FR3095862A1 - Capteur électrochimique à électrode de travail amovible - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un capteur électrochimique, par exemple un capteur électrochimique à électrolyte pour la détection de traces de métaux lourds dans des eaux usées industrielles. Le capteur comprend : un boitier (2) ; une électrode de travail (6) ayant une surface de mesure (62) située à l'extérieur du boîtier, en contact avec un liquide à analyser ; une deuxième électrode (8) ; des conducteurs électriques (20, 22) agencés dans le boîtier pour la connexion des électrodes (6, 8) à un circuit de mesure. Le capteur est caractérisé en ce que l'électrode de travail (6) est portée par un support (4) assemblé de façon amovible au boîtier (2). Grâce au support amovible, le capteur peut être restauré aisément et à moindre coût en cas de dégradation de son électrode de travail, et l'électrode de travail ne risque pas d'être contaminée, car elle peut être dissociée du capteur, lors du changement de l'électrolyte. Figure pour l’abrégé : Fig. 3
Description
La présente demande concerne un capteur électrochimique, les termes "capteur électrochimique" désignant ici l'élément sensible d'un dispositif de détection pour la détection d'un ou plusieurs éléments chimiques dans un liquide à analyser, lequel dispositif intègre notamment ledit capteur et un circuit de mesure ainsi que, par exemple, un écran d'affichage permettant de restituer à l'utilisateur le résultat des mesures. L'invention s'applique en particulier aux dispositifs de détection électrochimique ampérométriques conçus pour la détection in situ de traces de métaux lourds dans des liquides, notamment dans des solutions aqueuses telles que des eaux usées industrielles. L'invention trouve plus spécifiquement application dans le domaine des dispositifs de détection ampérométriques à électrolyte, mais elle s'étend aussi à d'autres types de dispositifs de détection.
Un capteur électrochimique comprend usuellement :
- un boîtier,
- une électrode de travail ayant une surface de mesure s'étendant à l'extérieur du boîtier destinée à être en contact avec un liquide à analyser,
- une deuxième électrode,
- des conducteurs électriques pour la connexion des électrodes à un circuit de mesure. Dans le cas d'un dispositif de détection ampérométrique, le circuit de mesure est conçu de façon à mesurer l'intensité du courant circulant dans le circuit entre les deux électrodes.
- un boîtier,
- une électrode de travail ayant une surface de mesure s'étendant à l'extérieur du boîtier destinée à être en contact avec un liquide à analyser,
- une deuxième électrode,
- des conducteurs électriques pour la connexion des électrodes à un circuit de mesure. Dans le cas d'un dispositif de détection ampérométrique, le circuit de mesure est conçu de façon à mesurer l'intensité du courant circulant dans le circuit entre les deux électrodes.
Dans le cas d'un capteur électrochimique à électrolyte, le boîtier intègre une chambre contenant un électrolyte, la deuxième électrode est en contact avec l'électrolyte et sert d'électrode de référence, et le capteur électrochimique présente de plus une zone d'échange ionique entre l'électrolyte et le liquide à analyser.
Un tel capteur électrochimique permet de détecter la présence éventuelle d'un métal dissous à l'état de traces dans le liquide à analyser. Le métal dissous présent dans le liquide à analyser est réduit au niveau de l'électrode de travail. Un courant électrique circule dans le liquide à analyser entre l'électrode de travail, où les électrons fournis par l'électrode sont captés par le métal dissous, et l'électrode de référence, où une oxydation de l'électrode de référence s'opère, la circulation du courant entre le liquide à analyser et l'électrolyte s'effectuant par échange ionique.
Une pellicule de métal se forme donc sur l'électrode de travail. La dégradation ou la contamination de la surface de l'électrode de travail en diminue la sensibilité.
