Brevet FR2805041A1 — publié le 20010817

"Dispositif de prélèvement de gaz" L'invention concerne un dispositif de prélèvement de L'invention concerne plus particulièrement un dispositif de prélèvement de gaz, notamment pour la mesure de certains composes qu'ils contiennent. L'évolution des contraintes liées à l'écologie nécessite un contrôle précis de tous les effluents gazeux rejetés dans l'atmosphère, notamment des composés organiques volatils présents dans les rejets des ateliers de peinture, gaz d'échappement d'un véhicule automobile ou les de combustion des chaudières. II est alors nécessaire de prélever les effluents gazeux et de les analyser pour déterminer leur composition, notamment la concentration des différents composés organiques volatils les constituent. II existe plusieurs types de dispositifs de prélèvement de gaz. premier type de dispositif propose de prélever les gaz dans poche en téflon à température ambiante. Le prélèvement est assuré par le gonflage de la poche avec une pompe à membrane. Ce dispositif est adapté pour les gaz secs. En effet, la membrane et les clapets de la pompe de prélèvement sont en contact avec les gaz prélevés provoquant ainsi un risque de condensation dés que le degré d'humidité des gaz trop important. De plus, il y a un risque de rémanence avec d'anciens prélèvements, c'est-à-dire que certaines substances provenant de prélèvements antérieurs de gaz se mélangent avec gaz prélevés et, de ce fait modifient leur composition. deuxième type de dispositif propose de prélever les gaz dans ampoule à température ambiante. Le prélèvement est alors assuré par une dépression préalablement créée à l'intérieur de l'ampoule. Ce type de dispositif, outre le risque de condensation des gaz, ne permet pas de réguler le débit de leur prélèvement. Un troisième type de dispositif propose de prélever les gaz adsorption sur un support tel qu'un charbon actif ou un zeolhite. Cependant, un tel type dispositif nécessite un temps de préparation très long. Un quatrième type de dispositif propose de prélever les gaz par piégeage par condensation dans l'azote liquide. L'échantillon gazeux est prélevé dans un piège maintenu à basse température avec de l'azote liquide, puis une analyse, à température ambiante, permet d'identifier les differents composés. L'utilisation d'un dispositif de ce type provoque la perte d'une partie des échantillons gazeux les plus volatils lors de la mise à température ambiante, En effet, il se produit alors un dégazage de l'oxygène et de l'azote de l'air. La présente invention propose un dispositif de prélèvement de gaz, notamment des gaz chauds et humides qui sont définis comme les gaz ayant une température et un degré d'humidité supérieurs à des valeurs prédéterminées, qui permet de remédier ces inconvénients. Dans ce but l'invention propose un dispositif de prélèvement de gaz, notamment pour la mesure de certains composés contenus dans des gaz chauds et humides, du type qui comporte un corps qui délimite notamment une chambre de prélèvement à volume variable qui est reliée à des moyens de transfert des gaz, caractérisé en ce qu'il comprend des premiers moyens de chauffage pour éviter la condensation des à l'intérieur de la chambre de prélèvement. Selon d'autres caractéristiques de l'invention - il comporte des moyens de régulation de la température gaz à l'intérieur de la chambre de prélèvement ; - les moyens de chauffage comportent au moins une résistance électrique agencée dans la paroi du corps ; - un piston mobile délimite de façon étanche la chambre de prélèvement d'une chambre de commande, à l'intérieur du corps du dispositif de prélèvement ; - le piston mobile est mis en translation par différence pression entre la chambre de prélèvement et la chambre commande et le piston mobile permet l'admission et refoulement des gaz dans et hors de la chambre de prélèvement respectivement ; - moyens commandés de mise sous pression de chambre commande comportent une pompe ; - moyens de transfert des gaz sont constitués d'un conduit transfert qui relie