pièce fixe du dispositif proposé ici est un boisseau 1 formant un corps creux sensiblement cylindrique et ouvert à ses deux extrémités ; sa face interne est cependant munie d'une paroi conique 2 destinée ' servir de siège à une bague d'étanchéité 3 engagée autour d'un tournant 4, vissée à lui et pourvue d'une conicité complémentaire afin de fournir un ajustement étroit et étanche entre le boisseau 1 et le tournant . En effet, comme un épaulement 8 du tournant 4 bute contre le bout de la bague 3 dirigé vers l'ouverture des surfaces coniques, un serrage en coin de la bague 3 contre la paroi conique 2 est accompli en repoussant le tournant 4 vers le sommet du cône de la paroi 2. Le maintien de la position longitudinale du tournant 4 dans le boisseau 1 avec une poussée suffisante sur la bague 3 est garanti par une bride 5, vissée au tournant et prenant appui sur une face plane 6 du boisseau 1 orientée vers ledit sommet de cône, qui interdit d'extraire le tournant 4. Des vis de butée 7 engagées à travers la bride 5 et dont la tête arrondie s'appuie la face 6 peuvent permettre de modifier l'enfoncement du tournant 4 dans le boisseau 1, si par exemple bague d'étanchéité 3 s'use. Le tournant 4 finit au delà de la bride 5, en une poignée 9 permettant de le tourner. Alors le tournant 4 est muni d'un culot 10 adjacent à la bride 5 qui l'obture de ce côté, il est ouvert à son extrémité opposée, mais un piston 11 ferme toutefois son ouverture et contribue à délimiter une chambre cylindrique 12 avec le culot 10 et la face latérale interne 13 tournant 4. Le piston 11 dépend d'un axe fileté 14 manceuvré par une poignée 15 opposée à la poignée 9 et engagé par vissage dans une bride 16 solidaire du tournant 4. La rotation de la poignée 15 et de l'axe 14 se traduit par un mouvement coulissant du piston 11 qui fait varier le volume de la chambre 12. Comme l'axe filete 14 finit en un bouton 17 engagé dans la matière du piston 11 tout en y pouvant tourner, le piston 11 reste immobile en rotation. Le boisseau 1 comprend trois orifices, dont un orifice de prélèvement 18, bien visible à la figure 1 ; il est fermé par un clapet 19 composé d'une bille 20 tarée par un ressort 21 pour permettre à l'orifice de prélèvement 18 de s'ouvrir quand une pression suffisante règne dans la chambre 12. flacon représenté en pointillé peut être pressé autour de l'orifice de prélèvement 18 et du clapet 19 pour recueillir un échantillon qui serait rejete de la chambre 12. Les autres figures 2A, 2B, 2C et 2D montrent les deux autres orifices percés à travers le boisseau 1 : un orifice d'admission 22 de l'échantillon et un orifice de rejet 23 de fluide qui n'est pas échantillonné. Les orifices 18, 22 et 23 sont disposés sur une même circonférence et de manière un angle égal sépare les orifices 18 et 22 et les orifices 22 et 23. De plus, le tournant 4 et la bague 3 sont percés de deux perçages 24 et 25 disposés à hauteur orifices 22 et 23 et séparés de ce même angle. Au gré des rotations du tournant 4 dans le boisseau et des passages des perçages 24 et 25 devant les orifices 18, et 23, le dispositif peut prendre quatre états principaux, illustrés aux figures 2A à 2D. L'état de la figure 2A est un état d'écoulement du produit à echantillonner, d'un conduit d'admission 26, abouché à l'orifice d'admission 22 et provenant d'un réservoir 27 d'où le produit est soutiré, à un conduit de rejet 28 abouché à l'orifice 23 et menant à un réservoir de rejet 29. Une pompe 30 prévue entre les réservoirs 27 et 29, de préférence sur la conduite de rej 28 afin de ne pas perturber la composition physique de l'échantillon en amont du dispositif, établit cet écoulement à travers le dispositif et la chambre 12 les perçages 24 et 25 du tournant 4 venant