Lorsque la sensibilité de l'électrode de travail devient trop faible, le capteur électrochimique doit être restauré. Des opérations de maintenance consistant à nettoyer les électrodes peuvent alors être mises en œuvre. Mais ces opérations de maintenance immobilisent le capteur électrochimique et sont coûteuses en temps et en main d'œuvre. Dans un contexte industriel en flux continu voire tendu, elles sont généralement inenvisageables. Il est alors préférable de remplacer le capteur électrochimique. Mais le coût d'un tel remplacement est important, et ce, d'autant que les capteurs électrochimiques intègrent généralement des matériaux (or, platine, argent, etc.) ou des éléments (carte électronique par exemple) particulièrement onéreux.
Lorsqu'il est possible, le nettoyage des électrodes s'effectue généralement de façon manuelle. Il existe cependant quelques tentatives de simplification des opérations de nettoyage comme celle proposée par US 4,576,704 dans le cas d'un capteur de mesure du taux d'oxygène dans un liquide. À noter que la structure et le fonctionnement d'un tel capteur sont différents de celui précédemment décrit en ce qu'il comprend une cathode et une anode destinées à être toutes deux en contact dans le liquide à analyser et qu'il est dépourvu d'électrolyte (dont la fonction est de garantir un potentiel constant à l'électrode de référence).
Le capteur électrochimique divulgué par US 4,576,704 possède deux électrodes (une cathode et une anode) agencées côte à côte. Chaque électrode est noyée dans un manchon en matière synthétique à l'exception de son extrémité de mesure, qui affleure au niveau de la face transversale extrême du manchon correspondant. Chaque manchon est axialement contraint par un ressort. Le nettoyage des électrodes s'effectue par meulage à la fois de l'extrémité de mesure des électrodes et de la face transversale extrême des manchons, à l'aide d'un dispositif de meulage ayant une tête abrasive. Chaque ressort permet de régler individuellement la pression exercée sur la tête abrasive par le manchon et l'électrode auxquels le ressort est associé, en tenant compte des caractéristiques de corrosion et de résistance à l'abrasion de l'électrode en question.
Pour résoudre le problème de la dégradation ou de la contamination des électrodes au cours de l'utilisation du capteur et de la perte de sensibilité de celles-ci, US 4,576,704 enseigne donc de nettoyer les électrodes et propose à cette fin un dispositif de meulage à associer au capteur électrochimique. Cette solution facilite le nettoyage des électrodes mais reste consommatrice de temps.
Un autre problème dans un capteur électrochimique à électrolyte tel celui décrit initialement est que l'électrolyte s'appauvrit au fur et à mesure de l'utilisation du capteur électrochimique. L'électrolyte doit donc être régulièrement changé pour que les performances du capteur électrochimique soient conservées. Outre le coût de cette opération, le changement de l'électrolyte peut entraîner une contamination de l'électrode de travail.
US 4,620,918 propose un capteur électrochimique du type capteur électrochimique à membrane sélective. Le capteur électrochimique comprend un assemblage à membrane incluant notamment la membrane, un couvercle et une douille. L'assemblage à membrane est monté de façon amovible sur le boîtier du capteur électrochimique à l'aide d'un système à baïonnette. Pour remplacer l'électrolyte contenu dans le boîtier, l'assemblage à membrane est retiré, la chambre contenant l'électrolyte usagé est vidée, une nouvelle dose d'électrolyte est injectée dans la chambre, et un assemblage à membrane (l'ancien ou un assemblage neuf si nécessaire) est à nouveau fixé au boîtier. La présence de l'assemblage à membrane simplifie donc les opérations de changement de l'électrolyte mais il persiste un risque de contamination de l'électrode de travail lors de ces opérations.
L'invention vise à proposer un capteur électrochimique pouvant aisément être restauré en cas de dégradation ou contamination de son électrode de travail, afin d'augmenter la durée de vie du capteur électrochimique et d'éviter que celui-ci ne soit jeté. La restauration doit pouvoir s'effectuer à moindre coût et de façon très rapide.
