APPARATUS FOR THE DETECTION OF A SUBSTANCE IN A CIRCULATING FLUID

Abstract: 1. An apparatus for the supervision of a fluid in flow for the detection of an absorbent body carried along by this fluid in flow, in which a source (1) emitting radiation is located between two cylindrical tubings (2, 3) through one (3) of which passes the fluid under supervision and through the other of which, hereinafter called the reference tubing (2), passes a reference fluid, and cells (4, 5) detective of this radiation are arranged respectively behind each tubing (2, 3), characterized in that the two tubings (2, 3) are each spaced at a distance from the emitting source (1) to give rise to an effect of focusing of the said radiation by the said tubings and each detective cell (4, 5) is arranged in the focal zone of the corresponding tubing.

Description: Appareil pour la détection d'un corps dans un fluide en circulation, procédé EL installation d'utilisation i cet appareil. L'invention a pour objet un appareil pour la détection de la présence d'un corps dans un fluide en circulation ; elle concerne aussi un procédé et un appareillage pour l'utilisation de cet appareil. De préférence, l'invention est utile pour détecter la présence d'un corps indésirable dans un fluide qui a subi préalablement une 'opération tendant à le débarrasser de ce corps. Toutefois, cet emploi de l'invention ne doit être considéré comme limitatif. De plus, ainsi qu'il apparaRtra plus loin, l'invention ntest pas limitée non plus Åa la constatation de l'absence totale ou de la présence du corps en question ; elle peut être mise en oeuvre aussi pour détecter la présence de ce corps en quantité supérieure à un niveau de seuil donné, le niveau zéro ou pratiquerent égal à zéro étant un cas particulier servant plus fréquemment de référence. L'invention repose sur le principe de l'absorption des radiations découlant de la présence d'un corps dans un fluide qui a une transparence connue à ces mêmes radiations en l'absence de ce corps ou en présence d'une quantité déterminée de ce dernier. Ce principe est exploité dans des appareils de mesure appelés colorimètres dont on peut trouver une description dans le brevet français NO 76 12 416 (2 309 845). Un tel appareil est conçu pour la mesure de la caractéristique colorimétrique de divers constituants liquides. Il est donc d'usage universel, ou au moins capable de couvrir une gamme assez étendue de mesures. n comprend une lampe qui émet des radiations dans une large bande et qui est associé à un condensateur et à un filtre de référence que l'on remplace en fonction des mesures à faire. Un tel appareil fonctionne de manière discontinue il est trop coûteux, en raison de sa conception même, pour être utilisé comme un simple-dè'tecteur. En d'autres termes, la fonction de détection est exclue des emplois possibles de cet appareil du fait même de sa structure. le but principal de l'invention est d'apporter un appareil de conception simple, parfaitement apte à servir de manière continue à la détection de îa présence, au-dessus d'un certain seuil déterminé, d'un corps absorbant dans un fluide en circulation. Un appareil conforme à l'invention comprend une source émettrice de radiations placée à égale distance entre deux tubulures en matière transparente à ces radiations dans lesquelles circulent en permanence respectivement un fluide de référence et un fluide surveil- lé ; ces tubulures sont disposées sur deux côtés opposés de la source et sont suivies chacune d'une cellule détectrice à émission photovoltaSque sous l'effet des radiations. La source est choisie pour émettre dans une bande qui correspond à un pic, de préférence le pic le plus élevé, de la courbe d'absorption de ces radiations par le corps à détecter dans le fluide surveillé. De préférence, les tubulures sont cylindriques et sont écartés chacun de la source pour produire sur le côté opposé à celle-ci