FR3096138A1 - Procédé et dispositif de collecte et de séparation de particules présentes dans un flux fluidique - Google Patents

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Abstract

L’invention concerne un procédé de collecte et de séparation de particules présentes dans un flux fluidique, ledit procédé comportant notamment les étapes suivantes : Surveillance de la concentration de particules (P) impactées contre une bande (2) de collecte, Actionnement mécanique en translation de la bande (2) par rapport à la buse (3) d'injection des particules, lorsque la concentration de particules présentes dans une zone d'observation sur la bande de collecte dépasse une valeur seuil, Régulation de ladite vitesse de commande de la bande de collecte en fonction de la concentration de particules présentes dans la zone d'observation. Figure à publier avec l'abrégé : Figure 1A

Description

Procédé et dispositif de collecte et de séparation de particules présentes dans un flux fluidique
Domaine technique de l'invention
La présente invention se rapporte à un procédé de collecte et de séparation de particules présentes dans un flux fluidique, tel qu'un flux gazeux.
Etat de la technique
Pour analyser les particules présentes dans un gaz, par exemple dans l'air, une solution consiste à les collecter et les séparer. L’analyse des particules présentes dans un gaz peut consister en un comptage de ces particules, pour déterminer leur concentration dans le gaz, mais aussi à déterminer leur nature, par exemple par mesure de l’autofluorescence combinée avec l’analyse de la morphologie dans le cas des pollens présents dans l’air.
Une solution connue consiste à réaliser directement l’analyse en flux continue, sans collecte, mais cette approche est très restrictive. Elle nécessite un alignement des particules, une dilution et d’employer un système d’analyse compatible avec le débit du gaz à analyser.
Une autre solution consiste à préalablement collecter les particules afin de pouvoir effectuer l’analyse dans une phase ultérieure et de choisir les instruments d’analyses adaptés.
Pour collecter des particules, il est connu d'employer une bande de collecte positionnée en vis-à-vis d'une buse de sortie par laquelle est introduit le flux gazeux à analyser. Les particules les plus grosses présentes dans le flux viennent s'impacter contre la bande de collecte, tandis que les particules les plus fines suivent le flux. Cela permet donc une collecte et une séparation des particules les plus grosses par rapport aux particules les plus fines. Comme indiqué dans la demande de brevetUS2015/300926A1, une couche adhésive peut être déposée sur la surface de la bande pour mieux collecter les particules présentes dans le flux gazeux.
Il existe également des dispositifs de collecte avec un support mobile tel le capteur de type Hirst. Cependant ce capteur fonctionne à vitesse constante il est donc limité à la collecte de grosses particules (par exemple les pollens) qui sont dans une proportion relativement faible.
Dans la plupart des solutions connues, les particules ont tendance à s'agglomérer sur la bande de collecte, rendant difficile leur séparation et donc leur distinction.
Le but de l'invention est de proposer un procédé et un dispositif qui puissent permettre de bien séparer les particules ciblées entre elles, et donc de mieux les distinguer pour comptage, détermination d'une concentration des particules contenues dans le flux injecté et identification de leur(s) natures(s).
Ce but est atteint par un procédé de collecte et de séparation de particules présentes dans un flux fluidique, comprenant les étapes suivantes :
  • Injection dudit flux fluidique à travers un orifice de sortie d'une buse de sortie suivant une direction principale d'injection,
  • Impaction de particules présentes dans ledit flux contre une bande de collecte agencée en vis-à-vis de l'orifice de sortie de la buse dans un plan transversal par rapport à la direction principale d'injection, ladite bande de collecte étant mobile dans un mouvement de translation suivant une direction parallèle audit plan transversal,
Le procédé comportant également les étapes suivantes :
  • Surveillance de la concentration de particules impactées contre la bande de collecte dans une zone d'observation fixe par rapport à ladite bande de collecte,
  • Actionnement mécanique en translation de la bande par rapport à ladite buse lorsque la concentration de particules présentes dans la zone d'observation sur la bande de collecte dépasse une valeur seuil,
  • Régulation de ladite vitesse de commande de la bande de collecte en fonction de la concentration de particules présentes dans la zone d'observation.