Un autre avantage de l'invention est de fournir un capteur électrochimique du type capteur à électrolyte dans lequel l'électrode de travail ne risque pas d'être contaminée lors du changement de l'électrolyte.
L'invention propose un capteur électrochimique comprenant :
- un boitier,
- une électrode de travail ayant une surface de mesure située à l'extérieur du boîtier et destinée à être en contact avec un liquide à analyser,
- une deuxième électrode,
- des conducteurs électriques agencés dans le boîtier pour la connexion des électrodes à un circuit de mesure.
- un boitier,
- une électrode de travail ayant une surface de mesure située à l'extérieur du boîtier et destinée à être en contact avec un liquide à analyser,
- une deuxième électrode,
- des conducteurs électriques agencés dans le boîtier pour la connexion des électrodes à un circuit de mesure.
De préférence, le capteur électrochimique est du type capteur à électrolyte c'est-à-dire que :
- le boîtier intègre une chambre, dite chambre électrolytique, contenant un électrolyte,
- la deuxième électrode est en contact avec l'électrolyte et sert d'électrode de référence,
- et le capteur électrochimique comprend une zone d'échange ionique entre l'électrolyte et le liquide à analyser.
- le boîtier intègre une chambre, dite chambre électrolytique, contenant un électrolyte,
- la deuxième électrode est en contact avec l'électrolyte et sert d'électrode de référence,
- et le capteur électrochimique comprend une zone d'échange ionique entre l'électrolyte et le liquide à analyser.
Le capteur électrochimique selon l'invention (quel que soit son type) est caractérisé en ce que l'électrode de travail est portée par un support, dit support amovible, assemblé de façon amovible au boîtier.
Ainsi, lorsque l'électrode de travail est dégradée, il suffit de la remplacer comme suit : le support amovible portant l'électrode dégradée est retiré du boîtier et un nouveau support portant une électrode neuve (ou préalablement restaurée) est assemblé sur le boîtier. L'immobilisation du capteur électrochimique ne dure que quelques secondes et les composants remplacés, à l'exception de l'électrode de travail, sont peu coûteux. En effet, le support amovible peut être conçu pour ne contenir, hormis l'électrode de travail, aucun composant de fonctionnement du capteur électrochimique ni aucun matériau de valeur. A l'inverse, le boîtier et tous les éléments de valeur qu'il contient (électrode de référence en argent par exemple) sont intégralement réutilisés. Quant à l'électrode de travail dégradée, elle peut ensuite, en temps masqué, être restaurée pour une utilisation ultérieure ou être mise au rebus selon son état.
L'invention permet donc de s'affranchir d'opérations de maintenance coûteuses pour la restauration des électrodes de travail. Dans le cas d'un capteur à électrolyte, l'architecture proposée permet aussi d'éviter tout risque de contamination de l'électrode de travail lors du changement de l'électrolyte. Lors d'une opération de maintenance aux fins de changement de l'électrolyte, il suffit en effet de retirer le support amovible portant l'électrode de travail pour que l'électrode de travail se retrouve isolée du reste du capteur électrochimique.
L'invention s'applique en particulier à un capteur électrochimique du type capteur à trois électrodes, c'est-à-dire à un capteur électrochimique comprenant une troisième électrode servant de contre-électrode. Dans ce cas, la contre-électrode est avantageusement portée par le support amovible et elle est associée à un conducteur électrique agencé dans le boîtier pour la connexion de la contre-électrode au circuit de mesure.
Selon une caractéristique possible, le boîtier est globalement cylindrique de section circulaire et le support amovible forme un couvercle à une extrémité axiale distale du boîtier.