un effet de focalisation du faisceau des radiations, et les cellules détectrices sont disposées chacune dans la zone de focalisation. lies cellules détectrices sont reliées chacune respectivement à une.entrée d'un amplificateur différentiel, connu en soi, dont le signal de sortie est traité selon des méthodes connues pour commander un appareil approprié d'alarme ; si on le désire un enregistreur peut être associé à ce dernier appareil. Selon le procédé de l'invention, on utilise le nême fluide pour alimenter les deux tubulures. Dans la tubulure du fluide dé référence, on fait passer un fluide chargé du corps indésirable, OD fait passer ensuite ce fluide à travers un épurateur destiné à éliminer ce corps et on fait passer le fluide épuré à travers la tubulure de fluide à surveiller. Conformément à une variante du procédé de l'invention, pour surveiller la pureté d'un effluent dont un corps indésirable a été éliminé, on fait passer 1 'effluent chargé dans un premier épurateur où ce corps est éliminé au moins jusqu "à une valeur résiduelle déterminée, on fait passer l'effluent ainsi épuré à travers la tubulure du fluide de référence puis on lui fait traverser un second épurateur, de même nature que le premier et on fait passer le fluide sortant de ce second épurateur à travers la tubulure de fluide à surveiller. Dans une installation de mise en oeuvre du procédé ci-dessus1 le premier et le second épu rateurs sont identiques et ils st raccordés à l'appareil de détection par un ensemble de canalisations équipées de vannes permettant de faire circuler le fluide du premier au second épurateur à travers une tubulure de l'nappa reis. Au moins une canalisation et une vanne supplémentaires permettent d'envoyer le fluide chargé directement à la. tubulure du fluide de référence et d'isoler un épurateur en vue de sa régénération. On donnera maintenant, :uniquement à titre d'exemple, une description d'un appareil de détection et d'une installation conformes à l'invention. On se reportera au dessin annexé dans lequel : - la figure 1 est une représentation schématique d'un appareil de détection selon l'invention, - la figure 2 est un schéma dgune installation conforme à l'invention comprenant l'appareil de la figure 11, Pour donner une description plus concrète de l'invention, on prendra l'exemple d'un 'appareil destiné à détecter la présence de chrome hexavalent (Cr6+) dans les eaux de cuves d'électrolyse qui sont traitées avant d'être rejetées à la rivière, ou autrement. La législation actuelle impose 1 'épu- ration des eaux résiduaires avant leur rejet. lie chrome hexavalent est un corps considéré comme très -toxique ; selon les normes actuelles sa présence dans les eaux de rejet ne doit pas dépasser 0,1 mg/l. Il est donc important d'hêtre alerté des que sa teneur atteint cette valeur afin que l'on remédie aussitôt à la défaillance d'un poste d'épuratian qui comprend fréquemment un échangeur d'ions. Cette surveillance doit être continue et doit être réalisable à l'aide de moyens sûrs et économiques. La courbe d'absorption d'une solution à 20 ppm de Cr6+ présente un pic remarquable à 350 nm qui s' étend de 330 à 410 nm pour une absorption supérieure à SOVo De plus ce pic est tout-à-fait caractéristique du chrome, Un autre pic d'absorption de Cr6+ se remarque à 270 nm mais plusieurs solutions d'autres corps ont également une absorption notable aux environs de cette longueur d1onae. Conformément à l'invention, on prend comme source émettrice de radiations une lampe UV dont le pic spectral est lui-même compris entre 330 et 410 nm. Une telle lampe est disponible dans le commerce ; on peut adopter par exemple une lampé à mercure munie d'un filtre de Wood, ayant le spectre recherché, telle qu'une lampe vendue sous la marque PESERAY de la Société américaine Ultra-Violet Products Incorporated. On place cette lampe I (figure 1), qui a un diamètre de 0,6 cm et une longueur