Selon une particularité, l'étape de surveillance de la concentration est mise en œuvre par émission d'un signal lumineux pour générer la zone d'observation et capture d'image de la zone d'observation.
Selon une autre particularité, le procédé comporte une étape de traitement de chaque image capturée de la zone d'observation.
Selon une autre particularité, l'étape de traitement consiste à déterminer un taux d'occupation des particules sur chaque image capturée et à effectuer une comparaison dudit taux d'occupation déterminé avec ladite valeur seuil.
L'invention concerne également un dispositif de collecte et de séparation de particules présentes dans un flux fluidique, comprenant :
  • Une buse de sortie par laquelle est injecté ledit flux fluidique suivant une direction principale d'injection et comprenant un orifice de sortie,
  • Une bande de collecte agencée en vis-à-vis de l'orifice de sortie de la buse dans un plan transversal par rapport à la direction principale d'injection, ladite bande de collecte étant mobile dans un mouvement de translation suivant une direction parallèle audit plan transversal,
  • Des moyens d'actionnement mécanique de ladite bande de collecte dans son mouvement de translation, pouvant conférer une vitesse variable à ladite bande de collecte,
Ledit dispositif comportant :
  • Des moyens de surveillance de la concentration de particules impactées contre la bande de collecte dans une zone d'observation fixe par rapport à ladite bande de collecte,
  • Des moyens de détermination d'un signal de commande en vitesse de translation à appliquer à la bande en fonction de la concentration de particules présentes dans ladite zone d'observation,
  • Des moyens de commande coopérant avec les moyens d'actionnement mécanique de la bande de collecte pour appliquer le signal de commande en vitesse déterminé.
Selon une particularité, les moyens de surveillance comportent des moyens de génération d'un signal lumineux générant ladite zone d'observation, des moyens de capture d'une image de la zone d'observation.
Selon une autre particularité, le dispositif comporte un module logiciel de traitement de chaque image capturée de la zone d'observation.
Selon une autre particularité, le module logiciel de traitement comporte un module de détermination d'un taux d'occupation des particules sur chaque image capturée et un module de comparaison dudit taux d'occupation déterminé avec une valeur seuil.
Selon une autre particularité, le module logiciel de traitement comporte un module de détermination de la vitesse à appliquer à la bande en tenant compte d'un écart entre le taux d'occupation déterminé et la valeur seuil.
Selon une autre particularité, les moyens de génération du signal lumineux comportent un laser.
Selon une autre particularité, le laser est émis à travers la buse selon une direction parallèle à la direction principale d'injection.
Selon une autre particularité, la zone d'observation présente une surface supérieure ou égale à celle de la section transversale de l'orifice de sortie de la buse.
Selon une autre particularité, les moyens d'entraînement comportent au moins un rouleau d'entraînement sur lequel est enroulée ladite bande et un moteur d'entraînement dudit rouleau.
Selon une autre particularité, la bande de collecte comporte une couche adhésive déposée sur sa surface.
Brève description des figures
D'autres caractéristiques et avantages vont apparaître dans la description détaillée qui suit faite en regard des dessins annexés listés ci-dessous :
  • Les figures 1A à 1C représentent plusieurs variantes de réalisation du dispositif de l'invention ;
  • Les figures 2A à 2E représentent différentes variantes de positionnement de la zone d'observation sur la bande de collecte par rapport à la section transversale de l'orifice de sortie de la buse ;
  • La figure 3 illustre de manière schématique, un synoptique de commande de la vitesse de la bande de collecte ;
  • La figure 4A illustre trois cas de répartition des particules sur la largeur de la buse de sortie et la figure 4B représente les diagrammes de cumul des particules sur la bande à vitesse constante pour les trois cas de répartition de la figure 4A ;
  • La figure 5 illustre de manière schématique, un principe de régulation de la vitesse de la bande de collecte
  • La figure 6 représente un chronogramme illustrant un principe de détermination de la vitesse de la bande de collecte ;
  • La figure 7 représente le dispositif en vue de dessus selon une variante de réalisation ;
  • La figure 8 représente le dispositif de manière schématique selon une autre variante de réalisation ;
  • Les figures 9A à 9C illustrent un principe de traitement d’image pouvant être mis en œuvre dans le cadre de l’invention ;
Description détaillée d'au moins un mode de réalisation
Le dispositif 1 de l'invention s'applique à la collecte et à la séparation de particules P présentes dans un flux fluidique F (pouvant être appelé également aérosol). Le fluide est préférentiellement un gaz. Il est injecté sous la forme d'un flux dans le dispositif de l'invention afin de collecter et séparer certaines de ses particules.