Selon une caractéristique possible, dans le cas d'un capteur électrochimique à électrolyte, le boîtier est en deux parties et comprend :
- une tête comportant
une partie centrale cylindrique tubulaire dans laquelle est logé le conducteur électrique associé à l'électrode de travail, et autour de laquelle est emmanchée une bague formant l'électrode de référence,
une extrémité axiale distale munie d'un filetage (par définition externe) et d'un contact électrique rigide affleurant, qui prolonge le conducteur électrique associé à l'électrode de travail,
une extrémité axiale proximale munie d'une collerette, laquelle collerette est traversée axialement par un perçage recevant le conducteur électrique associé à l'électrode de référence,
- un carter externe, la tête et le carter délimitant entre eux la chambre électrolytique, lequel carter comporte
une extrémité axiale distale munie d'un taraudage (par définition interne) permettant de visser le carter sur le filetage de la tête,
une extrémité axiale proximale venant en appui contre la collerette de la tête,
- deux joints toriques situés entre la tête et le carter à des extrémités axiales, respectivement distale et proximale, de la chambre.
- une tête comportant
une partie centrale cylindrique tubulaire dans laquelle est logé le conducteur électrique associé à l'électrode de travail, et autour de laquelle est emmanchée une bague formant l'électrode de référence,
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une extrémité axiale proximale munie d'une collerette, laquelle collerette est traversée axialement par un perçage recevant le conducteur électrique associé à l'électrode de référence,
- un carter externe, la tête et le carter délimitant entre eux la chambre électrolytique, lequel carter comporte
une extrémité axiale distale munie d'un taraudage (par définition interne) permettant de visser le carter sur le filetage de la tête,
une extrémité axiale proximale venant en appui contre la collerette de la tête,
- deux joints toriques situés entre la tête et le carter à des extrémités axiales, respectivement distale et proximale, de la chambre.
Selon une caractéristique possible, dans le cas d'un capteur électrochimique à électrolyte, le boîtier comporte :
- une face externe périphérique comportant un tronçon proximal qui est globalement cylindrique de section circulaire et dans lequel est ménagée une gorge en regard de la chambre électrolytique ; à noter que dans le cas d'un boîtier en deux parties (avec tête et carter) tel que précédemment décrit, la gorge susmentionnée est formée dans un tronçon proximal de la face externe périphérique du carter,
- des canaux entre la chambre électrolytique et la gorge, une bague étant logée dans ladite gorge, laquelle bague ne ferme pas les canaux de façon hermétique mais autorise au contraire des échanges ioniques entre le liquide à analyser et l'électrolyte contenu dans la chambre et les canaux, tout en évitant les fuites d'électrolyte à l'extérieur du boîtier (dans le liquide à analyser).
- une face externe périphérique comportant un tronçon proximal qui est globalement cylindrique de section circulaire et dans lequel est ménagée une gorge en regard de la chambre électrolytique ; à noter que dans le cas d'un boîtier en deux parties (avec tête et carter) tel que précédemment décrit, la gorge susmentionnée est formée dans un tronçon proximal de la face externe périphérique du carter,
- des canaux entre la chambre électrolytique et la gorge, une bague étant logée dans ladite gorge, laquelle bague ne ferme pas les canaux de façon hermétique mais autorise au contraire des échanges ioniques entre le liquide à analyser et l'électrolyte contenu dans la chambre et les canaux, tout en évitant les fuites d'électrolyte à l'extérieur du boîtier (dans le liquide à analyser).
Selon une caractéristique possible, le support amovible comprend une face externe transversale sur laquelle est sérigraphiée une surface de mesure de l'électrode de travail. Dans le cas d'un capteur électrochimique à trois électrodes, une surface de mesure de la contre-électrode est également sérigraphiée sur la face externe transversale du support amovible.