éclairante de 5,3 cm entre deux tubulures 2,3 en matière transparente aux radiations de la lampe 1. Les tubulures 2, 3 sont disposées sur deux côtés opposés de la lampe 1 et sont directement exposées aux radiations de celle-ci. La tubulure 2 est raccordée à un circuit (non représenté) de circulation d'un fluide de référence ; ce fluide peut être un liquide totalement exempt de Cr6+ ou en contenant une quantité dont la teneur est connue d'une manière absolue ou relative. La tubulure 3 est raccordée à un circuit (non représenté) de circulation du fluide surveillé, c'est-à-dire, dans cet exemple, du liquide d'une cuve d'électrolyse qui est passé dans un épurateur à résine échangeuse d'ions pour être débarrassé du chrome entrainé, avant son rejet à l'extérieur. Derrière chaque tubulure 2, 3 par rapport à la lampe 1, est placée une cellule photovoltaS- que 4, 5, sensible à l'émission de la lampe 1 et fournissant un courant proportionnel à la puissance reçue, Ces cellules sont disponibles dans le commerce ; par exemple on -peut adopter des cellules vendues sous la référence S 876-1010 BQ par la Société japonaise Hamamatsu. A la longueur d'onde de 350 nm, ces cellules ont une sensibili- té de 0,15 A/W environ. Chaque cellule 4, 5 est reliée par des conducteurs appropriés 6, 7 à une entrée correspondante d'un amplificateur différentiel 8 qui peut être, par exem- ple, du type Teledyne Philbrick 1035 bien connu dans le commerce. La sortiede l'amplificateur 8 est réunie par un conducteur 9 à une entrée d'un second amplr- ficateur différentiel 10 dont une autre entrée est réunie par un conducteur Il à-un potentiomètre d'étalonnage 12. Après le second amplificateur 10 le circuit électrique est choisi, en fonction des besoins, pour commander une alarme et/ou un appareil indicateur ou enregistreur, selon des dispositions bien connues, par l'intermédiaire d1un relais par exemple. Il est préférable de placer l'ensemble de la lampe 1 et des tubulures 2, 3 dans un unique bloc 13, en aluminium par exemple, dans lequel on a ménagé un logement borgne 14 pour la lampe 1, des passages 15, 16 pour les tubulures 2, 3, et des logements convenables 17, 18 pour les cellules 4, 5. lie logement 14 et les passages 15, 16 sont élargis à leurs extrémités et filetés pour recevoir des écrous annulaires 19, 20. Ceux-ci se terminent à leur extrémité intérieure par une face en oblique apte à comprimer un joint torique 21 de diamètre convenable qui entoure la lampe 1 ou les tubulures 2, 3. D'autres moyens équivalents de maintien de la lampe 1 et des tubulures 2, 3 dans le bloc 13 pourraient être adoptés. Un conduit 22 est foré à travers le bloc 13, entre les logements 17, 18 des cellules 4, 5, transversalement aux passages 15, 16 et au trou borgne 14. Ce conduit 22a, en section droite, les dimensions qui conviennent pour diriger le flux de radiations de la lampe 1 à travers les tubulures 2, 3 et de celles-ci aux cellules 4, 5. Bien que les tubulures 2, 3 puissent avoir un profil quelconque, il est avantageux d'adopter des tubulures cylindriques ayant, par exemple, un diamètre extérieur de 22 mm. Une telle tubulure a un effet de focalisation des radiations qui la traversent en provenance de lia lampe 1. En wespaçant les tubulures 2, 3 d1une distan . . . ce de 15 mm de la lampe 1, on peut placer les cellules 4, 5 pour que leur surface active reçoive la totalité du fais- ceau concentré par cet effet de focalisation. Pendant le fractionnement, les cellules 4, 5 fournissent des courants égaux, ou différents d'une valeur donnée qui reste constante tant que le fluide à surveiller est dépourvu de Cr hexavalent ou en contient une quantité qui reste constante. Le potentiomètre 12 permet de régler le signal de sortie du second amplificateur 10 à une valeur nulle, ou déterminée, qui ne déclenche aucune alarme. Dès que l'effluent qui traverse la tubulure 3 est plus chargé en chrome, 'absorption