FR2793881A1

FR2793881A1 - Appareil pour prelevement d'un echantillon volumetrique de liquide et installation autonome de prelevement comportant un tel appareil

Info

Publication number: FR2793881A1
Application number: FR9906459A
Authority: FR
Inventors: Alain Brouillard
Original assignee: SERVINOX SOC NOUV
Current assignee: SERVINOX SOC NOUV
Priority date: 1999-05-21
Filing date: 1999-05-21
Publication date: 2000-11-24
Anticipated expiration: 2019-05-21
Also published as: FR2793881B1

Abstract

L'invention propose un appareil (14) pour le prélèvement d'un échantillon d'un liquide qui circule dans un tuyau, caractérisé en ce qu'il comporte un corps (16, 18, 20) dans lequel un piston (28) de prélèvement est monté coulissant entre une position sortie de prélèvement et une position rentrée de remplissage d'un flacon d'échantillon dans un boîtier de réception (64) de l'échantillon prélevé associé au corps (16, 68) et qui reçoit un flacon amovible (58) d'échantillon dans lequel l'échantillon prélevé est transféré automatiquement par gravité à travers une aiguille creuse, à l'abri du milieu ambiant.

Description

"Appareil pour le prélèvement d'un échantillon volumétrique de liquide et installation autonome de prélèvement comportant un tel appareil" La présente invention concerne un appareil pour le prélèvement volumétrique d'un échantillon d'un liquide qui circule dans un tuyau, notamment dans un tuyau appartenantà une ligne de transfert du liquide.

L'invention concerne aussi une installation autonome pour le prélèvement automatisé d'échantillons de liquide dans un tuyau.

Dans de nombreux domaines, il est souhaitable de pouvoir prélever des échantillons de liquide afin de réaliser différents tests et analyses du liquide prélevé.

En fonction des applications, les prélèvements doivent être effectués dans des conditions telles que les échantillons prélevés sont parfaitement conformes au liquide qui circule dans la ligne de transfert, c'est-à-dire notamment dans des conditions telles que les échantillons ne subissent aucune pollution physique et/ou chimique et/ou bactériologique, c'est- à-dire que les prélèvements sont effectués sans contact avec l'extérieur.

De plus, il peut être nécessaire d'effectuer un grand nombre de prélèvements de manière répétée et régulière, la précision du volume de l'échantillon prélevé et la régularité des prélèvements successifs étant alors un paramètre important pour garantir la représentativité de l'échantillonnage global.

Dans ce but, l'invention propose un appareil caractérisé en ce qu'il comporte un corps qui délimite un cylindre dans lequel un piston de prélèvement est monté coulissant axialement entre une position sortie de prélèvement dans laquelle l'extrémité libre avant du piston, qui comporte une chambre périphérique de prélèvement, fait saillie axialement vers l'avantà l'extérieur du cylindre età l'intérieur du tuyau, et une position rentrée de remplissage d'un flacon d'échantillon dans laquelle la chambre périphérique de prélèvement est disposée axialement en regard d'un conduit radial de transfert qui débouche vers l'extérieur dans un boîtier de réception de l'échantillon prélevé associé au corps et qui reçoit un flacon amovible d'échantillon dans lequel l'échantillon prélevé est transféré automatiquement par gravité, sans contact avec l'extérieur,à travers une aiguille creuse solidaire du conduit de transfert, et en ce que l'extrémité libre arrière du piston est associéeà des moyens de commande de ses déplacements en coulissement axial dans les deux sens du piston.

Selon d'autres caractéristiques de l'appareil - le piston de prélèvement est une tige cylindrique montée coulissante de manière étanche dans le cylindre et dont l'extrémité libre arrière est élargie et est montée coulissante dans une chambre de commande du corps pour constituer un vérin de commande des déplacements du piston; - le boîtier de réception comporte une partie supérieure fixe reliée au corps et une partie inférieure amovible pour le remplacement du flacon; - la partie inférieure du boîtier de réception est montée articulée par rapportà la partie supérieure; - l'aiguille creuse est montée de manière amovible sur le corps; - le corps comporte un conduit radial de lavage qui débouche radialement dans le cylindre et qui est susceptible d'être reliéeà une canalisation externe dans laquelle circule un fluide de lavage et/ou de rinçage et/ou de séchage; - le boîtier de réception comporte un orifice inférieur d'évacuation du fluide de lavage et/ou de rinçage et/ou de séchage.