une enceinte dans laquelle trouvent gaz à prélever et l'intérieur de la chambre prélèvement, et le conduit de transfert comporte des seconds moyens chauffage, de façon à éviter la condensation des a l'intérieur conduit de transfert ; - moyens de transfert comportent une bifurcation commandée, et lors du prélèvement, la bifurcation alimente moins premier ou un second conduit de transfert permettent chacun le transfert des gaz de l'enceinte vers chambre de prélèvement, selon un débit déterminé différent ; - les faces qui délimitent la chambre de prélèvement sont constituées ou revêtues de matériaux inertes vis-à-vis des gaz prélevés. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexes parmi lesquels - la figure 1 représente une vue schématique en coupe longitudinale d'un dispositif de prélèvement des gaz selon l'invention, lors de la phase de prélèvement ; - la figure 2 représente une vue similaire à celle de la figure 1, lors de la phase de refoulement. Dans la suite de la description une orientation supérieure et inférieure sera utilisée, à titre non limitatif, selon l'orientation de haut en bas conformément aux figures 1 et 2. Le dispositif de prélèvement 10 réalisé selon l'invention comporte principalement un corps 12 de forme tubulaire et d'axe de révolution X-X. Le corps 12 est délimité radialement par une paroi tubulaire 13, et axialement par une paroi supérieure 14 et une paroi inférieure 16. Selon l'invention les parois tubulaire 13, supérieure 14 et inférieure 16 du corps 12 comportent des moyens de chauffage, tels qu'une résistance électrique 18, qui permettent le maintien ou l'augmentation de la température des gaz prélevés G. Pour minimiser les pertes de chaleur, une chemise isolante 20 recouvre la résistance électrique 18. Un dispositif de régulation 22 est relié à un capteur température 24 qui fournit l'information représentative de température des gaz prélevés G. Le dispositif de régulation permet de faire varier l'intensité du courant qui traverse résistance électrique 18, de façon que la température des prélevés G soit supérieure à la température de rosée et à température de condensation des composés à analyser. La température des gaz prélevés G peut, par exemple, être régulée entre et 200 C. piston mobile 26 est monté coulissant selon l'axe vertical révolution X-X à l'intérieur du corps 12. Ainsi, la paroi supérieure 14 du corps 12, et la face supérieure 28 du piston 26 définissent une chambre supérieure de prélèvement 30. De façon similaire, la paroi inférieure 16 du corps 12 et la face inférieure 32 du piston 26 définissent une chambre inférieure de commande 34. Le piston mobile 26 comporte sur sa périphérie radiale des moyens d'étanchéité tels qu'un joint torique 35, de façon que les chambres de prélèvement 30 et de commande 34 soient isolées l'une l'autre. paroi supérieure 14 comporte un orifice 36 qui est sensiblement centré sur l'axe de révolution X-X. Des moyens de transfert tels qu'un conduit permettent la circulation gaz entre un conduit d'évacuation dans lequel se déplace gaz à prélever et la chambre de prélèvement 30. II avantageux, de façon similaire pour le corps 12, que la résistance électrique 18 et la chemise isolante 20 recouvrent ou entourent le conduit de transfert 38. Le conduit de transfert 38 est relié à un orifice d'entrée 42 d'une vanne 44 qui permet de contrôler le débit gaz qui circulent à l'intérieur du conduit 38. Conformément aux figures, la vanne 44 est bifurcation qui comporte deux orifices d'entrée 42 et 46, qui sont calibrés de façon à laisser passer un premier et un second débits déterminés, le premier étant par exemple inférieur au second. Ainsi, selon le débit de prélèvement souhaité, le conduit de transfert 38 est relié à l'un ou l'autre des orifices d'entrée 42 ou 46. La vanne 44 est commandée manuellement ou automatiquement, façon à sélectionner l'un ou l'autre des orifices 42 ou 46. Selon une variante, un filtre non représenté interposé entre le conduit d'évacuation 40 et la chambre de prelevement 30. II permet de retenir toutes