PROCEDE ET APPAREIL D'ANALYSE OU DE REGULATION AUTOMATIQUE DELA TENEUR D'UN LIQUIDE EN UN CORPS QUELCONQUE OU DU pH D'UNELIQUEUR QUELCONQUE OU DE LA COULEUR OU AUTRES PROPRIETES D'UNLIQUIDE ET APPLICATIONS DE CE PROCEDE ET DE CET APPAREIL.
La présente.invention a pour objet un appareil permettant d'indiquer, d'enregistrer ou de régler automatiquement la teneur d'un liquide en un corps quelconque ou encore
le pH d'un liquide ou encore la couleur d'un liquide ou toutes autres propriétés d'un liquide décelables par un examen colorimétrique"
Ce procédé comporte l'application de deux cellules
<EMI ID=1.1>
rayons issus d'une source lumineuse après que ces rayons
ont traversé le liquide à étudier. Si le corps que l'on veut déceler et dont on veut déterminer la teneur dans le liquide
est par lui-même coloré, le procédé permettra d'obtenir les renseignements désirés par comparaison directe avec les couleurs ;
<EMI ID=2.1>
Si ce corps n'est pas coloré par lui-même, on pourra ajouter au liquide, soit un réactif qui lui communiquera une teinte d'intensité fonction de la teneur en ce corps (par
<EMI ID=3.1>
un indicateur coloré de fin de réaction.
Pour sensibiliser les cellules aux radiations provenant du liquide à étudier on peut monter entre la source et les cellules soit deux filtres de même couleur, soit deux filtres de couleurs différentes.
Dans le premier cas, les flux lumineux frappant les cellules varieront de la même façon pour une même variation de la couleur du liquide à étudier, mais on montera électriquement les cellules de manière à engendrer deux courants variant l'un en sens inverse du flux lumineux et l'autre dans le même sens et en composant ces courants on pourra obtenir par le sens et la valeur du courant résultant une indication sur la couleur
de la liqueur et par suite sur son état.
Dans le deuxième cas, les flux lumineux reçus par
les cellules et par suite les courants qu'elles engendrent directement varieront en sens inverse à mesure du changement
de coloration de la liqueur à étudier.
L'invention comprend également l'appareil destiné à la mise en oeuvre de ce procédé.
La description qui va suivre, en regard du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée, les particularités qui ressortent tant du dessin que du texte faisant bien entendu partie de celle-ci.
La figure 1 est une vue schématique d'un premier mode de réalisation de l'invention dans lequel on fait usage d'un même indicateur coloré dans les deux cuves transparentes associées respectivement aux cellules et de deux filtres colorés également identiques. La figure 2 est un diagramme expliquant le fonction- <EMI ID=4.1> La figure 3 est une vue schématique d'une variante dans laquelle on utilise deux indicateurs colorés différents. La figure 4 montre schématiquement une autre variante permettant d'indiquer le franchissement de deux limites entre lesquelles on veut maintenir la teneur d'une liqueur.
La figure 5 représente une autre forme de réalisation <EMI ID=5.1> La figure 6 montre schématiquement un appareil à rechargement continu des cuves de liqueur titrées,permettant un fonctionnement industriel prolongé.-La figure 7 est une vue schématique d'un appareil conforme à l'invention appliqué au oontrôle de la oarbonatation en discontinu dans une sucrerie.
Dans l'appareil de la figure 1, un prélèvement de
la liqueur à contrôler est amené par un conduit 1 dans une
cuve à niveau constant 2 dont le trop-plein 3 est évacué
ou est retourné au récipient dans lequel on fait le prélèvement* Qette cuve à niveau constant donne un débit constant dans un
<EMI ID=6.1>
ailleurs, un récipient 6 contenant une liqueur titrée" choisie en rapport avec la liqueur à contrôler et mélangée le cas échéant à un indicateur coloré convenable, alimente une cuve
à niveau constant 7 qui fournit un débit constant dans un
<EMI ID=7.1>
photo-électrique 21 ou 22 après avoir traversé la cuve.