Le dispositif de l'invention comporte principalement :
  • Une bande 2 de collecte mobile contre laquelle viennent s'impacter des particules P du flux fluidique ;
  • Une buse 3 de sortie par laquelle est éjecté le flux fluidique vers la bande 2 ;
  • Des moyens de surveillance de la concentration de particules P impactées contre la bande 2 de collecte dans une zone d'observation Z_obs fixe par rapport à la bande 2 de collecte ;
  • Une unité de commande et de traitement UC destinée à la fois à traiter les données en provenance des moyens de surveillance et à commander des moyens d'actionnement mécanique de la bande 2 de collecte en mouvement, pour ainsi renouveler la zone de la bande contre laquelle les particules P viennent s'impacter ;
Une fois le processus démarré, la bande 2 est avantageusement constamment maintenue en mouvement, la vitesse V de la bande pouvant être maintenue non nulle et variable selon le niveau de la concentration des particules P impactées contre la bande 2. On verra ci-après un principe de régulation de la vitesse de la bande.
Pour la suite de la description, on définit :
  • La zone d'impaction Z_imp qui correspond à la zone de la bande 2 de collecte, située en vis-à-vis de l'orifice de sortie 30 de la buse 3 et contre laquelle les particules P viennent s'impacter ; On verra que la zone d'impaction Z_imp change au fur et à mesure du mouvement d'avancée de la bande 2 ; Elle peut présenter une surface équivalente à celle de la section transversale de l'orifice de sortie 30 de la buse ;
  • La zone d'observation Z_obs qui correspond à une fenêtre fixe d'observation de la bande 2, pour laquelle les moyens de surveillance surveillent la concentration de particules P venant s'impacter ; La zone d'observation inclut au moins une partie de la zone d'impaction Z_imp ; Dans le cas où cette zone est rectangulaire, elle présente une longueur L définie dans le sens de la longueur de la bande et une largeur l définie dans le sens de la largeur de la bande ;
En référence aux figures 1A à 1C, le dispositif peut comporter une boite étanche avec une entrée IN connectée à l'extérieur (si le gaz analysé est l'air) ou à une source de gaz, et une sortie OUT. La sortie OUT est reliée à une pompe 4 d’aspiration (débit de plusieurs litre/min) faisant partie du dispositif 1, permettant d'aspirer le flux vers l'intérieur du dispositif 1 par son entrée IN.
Le dispositif 1 comporte un canal dans lequel débouche l'entrée IN et une buse 3 connectée sur le canal et munie d’un orifice de sortie 30. La forme de la buse 3 est adaptée pour permettre une accélération du flux aspiré. Au niveau de son orifice de sortie 30, la buse 3 peut présenter une section de forme quelconque, par exemple rectangulaire ou circulaire. Dans une configuration circulaire, son diamètre est choisi suffisamment faible (par exemple compris entre 0.2 - 1 mm) pour canaliser le flux F. La vitesse du flux doit être choisie suffisante pour que les particules ciblées s’impactent sur la zone d’impaction Z_imp de la bande 2. Le flux F traverse l'orifice de sortie 30 de la buse 3 suivant une direction principale d'injection (X).
La bande 2 comporte une surface définissant plusieurs zones d'impaction adjacentes contre lesquelles viennent s'impacter les particules présentes dans le flux, ces zones se présentant successivement devant la sortie de la buse 3 au fur et à mesure que la bande 2 avance en vis-à-vis de la buse.