Selon une caractéristique possible, le support amovible est en deux parties et il comprend :
- un plateau, qui comporte :
une face externe transversale sur laquelle est sérigraphiée la surface de mesure de l'électrode de travail (la face externe transversale du plateau correspond donc à la face externe transversale du support amovible précédemment définie) ;
et un perçage cylindrique accueillant une broche à ressort de l'électrode de travail,
le plateau comportant aussi, le cas échéant (dans le cas d'un capteur électrochimique à trois électrodes), un deuxième perçage cylindrique accueillant une broche à ressort de la contre-électrode,
- une bague de fixation, qui comporte
d'un côté un taraudage permettant son vissage sur un filetage correspondant ménagé dans un tronçon intermédiaire de la face périphérique externe du boîtier, plus précisément dans un tronçon intermédiaire de la face périphérique externe du carter si le boîtier est en deux parties comme défini plus haut,
de l'autre côté une bride s'étendant transversalement et venant en appui sur la face externe transversale du plateau afin de cercler le plateau et de bloquer ce dernier sur le boîtier.
- un plateau, qui comporte :
une face externe transversale sur laquelle est sérigraphiée la surface de mesure de l'électrode de travail (la face externe transversale du plateau correspond donc à la face externe transversale du support amovible précédemment définie) ;
et un perçage cylindrique accueillant une broche à ressort de l'électrode de travail,
le plateau comportant aussi, le cas échéant (dans le cas d'un capteur électrochimique à trois électrodes), un deuxième perçage cylindrique accueillant une broche à ressort de la contre-électrode,
- une bague de fixation, qui comporte
d'un côté un taraudage permettant son vissage sur un filetage correspondant ménagé dans un tronçon intermédiaire de la face périphérique externe du boîtier, plus précisément dans un tronçon intermédiaire de la face périphérique externe du carter si le boîtier est en deux parties comme défini plus haut,
de l'autre côté une bride s'étendant transversalement et venant en appui sur la face externe transversale du plateau afin de cercler le plateau et de bloquer ce dernier sur le boîtier.
Selon une caractéristique possible, en particulier dans le cas d'un capteur comportant deux électrodes en contact avec le liquide à analyser au niveau de la face externe transversale du support amovible, tel qu'un capteur électrochimique à trois électrodes, le plateau comporte de plus un détrompeur s'étendant selon une direction longitudinale vers l'intérieur du boîtier. Le détrompeur permet de placer correctement le plateau (et donc la broche à ressort de la contre-électrode, ou plus généralement les broches à ressort des deux électrodes portées par le support amovible) relativement au boîtier afin de s'assurer que la contre-électrode soit bien connectée au conducteur électrique associé.
Selon une caractéristique possible (quel que soit le nombre d'électrodes du capteur électrochimique), le plateau possède de plus un rebord périphérique s'étendant selon une direction longitudinale vers l'intérieur du boîtier, ainsi qu'un épaulement dans sa face externe transversale dans lequel vient s'emboîter la bride de la bague de fixation. Le rebord périphérique et l'épaulement externe contribuent au bon positionnement du plateau (et de l'électrode de travail) par rapport au boîtier, ce qui garantit la bonne connexion de l'électrode de travail au conducteur électrique associé.
Selon une caractéristique possible, un joint torique est prévu entre le support amovible et le boîtier pour éviter que le liquide à analyser ne pénètre dans le boîtier et, le cas échéant, dans la chambre électrolytique.
L'invention s'étend à un capteur électrochimique caractérisé en combinaison par tout ou partie des caractéristiques décrites ci-avant et ci-après.
L’invention, selon un exemple de réalisation, sera bien comprise et ses avantages apparaitront mieux à la lecture de la description détaillée qui suit, donnée à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels :
Les éléments identiques représentés sur les figures précitées sont identifiés par des références numériques identiques.
Les figures 1 à 3 représentent un mode de réalisation d'un capteur électrochimique selon l'invention, du type à électrolyte et à trois électrodes.
Le capteur électrochimique comprend tout d'abord une tête 10 et un carter 12, qui forment un boîtier 2 intégrant une chambre électrolytique 18 contenant un électrolyte tel qu'un gel au KCl.
Le capteur électrochimique comprend par ailleurs un plateau 14 et une bague de fixation 16, qui forment un support amovible 4 vissé sur le boîtier 2.