<EMI ID=8.1>
sont identiques, de sorte que ies flux jlumineux tombant sur les cellules varient dans le même sens quand la couleur du
<EMI ID=9.1>
de manière telle que pour une même variation du flux lumineux qui les frappe, l'une d'elles détermine une augmentation d'un courant électrique et l'autre une diminution d'un autre courant. Pour cela on peut faire agir, après amplification convenable, les courants engendrés respectivement par les cellules sur la polarisation des grilles de deux triodes. La grille de l'une de ces triodes est polarisée au repos de
<EMI ID=10.1>
ne reçoit pas de lumière et n'engendre pas de courant, aucun courant ne circule dans le circuit-plaque de cette triode; par contre, la grille de l'autre triode reçoit une polarisation telle qu'au repos, c'est-à-dire en l'absence de courant
<EMI ID=11.1>
tion) dans des résistances convenablement connectées aux grilles des triodes, on peut modifier ces polarisations quand les cellules sont excitées. Ainsi l'excitation de la
<EMI ID=12.1>
correspondante plus positive par rapport au filament, de sorte qu'un courant circulera dans le circuit plaque, ce courant augmentant à mesure que le flux lumineux frappant
<EMI ID=13.1>
moins positive par rapport au filament, le courant du circuit de plaque de cette triode diminuant ainsi quand l'excitation de la cellule diminue, Autrement dit, si l'on porte en ordonnées les intensités 1 des courants débités respectivement par les triodes et en abscisses les flux lumineux L frappant
<EMI ID=14.1>
circulant dans les circuits plaques des deux triodes sont exactement opposés. De part et d'autre du point r, le courant résultant est égal à la différence des ordonnées des deux
<EMI ID=15.1>
composer algébriquement ces courants dans un montage différentiel par exemple dans un ampèremètre connu à deux enroulements
de champ fournissant un champ résultant qui agit suivant son intensité et son signe sur un équipage mobile. Toutes ces réalisations sont à la portée d'un électricien.
On comprendra mieux le procédé, objet de l'invention, en se référant à l'exemple précis qui va être donné.
On supposera que l'on veuille contrôler la teneur en chaux OaO d'un certain liquide. On choisira, par exemple,
<EMI ID=16.1>
cette liqueur titrée avec un indicateur coloré, par exemple
du rouge de méthyle dont la teinte est rouge-Violacé en milieu acide et jaune en milieu basique. On utilisera pour colorer les filtres 19 et 20 un même colorant dont la bande de transparence ne coïncide pas avec la bande de transparence du rouge de méthyle en milieu acide et coïncide, au moins partiellement, avec la bande de transparence du même corps en milieu basique. Des colorants verts convenables existent dans le commerce
<EMI ID=17.1>
4 et 8 de manière à obtenir des débits de la liqueur de chaux et de la liqueur à contrôler qui correspondent à la neutralité
<EMI ID=18.1>
lumière tombant sur les cellules au moyen de diaphragmes
<EMI ID=19.1>
débités par les triodes soient en opposition. L'aiguille de 1 * ampèremètre à deux enroulements, cité ci-dessus, sera alors sur le zéro.
L'appareil étant ainsi réglé, on fera circuler dans
<EMI ID=20.1>
contrôler la teneur en OaO. Si cette teneur est trop forte, l'indicateur* coloré virera au jaune et les deux cellules seront fortement éclairées, le sens du courant résultant sera alors déterminé par la cellule correspondant à la courbe 0
<EMI ID=21.1>
l'indicateur coloré prendra sa teinte rouge violacé, les cellules ne recevront pas ou seulement très peu de lumière. Le courant résultant sera déterminé par la cellule correspon-
<EMI ID=22.1>
L'existence du courant résultant des cellules montrera donc que la teneur en chaux n'est pas correcte, le sens du courant résultant indiquera le sens de l'écart et la valeur du courant renseignera enfin sur la valeur de cet écart.
La grandeur et le sens du courant résultant pourront
<EMI ID=23.1>
d'amplificateurs pour corriger automatiquement les écarts et ramener la,teneur de la liqueur contrôlée à la valeur voulue.
Par exemple, dans l'industrie sucrière où les jus sucrés reçoivent un excès de CaO pour réaliser le chaulage et
<EMI ID=24.1>
au moyen de l'appareil objet de l'invention. Le courant issu des cellules alimentera alors un relais contrôlant l'admission
<EMI ID=25.1>
Cette application n'est cependant qu'un exemple, l'appareil pouvant être utilisé dans une foule d'industries
(contrôle du chlore dans les eaux résiduaires ou d'alimentation, du sucre, dans les eaux résiduaires des sucreries, préparation de liqueurs titrées dans l'industrie chimique, contrôle de l'acidité des vins en fermentation en distillerie, dosage de la soude en savonnerie, etc.)
