Brevet FR2903775A1 — publié le 20080118

Dispositif d'écoulement d'un fluide et appareillage de mesure optique utilisant un tel dispositif La présente invention concerne le domaine général des mesures appliquées à des fluides et plus particulièrement le domaine des mesures optiques appliquées à des liquides pouvant contenir des matières en suspension. Dans le domaine de la spectrographie ou de la spectroscopie de fluides, en particulier de liquides tels que des eaux, il est courant d'utiliser un conduit allongé de section rectangulaire et à extrémités réduites, généralement en quartz, dans lequel on fait circuler le fluide à tester dans le sens de sa longueur et de placer de part et d'autre de ce conduit un émetteur et un récepteur de signaux lumineux, par exemple d'ultra-violets, couplés optiquement au travers de l'épaisseur la plus petite dudit conduit et reliés à des moyens électroniques adaptés pour fournir des informations sur la composition du fluide testé. Cependant, ledit conduit allongé pose des problèmes de fabrication tels que deux conduits allongés fabriqués n'ont pas les mêmes dimensions. Il est donc nécessaire de procéder à un calibrage de l'appareillage à chaque fois que l'on change de conduit. De plus, ces tubes allongés posent des problèmes de colmatage si le fluide testé est chargé et sont difficiles à nettoyer. La présente invention a notamment pour but un perfectionnement à un tel appareillage de mesure. La présente invention a tout d'abord pour objet un dispositif d'écoulement d'un fluide comprenant un carter dans lequel est ménagée une chambre et présentant dans sa paroi au moins un passage d'entrée et au moins un passage de sortie du fluide. Selon l'invention, ce dispositif comprend, dans ladite chambre, au moins une partie en saillie présentant une face frontale située à distance d'une autre face de façon à ménager un espace d'écoulement d'épaisseur réduite, de telle sorte que le fluide peut circuler au travers dudit espace d'écoulement et autour de ladite partie en saillie. 2903775 2 Selon l'invention, le dispositif comprend de préférence un élément rapporté monté dans un passage traversant de la paroi du carter et comprenant ladite partie en saillie. Selon l'invention, le passage d'entrée et le passage de sortie 5 sont de préférence situés de part et d'autre dudit passage d'écoulement. Selon une exécution préférée de l'invention, le dispositif comprend, dans ladite chambre, deux parties en saillie présentant des faces frontales situées à distance l'une de l'autre de façon à ménager 10 ledit espace d'écoulement d'épaisseur réduite, de telle sorte que le fluide peut circuler au travers dudit espace d'écoulement et autour desdites parties en saillie. Selon l'invention, le dispositif peut avantageusement comprendre deux éléments rapportés opposés montés dans des passages 15 traversants opposés de la paroi du carter et comprenant lesdites parties en saillie. Selon une variante d'exécution de l'invention, le dispositif comprend un élément rapporté auxiliaire monté dans un passage traversant de la paroi du carter et présentant une face frontale située 20 en face dudit espace d'écoulement. Selon l'invention, la ou lesdites parties en saillie sont de préférence cylindriques. La présente invention a également pour objet un.appareillage de mesure, qui comprend, associé au dispositif d'écoulement ci-dessus, 25 au moins un émetteur de signaux optiques et au moins un récepteur de signaux optiques, cet émetteur et ce récepteur étant couplés et placés latéralement et de part et d'autre dudit carter dans une position telle que les signaux émis traversent la ou lesdites parties en saillie et ledit espace d'écoulement dans le sens de son épaisseur. 30 Selon l'invention, l'appareillage peut en outre comprendre au moins un second récepteur placé latéralement audit carter et orienté en direction dudit espace d'écoulement, en formant un angle par rapport à l'épaisseur de cet espace. 2903775 3 La présente invention sera mieux comprise à l'étude d'un appareillage de mesure comprenant un dispositif d'écoulement d'un fluide, décrit à titre d'exemple non-limitatif et illustré par le dessin sur lequel : 5 - La figure 1 représente une coupe transversale selon un axe principal d'un dispositif d'écoulement selon la présente invention; - La figure 2 représente une autre coupe transversale du dispositif de la figure 1, selon un axe perpendiculaire audit axe principal. ; 10 - Et la figure 3 représente une coupe transversale correspondant à la figure 2, d'un complément au dispositif des figures 1 et 2. Le dispositif d'écoulement 1 représenté sur les figures 1 et 2 comprend un carter 2 constitué par un bloc sensiblement parallélépipédique, par exemple en plexiglas. 15 Ce carter 2 présente une chambre centrale 3 qui est déterminée par la partie de jonction de deux passages traversants cylindriques opposées et coaxiaux 4 et 5 et de deux passages traversants cylindriques opposés et coaxiaux 6 et 7, les passages 4 et 5 et les passages 6 et 7 étant disposés perpendiculairement. 