La bande 2 est positionnée de manière à présenter sa surface (non nulle et par exemple rectangulaire) dans un plan transversal par rapport à ladite direction principale (X). De manière non limitative, l'orifice de sortie 30 de la buse est située à une distance la plus proche possible, mais non nulle, de la surface de la bande 2, cette distance étant comprise entre 0.2 et 2mm suivant ladite direction principale.
La bande 2 peut comporter sur sa surface une couche adhésive afin de capturer les particules P impactées.
Le dispositif 1 comporte des moyens d'actionnement mécanique pour entraîner la bande 2 de collecte en translation dans le plan transversal, par rapport à la buse fixe. En se déplaçant, la bande 2 renouvelle la zone d'impaction située en vis-à-vis de la sortie de la buse.
Les moyens d'actionnement peuvent comporter un premier rouleau 50 d'entraînement monté sur un axe mobile en rotation et un deuxième rouleau 51 entre lesquels la bande 2 de collecte est tendue. Les moyens d'actionnement peuvent comporter un moteur électrique MOT d'entraînement en rotation de l'axe du rouleau d'entraînement. Le moteur peut être un moteur pas à pas. On verra ci-après que sa vitesse de rotation est asservie et peut s'avérer variable dans certaines conditions de fonctionnement.
Les moyens de surveillance peuvent employer différentes solutions de détection de signaux. Ils peuvent s'appuyer sur un principe de diffusion, de réflexion ou de transmission.
Les moyens de surveillance sont agencés pour générer une zone d'observation Z_obs fixe par rapport aux zones d'impaction Z_imp situées sur la bande 2 et pour capter un signal en provenance de la zone d'observation Z_obs.
En référence aux figures 1A à 1C, la zone d'observation est créée en employant une source lumineuse 60 (par exemple un laser) générant un signal lumineux sous la forme d'une nappe ou autre éclairant la bande 2 suivant une surface d'éclairage déterminée, cette surface d'éclairage incluant la zone d'observation Z_obs. La zone d'observation Z_obs peut par exemple être rectangulaire (cas d'une nappe) ou circulaire.
La source lumineuse 60 peut être positionnée de manière à générer le signal lumineux suivant une incidence formant un angle déterminé, aigu, droit ou obtus par rapport à la surface de la bande. L'angle peut notamment être identique à celui formé par la direction principale par rapport à la surface de la bande.
Il n'est pas nécessaire que la zone d'observation Z_obs occupe toute la largeur de la bande 2. Celle-ci doit pour le moins inclure la zone de surface non nulle située autour du point d'impact des particules situé dans l'axe de la buse 3. En effet, en observant cette zone il est possible de définir un taux d'occupation Tx_r de la bande par les particules P impactées. La zone d'observation peut être générée sur la bande suivant différentes configurations.
En référence à la figure 2A, la zone d'observation Z_obs peut occuper une surface supérieure à la surface de la zone d'impaction Z_imp ou, comme représenté sur la figure 2B, une surface inférieure à celle-ci et être inscrite dans celle-ci.
Sur la figure 2C, la zone d'observation Z_obs peut occuper sur la bande une surface rectangulaire orientée transversalement par rapport à la direction d'avancée de la bande 2, ou longitudinalement suivant la direction d'avancée de la bande comme montré sur la figure 2D.
Sur la figure 2E, la buse 3 comporte un orifice de sortie présentant une section transversale rectangulaire sur toute la largeur de la bande, formant la zone d'impaction Z_imp, et la zone d'observation Z_obs est également choisie rectangulaire.
Les moyens de surveillance comportent un récepteur agencé pour capter, selon le principe employé, un signal diffusé, transmis ou réfléchi par la bande au niveau de la zone d'observation.
Le récepteur peut être une caméra 61 positionnée de manière adaptée pour capturer des images successives de la zone d'observation Z_obs.
