INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Les moyens d'agitation A comprennent un premier moyen d'agitation Al propre à créer un entraînement des granulés G vers la partie inférieure de la cuve 2 dans le mélange réactionnel M, et un second moyen d'agitation A2 situé à un niveau inférieur à celui du premier moyen d'agitation Al. Ce second moyen A2 est propre à créer dans le mélange M un mouvement favorable à la dissolution des granulés G, en particulier un mouvement de cisaillement.
Les premier et second moyens d'agitation Al, A2 sont mécaniques et constitués par deux turbines de type différent fixées sur un même arbre d'entraînement 9 coaxial à la cuve 2. L'entraînement en rotation de l'arbre 9 est assuré par des moyens moteurs 10 prévus audessus du couvercle 3 à l'extérieur de la cuve.
Le moyen d'agitation Al est constitué par une turbine 11 à pales droites 12, dont le plan moyen est incliné par rapport à l'axe géométrique vertical de l'arbre 9. Comme visible sur Fig.3, la largeur des pales 12 peut diminuer progressivement suivant le sens radial qui éloigne de l'axe. La turbine 11 est située sensiblement à mi-hauteur de la cuve 2. Le niveau normal N du mélange réactionnel dans la cuve 2 est situé à une distance hl au-dessus du plan moyen de la turbine 11.
Cette distance hl est inférieure à la distance H1 de ce même plan moyen au fond de la cuve 2.
L'inclinaison des pales 12 et le sens de rotation de l'arbre 9 sont tels qu'un flux essentiellement axial et accessoirement radial est créé dans le mélange réactionnel M comme schématisé par les flèches F sur Fig.2 . Le mélange réactionnel est mis en mouvement de bas en haut dans les zones radiales extérieures et de haut en bas dans les zones situées radialement vers l'intérieur. Ce mouvement permet essentiellement d'aspirer les granulés d'urée solide arrivant par l'entrée 5 en haut de la cuve et de les entraîner dans le mélange réactionnel. Ce mouvement permet aussi de mélanger les liquides d'appoint et leur réactif déjà présent dans la cuve.
Dans l'exemple considéré, la turbine 11, ou turbine sabre, comporte quatre pales 12 angulairement espacées de 900. La racine de ces pales est voisine de la surface extérieure de l'arbre 9 et est fixée sur un moyeu 13 calé sur cet arbre. Le flux créé par la turbine 11 peut s'écouler, suivant une direction parallèle à l'arbre 9, au voisinage de cet arbre.
Le second moyen d'agitation A2 comprend une turbine radiale 14 à pales droites, fixées à l'extrémité inférieure de l'arbre 9, coaxialement à la turbine 11. La turbine radiale 14, également appelée turbine de Rushton, comporte six pales 15 régulièrement espacées, formées par des plaquettes situées dans des plans passant par l'axe géométrique de l'arbre 9. Ces plaquettes sont fixées à mi-hauteur sur un disque 16 dont elles débordent radialement vers l'extérieur sensiblement sur la moitié de leur longueur. Un manchon 17 est fixé au-dessus du disque 16 en son centre pour le montage de la turbine 14 en bout de l'arbre 9. Le plan moyen de la turbine 14, qui correspond au plan moyen du disque 16, est plus proche du fond de la cuve 2 que du niveau N.
De préférence le plan moyen de la turbine 14 est situé à une distance H2 du fond de la cuve comprise entre le tiers et la moitié de la hauteur totale H du niveau N au-dessus du fond de la cuve ( 1/3 H < H2 < H/2 ).
La distance E à laquelle la turbine radiale 14 se trouve au-dessous de la turbine 11 est choisie pour obtenir le meilleur rendement de dissolution et d'homogénéisation.