20 Les passages 4 et 5 présentent des parties intérieures 4a et 5a de diamètres identiques et des parties extérieures 4b et 5b de diamètres agrandis identiques. Dans ces parties extérieures 4b et 5b sont engagées les extrémités de conduits 8 et 9 d'entrée/sortie de fluide. Le carter 2 25 présente des parties extérieures opposées en saillie 10 et 11 entourant les passages 4 et 5 et sur lesquels sont vissés des écrous 12 et 13 à collerettes intérieures serrant des joints annulaires d'étanchéité 14 et 15 contre les extrémités des parties en saillie 10 et 11 et la périphérie des conduits 8 et 9. 30 Les passages 6 et 7 présentent des parties intérieures 6a et 7a de diamètres identiques et des parties extérieures 6b et 7b de diamètres agrandis et identiques déterminant entre elles des épaulements 16 et 17. 2903775 4 Dans les parties extérieures 6b et 7b des passages 6 et 7 sont respectivement et successivement rapportés et empilés de façon étanche des éléments cylindriques 18 et 19, des bagues annulaires 20 et 21, des disques pleins 22 et 23 et des bagues annulaires 24 et 25. 5 Les éléments 18 et 19 présentent des épaulements annulaires 18a et 19a en appui sur les épaulements 16 et 17 du carter, avec interposition de joints annulaires d'étanchéité 26 et 27, et des parties cylindriques 18b et 19b passant au travers des parties intérieures 6b et 7b et de plus petits diamètres de façon à être disposées en saillie dans 10 la chambre 3. Les parties cylindriques 18b et 19b en saillie des éléments 18 et 19 présentent des faces frontales radiales 28 et 29 venant à proximité l'une de l'autre de façon à déterminer un espace d'écoulement 30 placé dans l'alignement des passages 4 et 5 15 d'entrée/sortie de fluide. Ainsi, un fluide traversant la chambre 3 entre les passages 4 et 5 d'entrée/sortie passe au travers de l'espace d'écoulement 30, entre les faces frontales 28 et 29 des éléments 18 et 19, et passe autour des parties cylindriques en saillie 18b et 19b de ces éléments. 20 Les bagues annulaires 20 et 21 présentent des évidements annulaires 20a et 21a remplis d'un matériau déshydratant de façon à éviter de la condensation sur les faces en vis-à-vis des éléments 18 et 19 et des disques pleins 22 et 23. Les bagues annulaires 24 et 25 sont vissées dans les parties 25 extrémité des parties extérieures 6b et 7b des passages 6 et 7, avec interposition de joints annulaires d'étanchéité 31 et 32 entre ces bagues et ces parties extérieures et interposition de joints annulaires d'étanchéité 33 et 34 entre ces bagues et les disques pleins 22 et 23. Le dispositif 1 qui vient d'être décrit peut avantageusement 30 faire partie d'un appareillage comprenant un émetteur 35 et un récepteur de signaux 36, placés de part et d'autre du carter 2, en face des passages traversants des bagues 24 et 25, par exemple dans des positions telles que leurs axes optiques soient sensiblement confondus avec les axes desdits empilages montés dans les passages 6 et 7 du 2903775 5 carter 2, de telle sorte que le chemin du rayonnement de l'émetteur 35 traverse l'espace d'écoulement 30. Les éléments 18 et 19 et les disques 22 et 23 sont en un matériau transparent au rayonnement émis par l'émetteur 35. 5 Par exemple, pour un appareillage destiné à effectuer des analyses d'eaux, les éléments 18 et 19 et les disques 22 et 23 peuvent être en quartz et les signaux émis par l'émetteur 35 peuvent être des signaux optiques ou lumineux, par exemple un rayonnement ultra-violet. 10 Ainsi, le rayonnement émis par l'émetteur 36 peut, par exemple dans ce sens, traverser successivement le passage central de la bague 24, le disque 22, le passage central de la bague 20, et l'élément 18, puis traverser la lame de fluide circulant dans l'espace d'écoulement 30, puis traverser successivement, l'élément 19, le passage central de 15 la bague 21, le disque 23 et le passage central de la bague 25, pour être captés par le récepteur 36. L'appareillage précité comprend par ailleurs des moyens électroniques reliés à l'émetteur 35 et au récepteur 36 et adaptés pour fournir des informations sur la composition du fluide testé circulant 20 dans la chambre 3, résultant de mesures d'absorbance du fluide testé, de façon à détecter au moins certains des éléments physico-chimiques contenus dans le fluide, en particulier le liquide, et à déterminer leur concentration. En se reportant à la figure 3, on peut voir que le dispositif 25 d'écoulement 1 est complété par les dispositions suivantes. Le carter 2 présente un passage auxiliaire cylindrique traversant 37 qui est disposé perpendiculairement aux passages 4 et 5 et aux passages 6 et 7 et qui débouche dans la chambre 3. Ce passage 37 présente une partie intérieure 37a et une partie 30 extérieure 37b déterminant entre elles un épaulement 38. Dans ce passage 37 est disposé un empilage qui comprend un élément 39, une bague annulaire 40 et un disque plein 41. L'élément 39 présente une partie annulaire 39a en appui