Le positionnement de la source lumineuse 60 et celui de la caméra 61 peuvent varier selon le principe de mesure employé. Les figures 1A à 1C montrent certaines configurations possibles :
  • En diffusion ou réflexion, la source 60 et la caméra 61 peuvent être positionnées du même côté que la buse 3 de sortie, au-dessus de la bande 2 (figure 1A) ou de part et d'autre de la bande 2 (figure 1B) avec la source 60 située sous la bande 2 et la caméra 61 au-dessus de la bande ;
  • En transmission, la source 60 est positionnée au-dessus de la bande 2 avec la buse de sortie, et la caméra 61 est positionnée sous la bande, la bande étant choisie transparente (figure 1C) ;
Les images capturées par la caméra 61 sont traitées par l'unité de commande et de traitement UC du dispositif.
L'unité de commande et de traitement UC comporte ainsi :
  • Un module d'acquisition M1 des images capturées par la caméra 61 ;
  • Un module M2 logiciel de traitement de chaque image IMG capturée, ce module de traitement comprenant notamment un module de détermination de la concentration de particules impactées et un module de détermination de la vitesse à affecter à la bande en tenant compte de ladite concentration déterminée ;
  • Un module M3 de commande configuré pour générer un signal de commande S_cde en fonction de la vitesse déterminée pour la bande 2 ;
L'unité de commande et de traitement UC peut être constituée d'un automate programmable comprenant au moins une entrée sur laquelle est connectée la caméra 61, une première sortie sur laquelle est connectée la source lumineuse 60 pour commander celle-ci, une deuxième sortie sur laquelle est connectée la caméra 61 pour activer celle-ci, une troisième sortie sur laquelle est connectée un variateur de vitesse destiné à la commande du moteur électrique MOT des moyens d'actionnement de la bande.
Pour déterminer la concentration de particules, le module M2 de traitement peut comporter et exécuter :
  • Un module M20 de détermination d’un taux d'occupation Tx_r des particules sur chaque image IMG acquise ;
  • Un module M21 de comparaison du taux d'occupation Tx_r déterminé avec une valeur objectif Tx_th pré-mémorisée ;
  • Un module M22 pour déterminer la vitesse V à appliquer à la bande 2 en tenant compte de l'écart entre le taux d'occupation déterminée et la valeur objectif Tx_th ;
On peut distinguer trois cas de répartition des particules sur la largeur de la buse (cas d’une exposition de la bande avec la vitesse de la bande nulle), donc sur la largeur de la zone d’impaction de la bande de collecte et donc sur la largeur l de la zone d’observation (cas d’une zone d’observation rectangulaire) :
  • Les particules peuvent se répartir de manière constante sur toute la largeur de la buse (on néglige les effets de bords - profil turbulent d’écoulement selon les conditions fluidiques) ;
  • Les particules peuvent approximativement se repartir en suivant deux demi-droites l’une croissante et l’autre décroissante avec un maximum de dépôt au centre de la buse.
  • Les particules peuvent se répartir en suivant une parabole sur la largeur de la buse, c’est-à-dire que les particules sont plus présentes au centre que sur les côtés (écoulement laminaire notamment si on se limite à la capture des plus grosses particules avec un débit plus faible d’où un nombre de Reynolds pouvant être inférieur à 2000) ;
Ces trois cas sont illustrés par les trois courbes du diagramme de la figure 4A représentant la répartition des particules sur la largeur d’une buse de 10mm :
  • La première courbe C1 illustre une répartition constante des particules sur la largeur de la buse ;
  • La deuxième courbe C2 illustre une répartition suivant les deux demi-droites ;
  • La troisième courbe C3 illustre une répartition suivant une parabole ;
A vitesse nulle de la bande, il s’avère que les particules viendront certainement se répartir selon l’un des trois cas évoqués ci-dessus.
La figure 4B montre, pour chacun des trois cas de répartition des particules, le cumul des particules sur la bande lorsque celle-ci est entraînée à vitesse constante non nulle et de la droite vers la gauche. La courbe C10 correspond au cumul de particules, lié à la répartition de la courbe C1, la courbe C20 correspond au cumul de particules, lié à la répartition de la courbe C2 et la courbe C30 correspond au cumul de particules, lié à la répartition de la courbe C3. On va voir ci-après que l'asservissement de la vitesse de la bande 2 peut être avantageusement régi en tenant compte d'au moins une droite représentative d'un cumul des particules sur la bande.