Par sa rotation la turbine 14 crée un mouvement de cisaillement qui vient couper les filets du flux créé par la turbine supérieure 11, filets qui entraînent les granulés solides d'urée. Ce mouvement de cisaillement permet de dissoudre efficacement les granulés d'urée dans le réactif. Le mouvement créé par la turbine 14 permet également le maintien du réactif à sa composition en homogénéisant intimement les produits liquides et solides ajoutés dans la cuve 2.
c - La quantité d'amiante présente dans le four (ou conteneur) est alors calculée selon la formule ncomp = 100/ Xcomp * n H20 ou xCOmp est le pourcentage en eau du composé considéré (13,04% pour le chrysotile) nCOmp la quantité de matière du composé considéré (en moles) Une détermination ou une estimation préalable de la taille moyenne des fibres permettent de remonter au nombre de fibres.
Connaissant les conditions de prélèvement (volume d'air prélevé), il est alors possible de calculer la concentration de chacun des types d'amiante et de déclencher une alarme si le taux mesuré dépasse le seuil admis (soit sur l'une de ces variétés, soit pour l'ensemble).
Le résultat donné est à la fois quantitatif et qualitatif.
De plus, la présente invention possède l'intérêt de recourir à une analyse thermique assez rapide. Les opérations de mise sous vide et de traitement thermique sont réalisables en une dizaine de minutes ou même moins. Le traitement des signaux de pression et de température étant réalisé de manière informatique de façon quasi instantanée ce qui répond bien aux objectifs fixés.
Enfin, I'ensemble des éléments constitutifs de ce système transportable d'analyse est suffisamment compact pour permettre une installation et une utilisation sur site, Les éléments constitutifs d'un dispositif préféré sont - Une pompe assurant une pression résiduelle de l'ordre de 10.6 mbar, - Un dispositif de chauffage permettant d'imposer un programme de température à l'échantillon (pour permettre de corréler le phénomène de thermodésorption et la température), - Un réacteur susceptible de recevoir le filtre et/ou le filtrat et d'être chauffé, - Un dispositif de mesure de température (thermocouple chromel-alumel par exemple), - Un capteur de pression capable de mesurer avec sensibilité des pressions de l'ordre de 10 1 à 10-6 mbar, par exemple constitué par une jauge de type PIRANI, de type PENNING, à ionisation ou même quadrupolaire, - Des alimentations électriques pour les différents organes de mesure ainsi que le four, - Un système d'acquisition des signaux de température et de pression, - Un système de programmation du profil de température du four, - Un système d'intégration et de calcul de la concentration des différents types d'amiante présents, - Un système d'alarme déclenché à partir du résultat du calcul de concentration.
A titre d'exemple, pour détecter une concentration en fibre de 25 fibres d'amiante par litre d'air, on préleve un filtrat en pompant et en filtrant l'air avec un débit de 10 litres par minute pendant 15 minutes, soit un volume total d'air pompé et filtré de 150 litres.
Le filtrat résultant comporte 3750 fibres ce qui représente (pour des fibres cylindriques d'un micron de diamètre, de 10 micron de longueur et de masse unitaire de l'ordre de 2,510.11 gramme) une masse totale d'amiante dans le filtrat de 1 10-7 grammes environ.
Dans le cas de la variété chrysotile, la perte d'eau (en masse) par thermodésorption représente environ 13 % de la masse globale d'amiante, soit ici 0,01 g d'eau.
Cette quantité d'eau occupe un volume de 10-5 cm3 dans des conditions standard de température et de pression (le pire des cas puisque le volume molaire gazeux n'est alors que de 22,4 litres mol , il est plus important sous vide et à haute température).
Si l'appareil (c'est à dire le conteneur et son circuit de raccordement à la pompe) a un volume total de 1 cm3 I'élévation de pression (donnée par le calcul du rapport du volume d'eau au volume total) sera de 1 on2 mbar.
Si l'appareil a un volume total de 100 cm3 élévation de pression ne sera plus que de 10-4 mbar.
Des élévation de pression aussi faibles peuvent être mesurées par les jauges susmentionnées que l'on peut se procurer en France par exemple auprès des sociétés ALCATEL, LEYBOLD ou EDWARDS.