sur l'épaulement 38 et une partie en saillie 39b qui est engagée dans la 2903775 6 partie intérieure 37a du passage 37 et qui présente une face frontale radiale 47 située en face et à distance de l'espace d'écoulement 30, perpendiculairement à l'épaisseur de cet espace. Un joint annulaire d'étanchéité 42 est interposé entre la partie en saillie 39b de l'élément 5 39 et la partie intérieure 37a du passage 37. La bague annulaire 40 présente un évidemment annulaire 40a rempli d'un matériau déshydratant de façon à éviter de la condensation sur les faces en vis-à-vis de l'élément 39 et du disque plein 41. Un écrou de maintien 43 est vissé sur une partie extérieure en 10 saillie 44 du carter 2 entourant le passage 37, cet écrou présentant une collerette annulaire intérieure 43a en appui sur le disque 41. Un joint annulaire d'étanchéité 45 est placé dans le coin entre la partie extérieure en saillie 44 du carter 2, la périphérie du disque 41 et l'écrou 43. 15 L'appareillage précité peut avantageusement comprendre un récepteur 46 de signaux, placé en face du passage traversant de l'écrou 43. L'élément 39 et le disque 41 sont en un matériau transparent au rayonnement émis par l'émetteur 35. comme indiqué précédemment, 20 l'élément 39 et le disque 41 peuvent être en quartz. Ainsi, grâce au récepteur 46 placé de façon inclinée par rapport à la direction d'émission de l'émetteur 35, on peut effectuer des mesures de réflexion ou en fluorescence sur le fluide testé circulant dans la chambre 3 et traversant l'espace d'écoulement 30, dans une 25 direction perpendiculaire à l'épaisseur de cet espace 30, de façon à détecter au moins certains des éléments physico-chimiques contenus dans le fluide, en particulier le liquide, et réfléchissant la lumière et à déterminer leur concentration. La présente invention ne se limite pas aux exemples décrits ci- 30 dessus. Par exemple, la direction du faisceau lumineux émis par l'émetteur 35 et les parties du dispositif traversées par ce faisecau pourraient être inclinées par rapport à l'épaisseur de l'espace d'écoulement 30. L'orientation du récepteur 46 et les parties du dispositif traversées par le faisceau atteignant ce récepteur pourraient 2903775 7 ne pas être perpendiculaires à l'espace d'écoulement 30.. D'autres variantes de réalisation sont possibles sans sortir du cadre des revendications annexées. 5 REVENDICATIONS 1. Dispositif d'écoulement d'un fluide comprenant un carter dans lequel est ménagée une chambre et présentant dans sa paroi au moins un passage d'entrée et au moins une passage de sortie du fluide, caractérisé par le fait qu'il comprend, dans ladite chambre (3), au moins une partie en saillie (18b) présentant une face frontale (28) située à distance d'une autre face (29) de façon à ménager un espace d'écoulement (30) d'épaisseur réduite, de telle sorte que le fluide peut circuler au travers dudit espace d'écoulement et autour de ladite partie en saillie. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comprend un élément rapporté (18) monté dans un passage traversant (6) de la paroi du carter et comprenant ladite partie en saillie. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que le passage d'entrée et le passage de sortie sont situés de part et d'autre dudit passage d'écoulement (3). 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comprend, dans ladite chambre (3), deux parties en saillie (18b, 19b) présentant des faces frontales (28, 29) situées à distance l'une de l'autre de façon à ménager ledit espace d'écoulement (30) d'épaisseur réduite, de telle sorte que le fluide peut circuler au travers dudit espace d'écoulement et autour desdites parties en saillie. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait qu'il comprend deux éléments rapportés opposés (18, 19) montés dans des passages traversants opposés de la paroi du carter et comprenant lesdites parties en saillie (18b, 19b). 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comprend un élément rapporté auxiliaire (39) monté dans un passage traversant (37) de la paroi du carter et présentant une face frontale (39a) située en face dudit espace d'écoulement (30). 2903775 9 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la ou lesdites parties en saillie sont cylindriques. 8. Appareillage de mesure, caractérisé par le fait qu'il 5 comprend un dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, au moins un émetteur de signaux (35) et au moins un récepteur de signaux (36), cet émetteur et ce récepteur étant couplés et placés latéralement et de part et d'autre dudit carter dans une position telle que les signaux émis traversent la ou lesdites parties en saillie et 10 ledit espace d'écoulement (30) dans le sens de son épaisseur. 9. Appareillage selon la revendication 8, caractérisé par le fait qu'il comprend au moins un second récepteur (46) placé latéralement audit carter et orienté en direction dudit espace d'écoulement (30), en formant un angle par rapport à l'épaisseur de cet espace. 15