Dans le cas d’une répartition d’impaction constante sur la largeur de la buse, à vitesse de flux constante et concentration constante, le nombre de particules P sera réparti linéairement dans le sens du déplacement sur la bande 2.
Dès que la concentration de particules changera dans le flux F injecté, la répartition des particules changera également entre deux images successives et la vitesse de la bande devra être modifiée pour tenir compte de cette variation.
Les figures 9A à 9C, qui seront décrites ci-après, donnent un exemple de répartition linéaire de particules dans le cas d’une collecte exercée en sortie d’un pot d’échappement d’un véhicule.
La figure 5 illustre par des diagrammes le principe de régulation de la vitesse V de la bande, en considérant une répartition linéaire des particules sur la bande 2.
L'image acquise est acquise par le module d'acquisition M1 et analysée par le module M20 du module M2 de traitement. Ce module M20 détermine le taux d'occupation Tx_r des particules P sur l'image. Pour une répartition linéaire, ce taux d’occupation Tx_r peut être représenté par une droite sur toute la largeur l de la zone d’observation Z_obs (qui correspond à une droite de cumul de particules telle que représentée sur la figure 4B).
Le module M21 de comparaison compare le taux d'occupation Tx_r déterminé avec une valeur objectif Tx_th pour déterminer un écart. En fonction de l'écart déterminé, le module de traitement détermine la vitesse à appliquer à la bande.
De manière non limitative, sur une zone d'observation Z_obs de la bande 2, le taux d'occupation Tx_r peut correspondre à un ratio de surface entre les zones sombres (qui correspondent aux particules) présentes sur la bande 2 et les zones claires (parties non impactées de la bande) présentes sur la bande 2 être défini par un nombre de particules réparties sur la largeur l de la zone d’observation Z_obs.
Ainsi, en référence à la figure 5, on a :
  • Diagramme D1 : Si l'écart entre le taux d'occupation Tx_r et le taux d'occupation objectif Tx_th est nul (les deux droites sont confondues), la vitesse V est maintenue identique et donc constante.
  • Diagramme D2 : Si l'écart est négatif, la vitesse est réduite car cela signifie que la répartition de particules sur la bande n'est pas optimisée.
  • Diagramme D3 : Si l'écart est positif, la vitesse doit être augmentée car cela signifie que les particules occupent une trop grande surface sur la bande, empêchant de les distinguer correctement.
La figure 6 illustre pour sa part, par des chronogrammes, le principe de régulation de la vitesse en fonction de la durée d'exposition de la bande au flux F contenant les particules P. Les chronogrammes représentés sur cette figure 6 s'appuient sur les principes et grandeurs suivantes :
  • Pour simplifier, la zone d'observation Z_obs est choisie identique à la zone d'impaction Z_imp ; Le paramètre L correspond à la longueur de la zone d’observation Z_obs qui correspond à la longueur de la zone d’impaction Z_imp et donc à la longueur de la buse 3, définie dans le sens d'avancement de la bande 2 de collecte. Cette longueur L correspond ainsi à la longueur d'exposition de la bande à des particules ;
  • V correspond à la vitesse de la bande 2 de collecte ;
  • Tx_r correspond au taux d'occupation de la bande ;
  • Tx_low correspond à un premier taux d'occupation de la bande lorsque celle-ci est exposée au flux de particules pendant une durée t0;
  • Tx_th correspond à un taux d'occupation objectif ;
  • texpcorrespond à la durée d'exposition de la bande pour que celle-ci soit occupée avec un taux d'occupation égal à Tx_th ;
  • Les segments [AB], [BC], [CD] correspondent aux segments successifs de la bande 2, impactés par les particules P au fur et à mesure de l'avancée de la bande 2 ;
A partir de ces éléments, sur la figure 6, on a ainsi :
  • A t=0s : La bande 2 de collecte n'a encore reçu aucune particule P. La vitesse V de la bande de collecte est nulle.