Le capteur électrochimique comprend de plus une électrode de travail 6, une électrode de référence 8 et une contre-électrode 36. L'électrode de travail 8 est branchée à un circuit de mesure (non représenté) agencé à l'extérieur du boîtier 2, via un conducteur filaire 20 et un contact électrique 24. L'électrode de référence 8 est branchée au circuit de mesure via un conducteur filaire 22. La contre électrode 36 est branchée au circuit de mesure via un troisième conducteur filaire qui se termine par un contact électrique 38 visible sur la figure 2.
À noter que le circuit de mesure susmentionné est considéré comme étant extérieur au cadre délimité par les revendications annexées, c'est-à-dire comme ne faisant pas partie du "capteur" au sens de l'invention, le terme "capteur" étant limité à l'élément sensible terminal du dispositif de détection (lequel dispositif comprend le circuit de mesure).
La tête 10 présente, de la gauche vers la droite de la figure 3, une extrémité axiale proximale 104, une portion cylindrique 100 et une extrémité axiale distale 102. L'extrémité axiale distale 102 de la tête est pourvue d'un filetage (externe) 106, ainsi que d'un évidement 114 dont la fonction sera précisée plus loin. À l'opposé, l'extrémité axiale proximale 104 de la tête est pourvue d'une collerette 108. Un premier perçage 112 traverse intégralement la tête 10 selon la direction longitudinale. Ce premier perçage 112 reçoit le conducteur filaire 20 et le contact électrique 24. Un second perçage, parallèle au premier perçage 112, non visible sur la figure 3 (car non coupé par le plan AA) reçoit le conducteur filaire et le contact 38 permettant de connecter la contre-électrode 36 au circuit de mesure.
L'électrode de référence 8 est formée par une bague en argent qui entoure la portion cylindrique 100 de la tête et baigne dans l'électrolyte contenu dans la chambre électrolytique 18.
Le carter 12 présente une extrémité axiale proximale 122, une extrémité axiale distale 120, une face périphérique externe 126 et une face périphérique interne 138. La face périphérique externe 126 présente un tronçon proximal 128 cylindrique de section circulaire dans lequel est ménagée une gorge 134 en regard de la chambre électrolytique 18. La face périphérique externe 126 présente ensuite un tronçon intermédiaire 130 fileté (le tronçon intermédiaire et le filetage sont repérés par la même référence 130) ayant un diamètre inférieur à celui du tronçon proximal 128. La face périphérique externe 126 présente enfin un tronçon distal 132 de diamètre encore inférieur, qui est pourvu d'une gorge recevant un joint torique 34.
La face périphérique interne 138 du carter présente, au niveau de l'extrémité axiale proximale 122 du carter, un premier tronçon cylindrique de section circulaire ayant un premier diamètre, puis un deuxième tronçon cylindrique de section circulaire délimitant la chambre électrolytique 18 et ayant un deuxième diamètre inférieur au premier diamètre, puis un troisième tronçon cylindrique de section circulaire ayant un troisième diamètre encore inférieur, lequel troisième tronçon est pourvu d'une part d'une rainure recevant un joint torique 32 et d'autre part d'un taraudage 124 à l'extrémité axiale distale 120 du carter. Le taraudage 124 est complémentaire du filetage 106 ménagé à l'extrémité axiale distale de la tête ; il permet donc de visser le carter 12 sur la tête 10, de façon à former le boîtier 2. Lorsque le carter est entièrement vissé sur la tête, l'extrémité axiale proximale 122 du carter vient en butée contre la collerette 108 de la tête. Un joint torique 30 permet d'éviter les fuites de gel électrolytique entre l'extrémité axiale proximale 122 du carter et la collerette 108 de la tête.