respectivement en face des orifices 22 et 23 boisseau ; l'orifice de prélèvement 18 est alors bouché par tournant 4. Quand l'écoulement a été suffisamment long pour faire parvenir un échantillon représentatif fluide dans la chambre 12, le tournant 4 peut être en rotation jusqu'à la position de 1a figure 2B, où ses perçages 24 et 25 sont en face de portions aveugles boisseau 1 et où les orifices 18, 22 et 23 de celui- sont tous obturés. La chambre 12 est alors close, et on dispose du temps nécessaire pour mener des mesures des caractéristiques de l'échantillon, notamment des mesures radiologiques, ou des mesures par l'intermédiaire de capteurs choisis (non représentés) équipant le tournant 4 et débouchant dans la chambre 12. échantillon peut être remplacé si on estime qu'il ne convient pas, en replaçant le tournant 4 dans la position de la figure 2A ; sinon, on peut décider de proceder à un prélèvement en plaçant le tournant dans la position de la figure 2C, où le perçage 25 du tournant 4 vient devant l'orifice de prélèvement 18 et où l'autre perçage 24 est toujours devant une partie aveugle du boisseau 1, les orifices 22 et 23 restant obturés. I1 est alors possible de refouler le piston 11 par la rotation de la poignée 15 pour réduire le volume de la chambre 12 et forcer un volume i d'échantillon à sortir du dispositif par l'orifice de prélèvement 18, où il est recueilli par le flacon mentionné plus haut. La fin d'une man#uvre de prélèvement typique consiste à actionner une pompe 31 branchée conduit 26 pour injecter de l'eau ou un autre liquide de rinçage dans l'orifice d'admission 22, après avoir ramené le tournant 4 dans la position de la figure et avoir refoulé le piston 11 à la position la plus enfoncée dans le tournant 4 : l'échantillon subsistant dans la chambre 12 est refoulé vers le réservoir rejet 29 par le piston 11, puis par le liquide de rinçage, qui lave donc les orifices 22 et 23 ainsi que chambre 12. Une dernière rotation du tournant 4, ramenant à la position de la figure 2D où les perçages et 25 sont respectivement situés devant l'orifice de prélèvement 18 et l'orifice d'admission 22, permet de projeter du liquide de rinçage dans l'orifice admission à une pression suffisante pour ouvrir le clapet 19 et de finir de laver le dispositif, 'effluent de rinçage étant rejeté par l'orifice 18. Un autre prélèvement peut alors être entrepris. Comme dispositif est alors parfaitement propre, il peut aussi etre manipulé sans crainte. Revenant à la figure 1, on voit que poignée 15 peut être munie d'une jupe 32 coiffant bout du tournant 4 saillant du boisseau 1 et sur lequel des graduations 33 ont été dessinées. Quand le piston 11 est enfoncé, la jupe 32 recouvre l'une après l'autre r ces graduations 33, ce qui permet de quantifier la variation de la chambre 12 et le volume prélevé d'échantillon. Cette possibilite est précieuse avec des échantillons dangereux, car on prélève alors que la quantité acceptable, définie par un seuil. La rotation du tournant 4 est facilitée si la bride 5 est munie d'un doigt coulissant 34 qu'on peut tirer par un bouton 35 mais qui revient à une position d'enfoncement sous l'action d'un ressort, dans laquelle il pénètre dans des trous 37 creusés dans le boisseau 1 et qui définissent les positions privilégiées - celles des figures 2 - du tournant 4. Un seul des trous 37 est visible à la figure 1, les autres étant identiques. La bague 3, en matiere à faible coefficient de frottement et comprimée entre le boisseau 1 et le tournant 4, établit une étanchéité suffisante autour des perçages 24 et 25, le culot 10 du tournant 4 clôt hermétiquement la chambre 12 d' côté et le piston 11 est muni de joints d'étanchéité 38 qui donnent le même effet de l'autre côté de la