  • A t=t0: Un flux F est injecté dans la buse 3 pendant une durée t0permettant d'atteindre un taux d'occupation de la bande égal à Tx_low (p ar exemple égal à 5% de Tx_th). La vitesse V de la bande reste nulle. On peut également en déduire le taux d'exposition de la bande par seconde égal à :
Tx_exp=Tx_low/t0
  • Pour atteindre un taux d'occupation Tx_r de la bande égal à Tx_th la bande 2 doit ainsi être actionnée à une vitesse V=V1=L/texpavec texp=t0xTx_th/Tx_low
  • A partir de t=t0la bande est déplacée à la vitesse V1.
  • A t=texpsi le taux d'exposition reste identique, la vitesse V de la bande 2 est maintenue à V1. En B l'objectif Tx_th est dépassé.
  • A t=2xtexp, si le taux d’exposition n’a pas changé, sur le segment [BC] l’objectif Tx_th est atteint. Avec le même taux d’exposition, la vitesse reste égale à V1.
  • Dans le cas où le taux d’exposition évoluerait, l'unité de commande et de traitement UC serait amenée à recalculer la vitesse de la bande pour baisser ou augmenter le taux d'exposition et ainsi rester dans l'objectif.
De manière non limitative, comme illustré par la figure 7, il est possible de placer plusieurs buses en parallèle dans un même dispositif. Le dispositif peut alors comporter au moins deux entrées IN1, IN2 agencées pour créer au moins deux flux distincts vers l'intérieur du dispositif.
De la même manière, comme illustré par la figure 8, il est également possible de placer plusieurs buses en série. Le dispositif ne comporte alors qu'une seule entrée IN pour créer un seul flux vers l'intérieur du dispositif et le flux est d'abord injecté par une première buse 3_1 orientée vers une première bande 2_1 puis le flux traverse une deuxième buse 3_2 orientée vers une deuxième bande 2_2 de collecte. Les principes de fonctionnement décrits ci-dessus pour une solution à une seule bande restent identiques.
A titre d’exemple, les figures 9A à 9C illustrent une collecte de particules en sortie d’un pot d’échappement d’un véhicule automobile et un traitement des images réalisées.
Il s’agit d’un cas d’une impaction de particules sur une lame de verre fixe avec une buse ayant un orifice de sortie circulaire de diamètre égal à 0.9 mm environ.
L’image est d’abord obtenue par microscopie en transmission (objectif X5) – taille image 1.7 mm x 1.3 mm. La figure 9A représente l’image obtenue inversée et définit une zone d’observation Z_obs. La zone d’observation Z_obs sélectionnée est ensuite traitée. La figure 9B montre le profil de répartition des particules présentes sur la zone d’observation Z_obs par pixel de l’image. On constate que cette répartition suit approximativement la composition de deux courbes linéaires telles que la courbe C2 décrite ci-dessus en liaison avec la figure 4A.
La figure 9C montre une courbe représentant le cumul normalisé des particules, soit la répartition des particules sur la longueur de la buse (égale à 0.9 mm), que l’on obtiendrait sur la bande, entraînée à vitesse constante (déplacement de la droite vers la gauche de la bande). La courbe est approximativement linéaire et elle serait utilisée comme illustrée sur la Figure 5 pour assurer l’asservissement.
L'invention présente ainsi de nombreux avantages parmi lesquels :
  • Une solution simple permettant de s'adapter à la concentration des particules présentes dans le flux analysé ;
  • Une solution fiable car nécessitant des moyens classiques de régulation ;

Claims (14)

  1. Procédé de collecte et de séparation de particules présentes dans un flux fluidique, comprenant les étapes suivantes :
    - Injection dudit flux fluidique (F) à travers un orifice de sortie (30) d'une buse (3) de sortie suivant une direction principale d'injection (X),
    - Impaction de particules (P) présentes dans ledit flux contre une bande (2) de collecte agencée en vis-à-vis de l'orifice de sortie de la buse dans un plan transversal par rapport à la direction principale d'injection, ladite bande de collecte étant mobile dans un mouvement de translation suivant une direction parallèle audit plan transversal,
    Caractérisé en ce qu'il comporte également les étapes suivantes :
    - Surveillance de la concentration de particules (P) impactées contre la bande (2) de collecte dans une zone d'observation (Z_obs) fixe par rapport à ladite bande de collecte,
    - Actionnement mécanique en translation de la bande (2) par rapport à ladite buse (3) lorsque la concentration de particules présentes dans la zone d'observation sur la bande de collecte dépasse une valeur seuil,
    - Régulation de ladite vitesse de commande de la bande de collecte en fonction de la concentration de particules présentes dans la zone d'observation.