Le carter comporte de plus des canaux 28 reliant la chambre électrolytique 18 à la gorge 134. Ces canaux sont fermés de façon non hermétique par une bague 26 logée dans la gorge. La bague 26 définit donc une zone au niveau de laquelle des échanges ioniques peuvent avoir lieu entre le liquide à analyser dans lequel le capteur est plongé et le gel électrolytique présent dans la chambre 18 et les canaux 28.
Le plateau 14 comporte un perçage 142 qui le traverse de part en part selon la direction longitudinale en regard du perçage 112 ménagé dans la tête 10. Le plateau 14 comporte de plus, d'une part une face externe transversale 140 dans laquelle est ménagée un épaulement périphérique 148, et d'autre part un rebord périphérique 144 et détrompeur 146 s'étendant tous deux selon la direction longitudinale vers l'intérieur du capteur électrochimique. Le détrompeur 146 vient s'insérer dans l'évidement 114 ménagé dans l'extrémité axiale distale 102 de la tête du boîtier.
L'électrode de travail 6 comprend d'une part une surface de mesure 62 sérigraphiée sur la face transversale externe 140 du plateau 14 et d'autre part une broche à ressort 64 (connue sous le nom de broche Pogo) logée dans le perçage 142 du plateau 14. Cette broche Pogo 64 vient en appui contre le contact 24 qui affleure au niveau de la face transversale extrême de la tête 2.
De la même façon, la contre électrode 36 est composée d'une surface de mesure sérigraphiée sur la face transversale externe 140 du plateau (cette surface sérigraphiée est bien visible sur les figures 1 et 2), et d'une broche à ressort (non visible sur les figures) traversant longitudinalement l'épaisseur du plateau.
La bague de fixation 16 comporte un taraudage 160 à son extrémité axiale proximale et une bride 162 à son extrémité axiale distale, laquelle bride 162 vient s'emboîter dans l'épaulement périphérique 148 du plateau 14 de façon à cercler ce dernier. Le taraudage 160 est complémentaire du filetage 136 du carter 12 ; il permet donc de visser la bague de fixation 16 sur le carter, c'est-à-dire sur le boîtier 2, de façon à bloquer le plateau 14 contre l'extrémité axiale distale du boîtier et à assurer la connexion au circuit de mesure de l'électrode de travail 6 et de la contre électrode 36.
L'invention s'étend à toute variante à la portée de l'homme du métier dans le cadre délimité par les revendications annexées. En particulier, l'invention s'applique aussi à un capteur électrochimique du type à deux électrodes ou dépourvu de gel électrolytique. Par ailleurs, le support amovible selon l'invention pourrait être assemblé au boîtier par d'autres moyens d'assemblage réversible que les filetage et taraudage illustrés, comme par exemple un système à baïonnette ou des broches à rappel élastique ("clipsage").
Claims (12)
- Capteur électrochimique comprenant :
- un boitier (2),
- une électrode de travail (6) ayant une surface de mesure (62) située à l'extérieur du boîtier et destinée à être en contact avec un liquide à analyser,
- une deuxième électrode (8),
- des conducteurs électriques (20, 22) agencés dans le boîtier pour la connexion des électrodes (6, 8) à un circuit de mesure,
caractérisé en ce que l'électrode de travail (6) est portée par un support (4), dit support amovible, assemblé de façon amovible au boîtier (2). - Capteur électrochimique selon la revendication 1, caractérisé en ce que
- le boîtier (2) intègre une chambre (18), dite chambre électrolytique, contenant un électrolyte,
- la deuxième électrode (8) est en contact avec l'électrolyte et sert d'électrode de référence,
- et le capteur électrochimique comprend une zone d'échange ionique (26) entre l'électrolyte et le liquide à analyser. - Capteur électrochimique selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le capteur électrochimique comprend une troisième électrode (36) servant de contre-électrode, laquelle contre-électrode est portée par le support amovible (4) et est associée à un conducteur agencé dans le boîtier (2) pour sa connexion au circuit de mesure.
- Capteur électrochimique selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le boîtier (2) est globalement cylindrique de section circulaire et le support amovible (4) forme un couvercle à une extrémité axiale distale du boîtier.