L'invention propose aussi une installation autonome pour le prélèvement automatisé d'échantillons de liquide dans un tuyau, notamment dans un tuyau appartenantà une ligne de transfert du liquide, caractérisée en ce qu'elle comporte un appareil de prélèvement selon l'invention, et en ce qu'elle comporte des moyens programmables de pilotage des moyens de commande des déplacements en coulissement axial dans les deux sens du piston de prélèvement.

Selon d'autres caractéristiques de l'invention - elle comporte un tronçon fixe de canalisation auquel est raccordée transversalement la partie d'extrémité avant du corps pour prélever des échantillons de liquide circulant dans le tronçon, et des moyens de raccordement du tronçon de canalisationà un tuyau dans lequel circule le liquide; - elle comporte une unité de lavage et/ou de rinçage de l'appareil de prélèvement qui comporte un réservoir de fluide de lavage et/ou de rinçage dont la sortie est reliée au conduit de lavage du corps de l'appareil et une source de gaz sous pression qui peut être reliée au réservoir de liquide de lavage et/ou de rinçage pour le propulser dans le conduit de lavage; - la source de gaz sous est aussi reliée directement au conduit de lavage pour une opération de séchage de l'appareil afin d'éviter la dilution de l'échantillon suivant par le liquide de lavage et/ou de rinçage; - elle comporte des moyens de détection de la présence de liquide dans le tronçon de canalisation.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtrontà la lecture de la description détaillée qui va suivre pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels: - la figure1 est une vue schématique en élévation qui illustre les principaux composants et éléments constitutifs de l'installation autonome de prélèvement conforme aux enseignements de l'invention; et - la figure 2 est une vue en section axiale et par un plan vertical de l'appareil de prélèvement selon l'invention intégréà l'installation représentéeà la figure1.

Dans la description qui va suivre, on utilisera,à titre non limitatif, les termes vertical, horizontal, avant, arrière, supérieur, inférieur, etc. en référence aux figures.

L'installation10 représentéeà la figure1 comporte un boîtier 12 en forme d'armoire ouverte dans sa face frontale dans laquelle est agencé, parmi d'autres éléments, un appareil de prélèvement 14 qui est représenté en détailà la figure 2.

L'appareil de prélèvement 14 est constitué pour l'essentiel par un corps métallique16 d'orientation axiale horizontale qui est réalisé ici en deux parties arrière18 et avant 20 qui sont reliées entre elles par un raccordementà "clamp" démontable 22.

Le corps16 est conformé en un cylindre d'axe généraiA et l'extrémité libre avant 24 de sa partie axiale avant 20 est fixée sur un tronçon de canalisation26 qui est ici d'orientation générale verticale avec son axe V perpendiculaire et concourantà l'axeA. À titre d'exemple, la fixation du corps 16,20 sur le tronçon de canalisation26 est réalisée par soudage.

Le corps cylindrique creux16 de l'appareil 14 reçoit en coulissement axial un piston28 en forme générale de tige cylindrique qui est montée coulissante axialement de manière étanche dans une douille centrale de guidage30 montée entre les deux parties arrière18 et avant 20, avec interposition de joints toriques d'étanchéité32.

La partie d'extrémité axiale arrière élargie 34 du piston 28 porte un joint torique d'étanchéité36 pour coulisser de manière étanche dans la partie arrière18 qui délimite une chambre cylindrique de grand diamètre38 pour constituer, avec la partie élargie 34 formant piston de commande, un vérin de commande des déplacements axiaux, dans les deux sens, du piston28, les deux parties opposées de la chambre38 étant reliéesà l'extérieur par deux raccords avant 40 et arrière 42.