chambre 12. Les fuites d'échantillon sont donc, au pire, extrêmement faibles. L'entretien du dispositif est facile en raison des formes simples de ses éléments, et en particulier de l'ouverture du boisseau 1 aux deux extrémités : on voit immédiatement qu'il suffit d'ôter quelques vis pour démonter complètement le dispositif et accomplir les tâches d'entretien ou de nettoyage requises. La man#uvre du dispositif est enfin tout aussi facile, puisqu'elle ne dépend que de deux poignées 9 et 15 aux extrémités opposées de celui-ci, et dans des zones dégagées. REVENDICATIONS 1. Dispositif de prélèvement d'échantillons, comprenant un boisseau (1) dans lequel est logé un tournant (4) traversé de deux perçages (24 25) séparés d'un angle égal à un angle séparant deux orifices (22, 23) d'admission et de rejet perçant boisseau (1) et abouchés respectivement à un conduit d'admission et à un conduit de rejet des échantillons, le boisseau étant encore percé d'un orifice de prélèvement (18) des échantillons muni d'un clapet taré (19) situé contre un fond d'une chambre cylindrique (12) contenue dans le boisseau (1) et délimitée partiellement par le tournant (4), le dispositif comprenant encore un piston (11) mobile dans le tournant (4) en s'éloignant et s'approchant du fond, et imitant la chambre sur une face opposée au fond. 2. Dispositif de prélèvement d'échantillons selon la revendication 1, caractérisé en ce que le fond la chambre (12) est délimité par un culot (10) du tournant (4), l'orifice de prélèvement (18) est situé sur une circonférence du boisseau commune aux orifices d'admission et de rejet et séparé d'un de ces orifices d'admission et de rejet (22, 23) par l'angle que font les perçages (24, 25) du tournant. 3. Dispositif de prélèvement d'échantillons suivant l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le boisseau (1) présente une ouverture à l'opposé du fond de la chambre, que le tournant (4) dépasse du boisseau à ladite ouverture, et en ce que le piston est accouplé à un organe de man#uvre (15) muni d'une portion engagée filetage sur tournant. 4. Dispositif de prélèvement d'echantillons suivant la revendication 3, caractérisé en ce que ladite portion de l'organe de manoeuvre est une jupe (32) coiffant le tournant (4), et en ce que des graduations (33) sont dessinées sur le tournant. 5. Dispositif de prélèvement d'échantillons suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le tournant (4) est séparé du boisseau (1) par une bague d'étanchéité (3). 6. Dispositif de prélèvement d'échantillons suivant la revendication 5, caractérisé en ce que la bague d'étanchéité (3) et le boisseau (1) sont en appui par surfaces coniques (2), en ce que le tournant (4) lié au boisseau (1) par un agencement de réglage de position du tournant (4) selon un axe de rotation du tournant (4), et en ce que la bague d'étanchéité bute contre le tournant en direction de l'ouverture des surfaces coniques. 7. Dispositif de prélèvement d'échantillons suivant la revendication 6, caractérisé en ce que l'agencement de réglage de position du tournant (4) est compose d'une bride (5) établie sur le tournant (4) et munie de vis de réglage (7) en appui sur le boisseau (1). 8. Dispositif de prélèvement d'échantillons suivant la revendication 7, caractérisé en ce que la bride (5) est munie d'un doigt (34) d'arrêt de rotation i du tournant (4), et le boisseau (1) de trous (37) établis sur une trajectoire circulaire du doigt (34) quand le tournant (4) est mis en rotation, et qui définissent des positions d'arrêt privilégiées pour le tournant. 9. Dispositif de prélèvement d'échantillons suivant revendication 3, caractérisé ce qu'il comprend organe de man#uvre (9) du tournant opposé à l'organe de man#uvre (15) du piston.