- Capteur électrochimique selon la revendication 2, caractérisé en ce que le boîtier (2) comprend :
- une tête (10) comportant
une partie centrale cylindrique tubulaire (100) dans laquelle est logé le conducteur électrique (20) associé à l'électrode de travail (6), et autour de laquelle est emmanchée une bague (8) formant l'électrode de référence,
une extrémité axiale distale (102) munie d'un filetage (106) et d'un contact électrique rigide affleurant (24), qui prolonge le conducteur électrique (20) associé à l'électrode de travail,
une extrémité axiale proximale (104) munie d'une collerette (108), laquelle collerette est traversée axialement par un perçage (110) recevant le conducteur électrique (22) associé à l'électrode de référence (8),
- un carter externe (12), la tête (10) et le carter (126) délimitant entre eux la chambre électrolytique (18), lequel carter (12) comporte
une extrémité axiale distale (120) munie d'un taraudage (124) permettant de visser le carter sur le filetage (106) de la tête,
une extrémité axiale proximale (122) venant en appui contre la collerette (108) de la tête,
- deux joints toriques (30, 32) situés entre la tête (10) et le carter (12) à des extrémités axiales, respectivement distale et proximale, de la chambre électrolytique (18). - Capteur électrochimique selon l'une des revendications 2 ou 5, caractérisé en ce que le boîtier (2) comporte :
- une face externe périphérique (126) comprenant un tronçon proximal (128) qui est globalement cylindrique de section circulaire et dans lequel est ménagée une gorge (134) en regard de la chambre électrolytique (18) ;
- des canaux (28) entre la chambre électrolytique (18) et la gorge (128), une bague (26) étant logée dans la gorge (128), laquelle bague ne ferme pas les canaux (28) de façon hermétique mais autorise au contraire des échanges ioniques entre le liquide à analyser et l'électrolyte contenu dans la chambre et les canaux, tout en évitant les fuites d'électrolyte à l'extérieur du boîtier. - Capteur électrochimique selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le support amovible (4) comprend une face externe transversale (140) sur laquelle est sérigraphiée la surface de mesure (62) de l'électrode de travail (6).
- Capteur électrochimique selon les revendications 3 et 7, caractérisé en ce qu'une surface de mesure de la contre-électrode (36) est également sérigraphiée sur la face externe transversale (140) du support amovible.
- Capteur électrochimique selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le support amovible (4) comprend :
- un plateau (14), qui comporte
une face externe transversale (140) sur laquelle est sérigraphiée la surface de mesure (62) de l'électrode de travail,
un perçage axial (142) accueillant une broche à ressort (64) de l'électrode de travail (6),
- une bague de fixation (16), qui comporte
d'un côté un taraudage (160) permettant son vissage sur un filetage (136) correspondant ménagé dans un tronçon intermédiaire (130) de la face périphérique externe du boîtier (126),
de l'autre côté une bride (162) s'étendant transversalement et venant en appui sur la face externe transversale (140) du plateau afin de cercler ce dernier et de bloquer le plateau (14) sur le boîtier (2). - Capteur électrochimique selon les revendications 1 et 9, caractérisé en ce que le plateau (14) comporte de plus un détrompeur (146) s'étendant selon une direction longitudinale vers l'intérieur du boîtier.
- Capteur électrochimique selon l'une des revendications 9 ou 10, caractérisé en ce que le plateau (14) possède de plus un rebord périphérique (144) s'étendant selon une direction longitudinale vers l'intérieur du boîtier, ainsi qu'un épaulement (148) dans sa face externe transversale (140) dans lequel vient s'emboîter la bride (162) de la bague de fixation (16).
- Capteur électrochimique selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce qu'un joint torique (34) est prévu entre le support amovible (4) et le boîtier (2) pour éviter que le liquide à analyser ne pénètre dans le boîtier.
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