Sur la figure 2, le piston28 est illustré en trait plein dans sa position extrême arrière rentrée de remplissage du flacon d'échantillon, et il est susceptible d'occuper la position axiale extrême opposée, avant et sortie de prélèvement, qui est représentée en silhouette et dans laquelle sa partie d'extrémité libre avant 44 fait saillie axialement vers l'avant hors du corps16, 20 pour s'étendre axialement à l'intérieur du tronçon de canalisation26.

Pour constituer une chambre périphérique de prélèvement 46, la partie d'extrémité axiale avant 44 du piston 28 comporte un tronçon 48 de diamètre réduit qui est délimitée par deux épaulements radiaux en vis-à-vis de part et d'autre desquels sont disposés deux joints toriques d'étanchéité50 portés par le piston28.

Dans la position arrière rentrée du piston28, la chambre cylindrique annulaire périphérique de prélèvement est située axialement en regard d'u n perçage radial52 d'orientation verticale vers le bas qui est formé dans un conduit annulaire 54 qui prolonge radialement vers l'extérieur la partie correspondante de la partie avant 20 du corps16. Le conduit radial de transfert52, 54 débouche radialement vers l'intérieur dans le cylindre au droit de la chambre de prélèvement 46 et il débouche radialement vers l'extérieur, c'est-à-dire verticalement vers le bas, en direction d'une chambre de réception56.

Plus précisément, la chambre de réception56 appartient icià un flacon58 destinéà recueillir le ou les échantillon(s) prélevé(s) par appareil 14.

Le flacon58 est un flacon cylindrique ferméà sa partie supérieure par une membrane étanche en caoutchouc60 qui, lorsque le flacon58 est dans sa position de prélèvement illustréeà la figure 2, est traversée par une aiguille creuse de prélèvement62.

Le flacon de prélèvement58 est monté de manière amovible dans un boîtier inférieur de réception 64 porté par le corps16.

Dans l'exemple illustré sur les figures, le boîtier 64 comporte une partie supérieure fixe66 reliéeà une jupe68 de la partie avant 20 du corps16, et il comporte une partie inférieure70 qui est amovible, ici partiellement par basculement autour d'un axe horizontal72, pour permettre d'ouvrir verticalement vers le bas le boîtier 64 en vue du remplacement du flacon58, la liaison en position fermée du boîtier 64, entre ses parties supérieure fixe66 et inférieure amovible70 étant assurée par un crochet 74.

Lorsque l'on introduit un nouveau flacon58 dans le boîtier 64, verticalement de bas en haut, l'aiguille creuse62 transperce automatiquement la membrane60.

Il peut bien entendu être prévu que l'aiguille creuse62 soit montée de manière amovible afin de la remplacer aisément. Comme cela sera expliqué par la suite, afin de permettre un lavage et un séchage de l'appareil, la partie inférieure70 du boîtier 64 comporte un orifice76 d'évacuation de liquide et/ou de gaz.

Dans le même but, il est prévu un perçage radial formant un conduit radial de lavage80 qui s'étend radialement vers l'extérieur, ici verticalement vers le haut, depuis la partie avant 20 du corps16, au droit du perçage de transfert52 et en regard de la chambre de prélèvement 46 lorsque le piston28 est dans sa position arrière rentrée.

Pour le prélèvement d'un échantillon, de volume déterminé, d'un liquide circulant dans la canalisation26, et en partant de la position arrière rentrée représentéeà la figure 2, il suffit d'amener- par le vérin 34,36, 38 - le piston28 avec sa chambre de prélèvement 46 dans sa position avant sortie illustrée en silhouette.

Dans cette position, la chambre 46 se remplit de liquide et il suffit alors de ramener axialement vers l'arrière le piston 28 dans sa position arrière rentrée de remplissage du flacon pour que le liquide"piégé" dans la chambre de prélèvement 46 soit évacué automatiquement, par gravité, dans la chambre56 du flacon58, à travers le conduit radial de transfert52 puisà travers l'aiguille creuse62.