  2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape de surveillance de la concentration est mise en œuvre par émission d'un signal lumineux pour générer la zone d'observation (Z_obs) et capture d'image de la zone d'observation.
  3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte une étape de traitement de chaque image capturée de la zone d'observation.
  4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'étape de traitement consiste à déterminer un taux d'occupation (Tx_r) des particules (P) sur chaque image capturée et à effectuer une comparaison dudit taux d'occupation déterminé avec ladite valeur seuil (Tx_th).
  5. Dispositif de collecte et de séparation de particules présentes dans un flux fluidique, comprenant :
    - Une buse (3) de sortie par laquelle est injecté ledit flux fluidique (F) suivant une direction principale d'injection et comprenant un orifice de sortie (30),
    - Une bande (2) de collecte agencée en vis-à-vis de l'orifice de sortie (30) de la buse dans un plan transversal par rapport à la direction principale d'injection, ladite bande (2) de collecte étant mobile dans un mouvement de translation suivant une direction parallèle audit plan transversal,
    - Des moyens d'actionnement mécanique de ladite bande de collecte dans son mouvement de translation, pouvant conférer une vitesse (V) variable à ladite bande (2) de collecte,
    Caractérisé en ce qu'il comporte :
    - Des moyens de surveillance de la concentration de particules (P) impactées contre la bande (2) de collecte dans une zone d'observation fixe par rapport à ladite bande de collecte,
    - Des moyens de détermination d'un signal de commande (S_cde) en vitesse de translation à appliquer à la bande (2) en fonction de la concentration de particules (P) présentes dans ladite zone d'observation,
    - Des moyens de commande coopérant avec les moyens d'actionnement mécanique de la bande de collecte pour appliquer le signal de commande en vitesse déterminé.
  6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens de surveillance comportent des moyens de génération d'un signal lumineux générant ladite zone d'observation (Z_obs), des moyens de capture d'une image de la zone d'observation (Z_obs).
  7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comporte un module (M2) logiciel de traitement de chaque image capturée de la zone d'observation.
  8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que le module (M2) logiciel de traitement comporte un module (M20) de détermination d'un taux d'occupation des particules sur chaque image capturée et un module (M21) de comparaison dudit taux d'occupation (Tx_r) déterminé avec une valeur seuil (Tx_th).
  9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que le module (M2) logiciel de traitement comporte un module (M22) de détermination de la vitesse à appliquer à la bande en tenant compte d'un écart entre le taux d'occupation déterminé et la valeur seuil.
  10. Dispositif selon l'une des revendications 6 à 9, caractérisé en ce que les moyens de génération du signal lumineux comportent un laser.
  11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que le laser est émis à travers la buse (3) selon une direction parallèle à la direction principale d'injection.
  12. Dispositif selon l'une des revendications 5 à 12, caractérisé en ce que la zone d'observation (Z_obs) présente une surface supérieure ou égale à celle de la section transversale de l'orifice de sortie de la buse.
  13. Dispositif selon l'une des revendications 5 à 13, caractérisé en ce que les moyens d'entraînement comportent au moins un rouleau d'entraînement (50) sur lequel est enroulée ladite bande et un moteur (MOT) d'entraînement dudit rouleau.
  14. Dispositif selon l'une des revendications 5 à 14, caractérisé en ce que la bande (2) de collecte comporte une couche adhésive déposée sur sa surface.
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