Les nombreux avantages procurés par l'invention seront mieux compris au travers de la description suivante qui se réfère aux dessins annexés, qui illustrent sans aucun caractère limitatif des modes préférentiels de réalisation d'un procédé selon l'invention.
La figure 1 illustre schématiquement les principales étapes d'un procédé selon l'invention.
La figure 2 illustre en vue schématique les principaux constituants d'un dispositif conforme à l'invention.
Par référence à la figure 2, le dispositif comporte un réacteur ou conteneur 4 à l'intérieur duquel est disposé un échantillon 1 à analyser obtenu par filtration d'un fluide dont on veut contrôler la concentration en amiante.
Lett.57 (20), Nov 90.
EXPOSÉ DE L'INVENTION La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients précédents en proposant un dispositif de génération de lumière par effet nonlinéaire, avec une configuration de quasi-accord de phase, dispositif qui est beaucoup plus simple à fabriquer que les dispositifs à QAP connus, mentionnés plus haut.
En effet, l'invention utilise une configuration repliée de QAP, susceptible de comporter seulement quelques couches, voire une seule couche, d'un matériau non-linéaire (au lieu de plusieurs milliers de couches).
De façon précise, la présente invention a pour objet un dispositif de génération de lumière par effet non linéaire, avec une configuration de quasiaccord de phase, ce dispositif comprenant un milieu non-linéaire destiné à interagir avec un signal de pompe pour produire ladite lumière, le dispositif étant caractérisé en ce qu' il comprend en outre deux miroirs placés en vis-à-vis, qui définissent une cavité optique et entre lesquels est placé le milieu non-linéaire, ce dernier étant un empilement de N couches d'un matériau non-linéaire, avec N21.
N est fixé, selon l'application, par l'homme du métier.
Il peut être aussi grand que 10000 ; c' est l'épaisseur totale de l'empilement qui est une limitation variable selon l'application.
De préférence, on utilise un empilement de N couches, avec 1 < N < 50.
Selon un premier mode de réalisation particulier du dispositif objet de l'invention, les signes des coefficients non-linéaires des N couches sont alternés, avec N22.
Selon un deuxième mode de réalisation particulier, une seule couche de matériau non-linéaire est comprise entre les miroIrs, ces derniers étant aptes à compenser le déphasage induit par cette couche sur le signal de pompe et la lumière engendrée.
Selon un mode de réalisation préféré du dispositif objet de l'invention, les miroirs sont des empilements de couches multi-diélectriques.
De préférence, chaque miroir a un coefficient de réflexion supérieur à 99.
En général et sans que cela soit limitatif l'épaisseur de la couche ou des couches comprises entre les miroirs peut être de l'ordre de 100 um.
Elle est de préférence inférieure à 50 um.
On peut choisir le matériau non-linéaire par exemple dans le groupe comprenant KTiOPO4, LiNbO3, BaB204, LiB30, KNbO3, les semiconducteurs III-V et II-VI, AgGaSe et ZnGeP.
BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description d'exemples de réalisation donnés ci-après, à titre purement indicatif et nullement limitatif, en faisant référence aux dessins annexés sur lesquels la figure 1, déjà décrite, est une vue schématique et partielle d'un dispositif connu ayant une configuration de QAP, la figure 2 est une vue schématique d'un mode de réalisation particulier du dispositif objet de l'invention, comprenant deux couches d'un matériau non-linéaire, et la figure 3 est une vue schématique d'un autre mode de réalisation particulier, comprenant une seule couche d'un matériau non-linéaire.
EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS Le dispositif conforme à l'invention, qui est schématiquement représenté sur la figure 2, est un dispositif de génération de lumière par effet nonlinéaire, avec une configuration de quasi-accord de phase, et comprend un empilement de seulement quelques couches 8 d'un matériau non-linéaire.
Un objectif de l'invention est de permettre de telles mesures en dehors d'un laboratoire, par exemple sur le site d'un chantier de déflocage (c'est à dire d'arrachage) de l'amiante équipant un bâtiment.