En se reportantà la figure l on voit que le tronçon de canalisation26 est un tronçon fixe appartenantà l'installation 12 et, plus précisément, qui est fixé dans l'armoire 12 avec ses extrémités supérieure82 et inférieure 84 qui font saillie verticalement hors de l'armoire 12 et qui comportent des moyens pour le raccordement du tronçon26 à un tuyau86 dans lequel circule le liquide dont on désire prélever des échantillons au moyen de l'installation10 et de l'appareil 14. L'armoire 12 comporte une unité88 pour la commande automatisée de ses différents éléments et composants afin d'assurer notamment de manière automatique des cycles de prélèvement(s) d'échantillon(s), et des cycles de nettoyage en place de l'ensemble de l'installation.

On voit sur la face frontale de l'unité de commande88, qui est par exemple un automate programmable, différents ensembles de boutons et de voyants90 pour sa programmation et sa commande.

L'automate programmable88 commande notamment une électrovanne96 reliée respectivement aux raccords 40 et 42, munis de freins de débit92 et 94 pour alimenter sélectivement les deux côtés opposés de la chambre de commande38, par l'intermédiaire d'un bloc96 reliéà une source de pression non représentée sur les figures.

L'installation10 comporte aussi une réserve98 de gaz sous pression, par exemple d'azote, qui est reliée, par l'intermédiaire d'u n e électrovanne100 commandée par l'automate programmable88, à un réservoir 102 de liquide de lavage pour propulser ce liquide dans une canalisation 104 qui est reliée au conduit de lavage80 avec interposition d'une électrovanne106 commandée par l'automate programmable 88, et avec interposition de deux vannes motoriséesà membrane 200 et 202.

A titre de variante, la source de gaz sous pression n'est pas nécessairement un réservoir autonome, mais peut aussi être une source extérieure de dioxyde de carbone ou d'azote.

L'entrée206 de la vanne 200 est reliéeà la conduite 104 et son orifice de sortie208 débouche dans la canalisation 26. Lorsque la vanne 200 est fermée, le liquide traverse la vanne 200 et passe par une conduite 210 en direction de l'entrée de la deuxième vanne 202 dont l'orifice de sortie est relié au conduit80 Le gaz sous pression peut aussi être envoyé directement dans le conduit80 par l'intermédiaire d'une électrovanne108 commandée par l'automate programmable88 qui est reliéeà l'entrée206 de la vanne 200.

La sortie de la deuxième vanne 202 est reliée, par une conduite de contournement 212, au boîtier66, au droit de l'aiguille creuse62.

L'orifice de sortie76 est reliéeà l'entrée de la troisième vanne motorisée 204 dont l'orifice de sortie débouche, lorsqu'elle est ouverte, dans la canalisation26 en aval de l'unité de prélèvement tandis que la première vanne 200 est en amont si l'on considère le sens de circulation des liquides dans la canalisation26.

Si la vanne 204 est fermée, le fluide la traverse et il est évacuéà l'extérieur par une conduite 214.

Pour réaliser un cycle automatique de lavage/rinçage de l'appareil 14 entre deux échantillons, après avoir enlevé tout flacon58, l'unité de commande88 provoque l'ouverture des électrovannes100 et106 et de la vanne 202 de manièreà faire circuler le liquide de lavageà travers le corps16, le piston28 étant en position axiale arrière, le liquide de lavage étant ensuite évacué par l'orifice76.

Si l'o n désire effectuer u n séchage, l'u n ité d e commande88 provoque l'ouverture de l'électrovanne108, de manière temporisée, et l'ouverture de la vanne motorisée 202 pour faire circuler le gaz de séchage selon le même trajet que le liquide de lavage.

Ces opérations de lavage/rinçage et de séchage sont bien entendu programmées. Il est aussi possible d'effectuer un nettoyage(lavage) en place de toute l'installation et simultanément de l'appareil10.