des radiations à travers la tubulure 3 s'élève et il se crée un déséquilibre qui, à une valeur prédéterminée, provoque le déclenchenent d'une alarme. A l'aide d'un appareil réalisé comme décrit ci-dessus, on a constaté que le seuil de déclenchement de l'alarme peut être réglé à une valeur aussi basse que 0,05 mg/i de chrome hexavalent dans le liquide qui traverse la tubulure 3. En variante à ce qu'on vient d'expliquer, au lieu d'utiliser en plus du fluide à surveiller un autre fluide servant de référence, il est préférable de procéder de la façon suivante. Avec un seul épurateur El (figure 2), on fait passer le même liquide à travers les tubulures 2 et 3. La tubulure 2 est traversée par le liqui de chargé en chrome, en amont de l'épurateur El et la tubulure 3 est traversée par le liquide épuré, en aval de l'épurateur El. Quand ce dernier n'agit plus avec la même efficacité, le déséquilibre-expliqué plus haut se produit et l'alarme est déclenchée. Toutefois, ce fonctionnement repose sur la supposition que le liquide chargé a une teneur constante en chrome. il est préférable, encore davantage, selon le procédé de l'invention, d'utiliser avec l'appareil décrit plus haut, deux épurateurs El, E2, identiques et de les raccorder à l'aide de canalisations appropriées dessinées en trait plein sur la figure 2. L'effluent chargé à épurer arrive par une canalisation 23 à l'épurateur E2 ; à la sortie de celui-ci l'effluent débarrassé de son chrome hexavalent, au moins Jusqutà la limite de tolérance, est conduit par une canalisation 24 à la tubulure 2, qui sert de tubulure de référence, puis une canalisation 25 raccorde cette dernière à ltentrée de l'épurateur El, A la sortie de celui-ci une canalisation 26 aboutit à la tubulure 3 après quoi une canalisation 27 s'étend jusqu'au lieu de rejet. Tant que l'épurateur E2 agit avec l'efficacité voulue, l'épurateur El reste pratiquement sans effet et il se fait à travers les tubulures 2, 3 une absorption sensiblement égale, ou de différence relative constante, des radiations émises par la lampe (non représentée sur la figure 2). Dès que l'effet de l'épurateur E2 commence à s'épuiser, lteffluent qui traverse la tubulure 2 est progressivement plus chargé en chrome mais l'épurateur El retient le chrome excédentaire de sorte que l'effluent rejeté par la canalisation 27 reste conforme aux normes d'épuration. n même temps, les radiations sont absorbées davantage à travers la tubulure 2. lie déséquilibre entre les signaux fournis par les cellules (non représentées sur la figure 2) finit par provoquer l'alarme. A ce moment, grâce à une canalisation supplémentaire et à des vannes appropriées, au lieu que l'effluent suive le circuit décrit ci-dessus indiqué par des flèches en trait plein, on lui fait suivre un circuit indiqué par une flèche en trait interrompu de façon qu'il arrive d'abord grâce à une canalisation 24' à la tubul?ii;e 2 pour être conduit par la canalisation 25 à léparateuww El et traverse la canalisation 3 avant d'être rejeté par la canalisation 27. Ce procédé est particulièrement ava'- tageux quand les épurateurs El et E2 sont du type à re- sine échangeuse, ainsi qu'il est connu. Ces épurateurs sont eux-mêmes connus et ne font pas partie de l'invention il n'est pas, nécessaire de les décrire en détail. Pendant le changement de la circulation, comme expliqué ci-dessus, on peut procéder à la régénération de la résine de l'épu- rateur E2 et aussitôt après reprendre le circuit initial à travers les deux épurateurs. Pendant la circulation modifiée, le réglage de l'appareil détecteur est corrigé en con séquence. De nombreuses variantes sont possibles à l'installation décrite ci-dessus. Dans tous les cas, selon le procédé de l'invention, on se sert du même fluide avant épuration et après épuration pour l'alimentation en continu des tubulures 2 et 3, en évitant la nécessité de disposer d'un fluide spécial de référence.