les particules présentes dans les gaz prélevés G susceptibles d'altérer le bon fonctionnement du dispositif 10. Le filtre est par exemple réalisé moyen de matériaux fritté en acier inoxydable dont le diamètre moyen des pores est de 7pm. De façon similaire, la paroi inférieure 16 comporte un orifice 48 dans lequel est agencée une vanne 50 est reliée à des conduits d'alimentation 52 et de vidange 54 chambre de commande 34. Une pompe 56, telle qu'une pompe a membrane, permet de vidanger les gaz de la chambre de commande 34 par le conduit 54, ou au contraire de mettre sous pression la chambre de commande 34. Il est important que tous les éléments du dispositif de prélèvement qui peuvent être en contact avec les gaz prélevés G soient physiquement et chimiquement inertes ' -à-vis des constituants des gaz prélevés G pour éviter toutes modifications des gaz prélevés G, telles que le phénomène d'adsorption de certains composés des gaz prélevés G. Ainsi, ces éléments peuvent être constitués ou revêtus d'un matériau que de l'inox physiquement ou chimiquement inerte vis-à-vis constituants des prélevés G. plus, le dispositif de prélèvement doit etre parfaitement étanche a l'air de l'atmosphère et, pour ce faire des dispositifs d'étanchéité tels que des produits ou des garnitures sont interposés dans les interstices. Selon un exemple de réalisation, chambre de prélèvement 30 du dispositif 10 contient 30 litres de gaz, et l'un des orifices d'entrée 42 ou 46 a un débit de passage supérieur à 0,2 litre par minute qui permet une durée de prélèvement supérieure à une heure, la résistance de chauffage 18 permettant de conserver les gaz prélevés G à une température de 200 C. Le fonctionnement du dispositif de prélèvement 12 est le suivant. figures 1 et 2 représentent le dispositif prélèvement lors la phase de prélèvement et de la phase refoulement respectivement. début de la phase de prélèvement, la face supérieure 28 du piston mobile 26 est en contact avec paroi 14 de façon que la chambre de remplissage 30 soit vide. Puis, la pompe 56 aspire les gaz qui se trouvent dans la chambre de commande 34, de façon à y créer une pression inférieure à la pression régnant dans le conduit de prélèvement 38. La différence de pression entre les faces supérieure 28 et inférieure 32 du piston mobile 26 provoque la mise en translation vers le bas de celui-ci. La vitesse de descente du piston mobile 26, et par conséquent la vitesse de remplissage de la chambre de prélèvement 38, déterminée par l'orifice calibré de la vanne 44. En effet, lorsque dépression est suffisamment importante dans chambre de commande 34, le débit des gaz prélevés G qui passe à travers la vanne 44 est prédéterminé. Au cours du remplissage de la chambre de prélèvement 30, le capteur de température 24 fournit au dispositif de régulation 22 la température des gaz prélevés . Ce dernier détermine alors l'intensité à délivrer aux bornes la résistance 18 pour que la température des gaz prélevés soit supérieure à une tempé rature prédéterminée qui permet d'eviter toute condensation des composés à analyser présents dans gaz prélevés G. Lorsque la phase de prélèvement est terminée, c'est-à-dire lorsque le piston 26 est dans une position prédéterminé qui est de préférence la position dans laquelle face inférieure 32 est en contact avec la paroi 16 du corps la vanne 44 est fermée de façon à empêcher les gaz prélevés de sortir de la chambre de prélèvement 30, puis la pompe 56 arrêtée. L'arrêt de le pompe 56 et la fermeture de la vanne 44 sont avantageusement commandés par un capteur détectant la position prédéterminée du piston mobile 26. Le conduit 38 peut être désolidarisé de la vanne 44 et le dispositif de prélèvement 10 peut alors être transporté jusqu'à un laboratoire, le dispositif de régulation continuant à réguler la température des gaz prélevés G. Un conduit 58 qui est relié à un dispositif d'analyse 60 tel qu'un chromatographe ou un analyseur de composés organiques volatils est alors fixé sur l'un des orifices d'entrée 42 ou 46 de la vanne 44 qui est