Actuellement une méthode employée pour calculer la concentration en amiante dans l'air est la numération par Microscopie Electronique à Balayage couplée à l'analyse chimique par dispersion en énergie des rayons X. Ce protocole analytique présente l'inconvénient de nécessiter un dispositif "lourd" qui ne peut être installé sur le site même de prélèvement. Cet éloignement du système de dosage par rapport au site de prélèvement induit des temps de réponse élevés (c'est à dire une durée d'obtention de résultats qui est longue) peu compatibles avec les impératifs d'un chantier de déflocage.
Un dépassement éventuel des normes de sécurité ne peut, par cette méthode, être connu par les intervenants du site de déflocage qu'après plusieurs heures ou jours, et ne permet donc pas de contrôler le respect de normes d'hygiène et de sécurité sur le chantier.
La présente invention à notamment pour objet de rendre possible la détermination de la concentration en amiante sur le site de prélèvement et à apporter dans un temps réduit (de l'ordre de quelques minutes ou dizaines de minutes) une information quantitative sur les concentrations des différents types d'amiantes présents dans l'air ou dans l'eau Bien que l'invention soit particulièrement adaptée à la détection et à la mesure de la quantité de fibres d'amiante dans l'air, I'invention peut être utilisée pour détecter la présence, déterminer la nature et quantifier la quantité d'autres particules solides ou poussières d'origine minérale, susceptibles de donner lieu à une thermodésorption (c'est à dire une désorption sous l'effet de la température) ou à la formation d'une phase gazeuse d'espèces préalablement chimisorbées pour "marquer" les particules.
La solution au problème posé consiste à procurer un dispositif de mesure de la quantité de particules d'amiante présentes dans l'air ou dans l'eau qui comporte: - un moyen de thermolyse sous vide d'un filtrat comportant les particules d'amiante, - un moyen de repérage en température d'un signal de pression engendré par la thermodésorption sous vide de l'eau de constitution des particules d'amiante présentes dans le filtrat.
Selon un aspect l'invention consiste à utiliser un procédé d'évaluation de la nature et de la quantité de particules solides minérales présentes dans un fluide, dans lequel - on prélève un volume et/ou une masse prédéterminée dudit fluide chargé desdites particules, - on sépare, par exemple par filtration, un filtrat constitué des composés ou matériaux solides présents dans ledit volume (ou masse) prédéterminé(e) du fluide, - on dispose ledit filtrat dans un conteneur étanche disposé à proximité du site de prélèvement du filtrat ou sur ledit site, - on ferme ledit conteneur et on le raccorde à un dispositif de mise en dépression, - on met en dépression ledit conteneur et on le chauffe pour effectuer une combustion (ou calcination ou thermolyse) pour obtenir une désorption d'une partie au moins des espèces chimisorbées ou constitutives desdites particules solides minérales ; on mesure la pression régnant dans le conteneur et on augmente sensiblement régulièrement la température du conteneur, et au cours de cette phase d'augmentation de température , on détecte les augmentations de la pression régnant dans le conteneur et, à chaque augmentation significative de la pression, on enregistre la température ou plage de température, ainsi que l'amplitude de l'augmentation de la pression régnant dans le conteneur, - on déduit de la ou des températures(s) correspondant à chacune des augmentations significatives de pression, la nature des particules solides minérales, par comparaison avec des données (qui sont préalablement enregistrées) de températures caractéristiques de désorption chimique d'espèces et, on déduit de l'amplitude de l'augmentation de pression correspondante, la quantité des particules minérales dans ledit filtrat, et on déduit de ladite quantité la concentration desdites particules solides minérales dans ledit fluide.