On effectue alors un nettoyage en place de toute la ligne dans laquelle circule le liquide, et notamment de la canalisation26 eny faisant circuler selon un cycle programmé, les fluides successifs du cycle de nettoyage en place.

Au cours du nettoyage en place, les vannes motorisées 200, 202 et 204 sont ouvertes, et les fluides de nettoyage et de séchage circulent dans l'appareil.

Au cours de ce nettoyage en place, on commande des mouvements de va et vient du piston28 de manière que son extrémité libre 44 soit nettoyée par le les fluides de nettoyage en place qui circulent dans la canalisation26.

Enfin, il peut être prévu une sonde110 de détection de la présence d'un liquide circulant dans la canalisation26, et une sonde 112 de mesure de la température du liquide circulant dans la canalisation26, ces deux sondes étant elles aussi reliéesà l'automate programmable88.

L'unité autonome de prélèvement10 comporte bien entendu des moyens, non représentés, d'alimentation électrique de ses différents composants et éléments, qui peut être par exemple une batterie autonome appartenantà l'installation10, ou qui peut être la batterie, ou une autre source d'énergie électrique, d'un véhicule sur lequel est montée l'installation10, l'armoire 12 comportant alorsà cet effet des moyens de raccordement électrique non représentés.

C'est par exemple le cas lorsque l'installation10 est utilisée pour effectuer des prélèvements d'échantillon de lait et qu'elle équipe un véhicule de collecte de lait qui se déplace sur différents sites sur chacun desquels est effectuée une collecte qui doit être identifiée par un prélèvement d'échantillons qui servira ultérieurement, pour chaque site de collecte,à déterminer les différents paramètres du lait collecté, et par exemple sa teneur en matières protéïque et grasse, qui sont nécessairesà la détermination ultérieure du prix d'achat du lait aux producteurs.

La conception selon l'invention de l'appareil selon laquelle le lait prélevé est transféré automatiquement dans un flacon d'échantillonnageà travers une aiguille creuse62, permet aussi de garantir l'identité des échantillons prélevés avec le lait collecté, notamment du point de vue bactériologique afin de procéder de manière fiable (grâce aussi aux possibilités de lavage, de rinçage et/ou de séchage) à des tests ultérieurs.

La conception selon l'invention garantit en effet que le produit liquide prélevé est transvasé depuis la ligne de transfert de liquide jusqu'au flacon58 sans subir aucune contamination par le milieu extérieur.

Le principe général de fonctionnement qui vient d'être décrit permetà l'utilisateur la mise en ceuvre automatique d'une série d'échantillonnages unitaires de faible volume pour disposerà la fin de cette opération d'un échantillon prélevé, contenu dans le flacon58, qui est représentatif du produit liquide circulant dans la canalisation tout au long de la durée définie et programmée d'échantillonnage.

Les séquences de prélèvement sont optimisées par utilisateur en fonction de la durée totale de l'échantillonnage, de la nature du liquideà prélever, du volume du flaconà remplir, etc..

La conception du système, avec ses moyens de programmation, permet un échantillonnage unique, pour réaliser un prélèvement unique de faible volume, ou un échantillonnage séquentiel en vue de remplir progressivement dans le temps imparti le flacon dont le volume est aussi paramétré par l'utilisateur.

A cet effet, l'automate88 calcule alors automatiquement le nombre de cyclesà effectuer par appareil 14, ainsi que l'intervalle de temps entre chaque cycle de prélèvement. Au cours du nettoyage, lavage et/ou séchage, l'automate programmable88 peut aussi prévoir une série de cycles de déplacements axiaux du piston. Ces déplacements permettent notamment d'effectuer un lavage de la canalisation26. Le détecteur110 permet alors de déclencher l'arrêt de cette phase de nettoyage lorsque la canalisation est vide.