Claims: REVENDICATIONS 1. Appareil pour la détection d'un corps absorbant dans un fluide en circulation dans lequel une source émettrice (1) est placée entre deux tubulures (2, 3) en matière transparente à la radiation de la source (1) , des cellules détectrices (17, 18) sensibles à cette radiation sont disposées respectivement derrière chaque tubulure (2,3), caractérisé en ce que les deux tubulures (2, 3) sont à passage direct, à débit total, à l'exclusion de moyens d'adjonction de colorant et/ou de réactif, une tubulure (2) étant traversée directement par un fluide de référence et l'autre tubulure (3) étant traversée directement par le fluide à surveiller. 2. Appareil selon la revendication 1 caractérisé en ce que chaque- tubulure (2, 3) est introduite dans un logement (15, 16) et elle est immobilisée dans ce dernier à ses deux extrémités opposées à l'aide de joints (21) qui l'entourent et qui sont comprimés contre sa face extérieure. 3. Appareil selon la revendication 1 caractérisé en ce que les deux tubulures (2, 3) sont cylindriques et sont espacées chacune de la source (1) de radiations d'une distance suffisant à donner naissance à un effet de focalisation, et chaque cellule détectrice (17, 18) est disposée dans la zone de focalisation de la tubulure correspondante. 4. Appareil selon la revendication 2 caractérisé en ce que la source (1) de radiations, les tubulures (2, 3), les cellules (4, 5) sont montées dans un bloc (13) dans lequel sont ménagés des logements appropriés (14, 17, 18) pour y loger la source (1) et les cellules (4, 5) et des passages (15, 16) pour les tubulures (2, 3), ainsi qu'un conduit direct (22) entre les logements (17, 18) des cellules (4, 5) transversalement aux passages (15, 16) et au logement (14) de la source (1) pour guider les radiations de celle-ci. 5. Procédé d'utilisation d'un appareil selon l'une quelconque des revendications l à 4 caractérisé en ce qu'on utilise comme fluide de référence le fluide même à surveiller, on dirige le fluide chargé à la tubulure de référence (2) avant son épuration destinée à éliminer le corps indésirable et on dirige le fluide épuré à la tubulure (3) du fluide à surveiller, avant le rejet de ce dernier. 6. Procédé selon la revendication 5 caractérisé en ce qu'on fait passer le fluide chargé à travers un premier épurateur (E2), on fait passer le fluide ainsi épure à travers la tubulure de référence (2) puis on lui fait traverser un second épurateur (El) avant de le faire passer à travers la tubulure (3) du fluide à surveiller. 7. Appareillage pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 6 comprenant un appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce qu'il comprend un premier et un second épurateur (E2, El) de préférence identiques raccordés par des canalisations dont une canalisation (24) raccorde la sortie de ltépurateur (E2) à la tubulure de référence (2), une canalisation(25) raccorde cette dernière à l'entrée de l'épurateur (El) et une canalisation (26) raccorde la sortie de cet épurateur (El) à la tubulure (3) du fluide à surveiller. 8. Appareillage selon la revendication 7 caractérisé en ce que les deux épurateurs (El, E2) sont du type à résine échangeuse et une canalisation supplémentaire (24') ainsi que des vannes appropriées permettent de faire arriver le fluide chargé directement à la tubulure de référence (2) et d'isoler l'épurateur (E2) en vue de sa régénération.

Inventors: DI BENEDETTO, DOMINIQUE, THOMAS, GERARD, Thomas, Gérard
Applicants: ASSOCIATION POUR LA RECHERCHE ET LE DEVELOPPEMENT DES METHODES ET PROCESSUS INDUSTRIELS (ARMINES)
Application year: 1982
Main classification: G01N21
IPC codes: G01N21