Selon des modes préférés de réalisation du procédé - ledit fluide est essentiellement constitué par de l'air atmosphérique ou de l'eau; lesdites particules solides essentiellement minérales sont des fibres d'amiante on mesure et/ou détecte des températures de déshydroxylation (c'est à dire de désorption d'eau); - on réalise la thermolyse dans une plage de température comprise entre 400 et 800 C; on on met sous ultravide le conteneur d'analyse, et de préférence on maintient la pression (absolue) régnant à l'intérieur du conteneur à une valeur inférieure ou égale à 10-4 millibars soit 10-2 Pascal, par exemple à une pression inférieure ou égale à 10-6 millibars soit environ 10-4 Pascal ; - préalablement à l'opération de thermolyse à température élevée en vue de la désorption d'espèces chimisorbées, est prévue une étape de calcination ou combustion préliminaire du filtrat, à une température inférieure à la température maintenue pendant l'opération ultérieure de thermodésorption, en vue d'éliminer une partie des substances (organiques notamment) présentes dans ledit filtrat, laquelle opération de calcination ou combustion préliminaire est effectuée à la .pression atmosphérique ou bien sous vide; - durant l'opération de thermodésorption à température élevée, on mesure la température et la pression régnant à l'intérieur du conteneur à une fréquence d'échantillonnage comprise entre 0,01 hertz et 10 hertz; Selon un autre aspect, l'invention consiste à proposer un dispositif de détermination de la nature et de la quantité de particules d'origine minérale présentes dans un fluide, qui comporte: - un moyen de séparation ou de préférence de filtration dudit fluide chargé desdites particules pour l'obtention d'un filtrat, - un conteneur étanche apte à recevoir le filtrat, - un organe (tel qu'une pompe) de mise en dépression du conteneur, qui est raccordé audit conteneur, - un organe de chauffage du conteneur, - un capteur de la pression régnant dans le conteneur, et un capteur de la température régnant dans le conteneur, - un organe de régulation de la température et de la pression régnant dans le conteneur, - un moyen électronique d'enregistrement des signaux délivrés par ledit capteur de température et ledit capteur de pression, - un moyen de comparaison des températures (ou signaux correspondants) auxquelles sont constatées des augmentations significative de pression avec des données préalablement enregistrées de températures caractéristiques de chimidésorption d'espèces contenues dans lesdites particules solides minérales.
Selon des modes préférés de réalisation du dispositif: - ledit fluide est essentiellement constitué par de l'air atmosphérique ou de l'eau lesdites particules sont essentiellement constitué par des fibres d'amiante - le volume dudit conteneur est inférieur à 100 cm3, de préférence inférieur ou égalàl0cm3; - le dispositif comporte un calculateur comportant lesdits moyens électroniques d'enregistrement de pression et de température et comportant lesdits moyens de comparaison, lequel dispositif comporte en outre un moyen de chauffage électrique par résistance dudit conteneur ; I'organe de mise en dépression est une pompe à vide apte à maintenir dans le conteneur, une pression de l'ordre de 10 à 10-4 Pascal.
Selon un aspect particulier, I'invention repose sur l'analyse du signal de thermodésorption des hydroxydes constitutifs de chaque type d'amiante lors de la calcination sous vide d'un filtrat obtenu dans des conditions normalisées de débit et de temps.
En effet, sous le terme générique d'amiante on retrouve principalement dans les amiantes industrielles utilisées en Europe les trois minéraux suivants - le chrysotile Mg3Si2O5(OH)4 - la crocidolite Na1,38K0,13Ca0,17Fe2+0,48Mg3,06Fe3+1,66Al0,05(Si7,94Al0,06)O22(OH)2 - l'amosite Fe2+2(Fe2+Mg)5Si8022(OH)2 Ces deux dernières variétés d'amiante sont beaucoup moins utilisées que le chrysotile mais leur meilleure résistance chimique (le chrysotile se dissout déjà dans les acides faibles) peut expliquer qu'elles s'éliminent plus difficilement du corps humain.