ouverte, selon le débit de refoulement souhaité. La pompe 56 est alors actionnée de façon à introduire des gaz tels que de l'air atmosphérique, dans la chambre de commande 34. Le piston mobile 26 est ainsi poussé vers le haut et expulse les gaz à analyser vers le dispositif d'analyse 60. Avantageusement, un premier cycle comprenant une phase de prélèvement et une phase refoulement est réalisée rapidement, le conduit de transfert étant relié à l'orifice 46 de la vanne 44. Ce cycle permet en quelque sorte de nettoyer la chambre prélèvement 30 en supprimant certains composés provenant prélèvement d'un autre échantillon de gaz. phase prélèvement est alors réalisée plus lentement, conduit transfert 38 étant alors relié à l'orifice 42. Un procédé permet de diminuer la contamination de l'échantillon a analyser à la rémanence d'anciens prélèvements. Un dispositif de prélèvement 10 permet de conserver un échantillon gazeux dans l'état initial de température sans condensation de ses composés sur ses parois. II évite aussi tout contact entre la pompe 56 et les gaz prélevés G, supprimant ainsi tout risque de pollution des gaz par des substances situées à l'intérieur de la pompe 56. De plus, le dispositif de prélèvement 10 est d'utilisation simple et rapide, et il peut être utilisé par des personnes non spécialisées pour effectuer les prélèvements de gaz. REVENDICATIONS 1. Dispositif de prélèvement (10) de gaz (G), notamment pour la mesure de certains composés contenus dans des gaz chauds et humides, du type qui comporte un corps (12) délimite notamment une chambre de prélèvement (30) à volume variable est reliée à des moyens de transfert (38) des gaz caractérise en ce qu'il comprend des premiers moyens chauffage pour éviter la condensation des gaz (G) à l'intérieur la chambre de prélèvement (30). 2. Dispositif de prélèvement (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens régulation (22) de la température des gaz (G) à l'intérieur de chambre de prélèvement (30). 3. Dispositif de prélèvement (10) selon l'une revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens chauffage comportent au moins une résistance électrique (18) agencée dans la paroi du corps (12). 4. Dispositif de prélèvement (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un piston mobile (26) délimite de façon étanche la chambre de prélèvement (30) d'une chambre de commande (34), à l'intérieur du corps 2) du dispositif de prélèvement (10). 5. Dispositif de prélèvement (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le piston mobile (26) est ' en translation par différence de pression entre la chambre de prélèvement (30) et la chambre de commande (34), et en ce le piston mobile (26) permet l'admission et le refoulement des (G) dans et hors de la chambre de prélèvement (30) respectivement. 6. Dispositif de prélèvement (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que des moyens commandés de mise sous pression de la chambre de commande comportent une pompe (56). 7. Dispositif de prélèvement (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que moyens de transfert des gaz sont constitués d'un conduit transfert (38) qui relie une enceinte dans laquelle se trouvent gaz à prélever et l'intérieur de la chambre de prélèvement (30), en ce que le conduit de transfert (38) comporte des seconds moyens de chauffage, de façon à éviter la condensation des (G) à l'intérieur du conduit de transfert (38). Dispositif de prélèvement (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les moyens de transfert comportent une bifurcation commandée, et en ce que lors du prélèvement, la bifurcation alimente au moins un premier ou un second conduit de transfert qui permettent chacun le transfert des gaz (G) de l'enceinte (40) vers la chambre de prélèvement (30), selon un débit déterminé différent. 9. Dispositif de prélèvement (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les faces (13, 14, 16) qui délimitent la chambre de prélèvement (30) sont constituées ou revêtues de matériaux inertes vis-à-vis des gaz prélevés (G).