Claims

REVENDICATIONS 1. Appareil (14) pour le prélèvement d'un échantillon d'un liquide qui circule dans un tuyau, notamment dans un tuyau(26) appartenantà une ligne de transfert du liquide, caractérisé en ce qu'il comporte un corps(16, 18, 20) qui délimite un cylindre dans lequel un piston(28) de prélèvement est monté coulissant axialement entre une position sortie de prélèvement dans laquelle l'extrémité libre avant (44, 46) du piston, qui comporte une chambre périphérique (46) de prélèvement, fait saillie axialement vers l'avantà l'extérieur du cylindre età l'intérieur du tuyau(26), et une position rentrée de remplissage d'un flacon d'échantillon dans laquelle la chambre périphérique de prélèvement (46) est disposée axialement en regard d'un conduit radial de transfert(52, 54) qui débouche vers l'extérieur dans un boîtier de réception (64) de l'échantillon prélevé associé au corps(16, 68) et qui reçoit un flacon amovible(58) d'échantillon dans lequel l'échantillon prélevé est transféré automatiquement par gravité, sans contact avec l'extérieur,à travers une aiguille creuse solidaire du conduit de transfert, et en ce que l'extrémité libre arrière (34) du piston est associéeà des moyens de commande de ses déplacements en coulissement axial dans les deux sens du piston. 2. Appareil selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le piston de prélèvement est une tige cylindrique(28) montée coulissante de manière étanche dans le cylindre et dont l'extrémité libre arrière (34) est élargie et est montée coulissante dans une chambre(38) de commande du corps(16, 18) pour constituer un vérin de commande des déplacements du piston(28). 3. Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le boîtier de réception (64) comporte une partie supérieure fixe(66) reliée au corps (20, 68) et une partie inférieure(70) amovible pour le remplacement du flacon(58). 4. Appareil selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la partie inférieure(70) du boîtier de réception (64) est montée articulée(72) par rapportà la partie supérieure(66). 5. Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'aiguille creuse(62) est montée de manière amovible sur le corps(16). 6. Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le corps(16, 18, 20) comporte un conduit radial(80) de lavage qui débouche radialement dans le cylindre et qui est susceptible d'être reliée à une canalisation externe dans laquelle circule un fluide de lavage et/ou de rinçage (102) et/ou de séchage(98). 7. Appareil selon la revendication6, caractérisé en ce que le boîtier de réception (64) comporte un orifice inférieur (76) d'évacuation du fluide de lavage et/ou de rinçage et/ou de séchage. 8. Installation autonome(10) pour le prélèvement automatisé d'échantillons de liquide dans un tuyau(26), notamment dans un tuyau appartenantà une ligne(86) de transfert du liquide, caractérisée en ce qu'elle comporte un appareil (14) de prélèvement selon l'une quelconque des revendications précédentes, et en ce qu'elle comporte des moyens programmables(88) de pilotage des moyens de commande des déplacements en coulissement axial dans les deux sens du piston(28) de prélèvement. 9. Installation selon la revendication précédente, caractérisée en ce qu'elle comporte un tronçon fixe de canalisation(26) auquel est raccordée transversalement la partie d'extrémité avant (24) du corps (20) pour prélever des échantillons de liquide circulant dans le tronçon, et des moyens de raccordement du tronçon de canalisation(26) à un tuyau(86) dans lequel circule le liquide. 10. Installation selon l'une des revendications8 ou prise en combinaison avec la revendication6, caractérisée en ce qu'elle comporte une unité (98-108) de lavage et/ou de rinçage de l'appareil de prélèvement qui comporte un réservoir de fluide de lavage et/ou de rinçage dont la sortie est reliée au conduit de lavage(80) du corps(16) de l'appareil, et une source de gaz sous pression(98) qui peut être reliée au réservoir de liquide de lavage et/ou de rinçage pour le propulser dans le conduit de lavage. 11. Installation selon la revendication précédente, caractérisée en ce que la source de gaz sous pression(98) est reliée directement au conduit de lavage pour une opération de séchage de l'appareil. 12. Installation selon l'une quelconque des revendications8 à 11, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens de détection de la présence de liquide dans le tronçon de canalisation.