Du fait d'une texture différente (absence de canal central) la crocidolite et l'amosite n'ont pas les mêmes propriétés d'adsorption physique que le chrysotile et leur nature chimique ne les prépare pas non plus aux mêmes propriétés de chimisorption. Par contre, ces trois types d'amiantes possèdent, du fait de la présence du radical hydroxyle (OH), une eau de constitution dont le départ, à température suffisamment élevée, correspond à l'effondrement de la structure cristalline. La masse d'eau de constitution possédée par chacun de ces échantillons se déduit de la formule chimique donnée plus haut. Le résultat d'un calcul exact du pourcentage en masse de l'eau constitutive désorbée, par référence à la masse du minéral, est de - 13,04% pour le chrysotile - 2,12% pour la crocidolite - l,60% pour l'amosite; Par ailleurs, la température à laquelle se produit ce départ d'eau de constitution (par désorption) doit pouvoir être considéré comme une propriété spécifique de chacune de ces fibres sous réserve que les conditions expérimentales du traitement thermique (composition et pression de l'atmosphère gazeuse environnante, vitesse de chauffage, système de détection de la décomposition thermique) soient effectivement bien contrôlées.
Pour effectuer ce contrôle, I'emploi d'un dispositif de thermodésorption de très haute sensibilité est proposé. Cette très haute sensibilité est imposée par les très faibles quantités de matière à détecter (quelques dizaines de microgrammes). Le protocole expérimental proposé comporte cinq étapes principales: étape n" 1: Introduction du filtrat dans l'appareil, étape n"2 : Thermolyse préliminaire (soit sous air, soit sous vide) à une température inférieure à la température caractéristique de la déshydroxylation des amiantes recherchées, étape nO 3 : Mise sous ultravide de la cellule d'analyse (de 104 à 10 6 mbar selon la sensibilité souhaitée), étape n"4 : Chauffage contrôlé jusqu'à une température supérieure aux températures caractéristiques précédentes avec détection simultanée du signal (pic de pression) révélateur de la thermodésorption, dans les créneaux de température prédéterminées, étape n"5 : Déclenchement d'une alarme en cas de dépassement du seuil admissible.
Eventuellement, le dispositif envisagé peut être couplé à un spectromètre de masse quadrupolaire de manière à analyser la nature chimique des gaz produits par la thermolyse. Cette disposition permet de s'assurer que le signal enregistré ne provient pas d'un autre composé minéral tel qu'un carbonate dont la calcination produit du dioxyde de carbone.
Par ailleurs, un marquage préalable des fibres d'amiante par une substance (telle qu'un alcool) donnant lieu à une chimisorption spécifique, peut être utilisé pour augmenter la sensibilité du signal de thermodésorption.
Le calcul de la concentration en amiante peut s'effectuer sur la base des considérations suivantes a - La quantité d'eau dégagée lors de la décomposition de l'amiante est calculée soit à partir de la hauteur (amplitude) du pic de thermodésorption, soit en intégrant ce pic, selon la formule
ou n H20 est la quantité d'eau dégagée lors de la thermodésorption V est le volume du réacteur R la constante des gaz T, et Tf les températures initiale et finale du pic de pression p la pression mesurée T la température mesurée b - Le domaine de température à laquelle la thermodésorption est observée (T, et T) est spécifique de la variété d'amiante (dans des conditions expérimentales données).
En désignant par D le diamètre du disque 16 (Fig.4) on choisit avantageusement pour les pales 15 une longueur 1 de l'ordre de D/4 et une hauteur b de l'ordre de D/5.
Le fond de la cuve 2 comporte un orifice de sortie 18 muni d'une crépine 19 (Fig.2). Des moyens de pompage 20 sont raccordés à l'orifice 18 pour extraire de la cuve 2 le réactif d'attaque sulfo-uréique constitué par une solution d'urée dans une solution d'acide sulfurique. Une conduite 21 (Fig.1) dirige ce réactif vers une autre unité du type malaxeur (non représentée) dans laquelle un phosphate naturel est attaqué par le réactif, conformément au procédé de EP-A-0 560 882.