Dans l'exemple de la carbonatation en sucrerie, qui
a été envisagé ci-dessus, on pourra effectuer le réglage
soit en continu, soit en discontinu, selon que la carbonatation
<EMI ID=26.1>
carbonatation continue, les jus chaulés seront introduits d'une façon continue dans une chaudière ou ils recevront une
<EMI ID=27.1>
par l'appareil de manière que les jus évacués d'une façon continue de la chaudière aient la teneur en OaO voulue.
En cas de fonctionnement discontinu, c'est-à-dire de fonctionnement comportant les phases suivantes :
Introduction dans une chaudière d'une certaine quantité de jus chaulé;
<EMI ID=28.1>
une certaine valeurs
Evacuation de ce jus vers la suite de la fabrica-
<EMI ID=29.1>
chaudière pour recommander l'injection de 002 et ainsi de suite;
Le cas de manque de OaO ne se présentera pas puisque
<EMI ID=30.1>
en OaO aura diminué jusqu'à la valeur voulue,
Dans ce cas" le réglage de l'appareil sera effectué comme suit on y fera circuler d'abord un jus à contrôler présentant la teneur exacte désirée et on règlera le débit
de liqueur titrée avec colorant de manière à donner au mélange une teinte qui corresponde au seuil de l'acidité puis, au moyen de diaphragmes on amènera alors à zéro le courant résultant des cellules. L'appareil étant ainsi réglée on y fera circuler un prélèvement du jus chaulé introduit dans la chaudière de
<EMI ID=31.1>
mélange provenant des cuves 12 et 13, sera nettement jaune. A l'aide d'un relais, le courant résultant sera utilisé pour
<EMI ID=32.1>
de carbonation. Au fur et à mesure de la diminution de la teneur en OaO, le courant résultant diminuera. Cette diminution
<EMI ID=33.1>
la liqueur tendra à virer vers le rouge, le courant résultant deviendra nul, l'entrée de 00<2> sera arrêtée et un relais annoncera la fin de l'opération ou même assurera automatiquement l'évacuation de la charge et son remplacement par une nouvelle charge*
On voit aussi par ce qui précède que l'appareil objet de l'invention, constitue une sorte de colorimètre permettant de comparer une couleur déterminée avec une couleur choisie comme étalon. L'appareil sera réglé chaque fois au préalable avec un liquide connu dont la couleur sera prise comme étalon, ou avec un corps coloré quelconque (filtre par exemple) de manière que le courant résultant des cellules soit nul pour la couleur étalon. Tout liquide ayant une couleur différente donnera naissance à un courant révélant l'écart de coloration.
Le procédé et l'appareil peuvent donc servir uniquement à des comparaisons de couleurs ou d'intensités de couleurs.
Quand un corps contenu dans un liquide communique à celui-ci une coloration qui est fonction de la teneur en ce corps, la comparaison de la couleur d'un échantillon de ce liquide à teneur! avec celle d'un même liquide titré, pour lequel on aura réglé préalablement l'appareil à zéro, permettra
<EMI ID=34.1>
Dans ce cas on se dispensera d'ajouter au liquide un indicateur coloré.
On notera qu'à chaque réglage à zéro de l'appareil correspond une intensité donnée de la couleur à examiner. L'appareil constitue ainsi un colorimètre présentant l'intérêt de ne débiter aucun courant quand la teinte observée correspond à l'étalonnage préalable.
A titre de variante, on peut utiliser dans l'appareil de la figure 1, des colorants distincts pour les filtres 19
<EMI ID=35.1>
de manière que l'excitation d'une des cellules soit maximum quand l'excitation de l'autre est minimum.
<EMI ID=36.1> la liqueur à contrôler quand la teneur de cette liqueur est égale à l'une ou à l'autre des limites*
La liqueur à contrôler arrive par un tube 1 dans une cuve à niveau constant 2 qui débite dans les deux cuves de
<EMI ID=37.1>
30, 31. Les deux cuves 36 et 37 sont placées au-dessus des
<EMI ID=38.1>
blement choisis pour que les cuves de mélange reçoivent des
<EMI ID=39.1>
Les cuves de mélange,30 et 31 débitent finalement
<EMI ID=40.1>
On règle l'appareil de telle sorte que lorsque la teneur est comprise entre les limites imposées, les quantités
<EMI ID=41.1>
correspond à cette limite sera le siège d'un virage de l'indicateur coloré et la cellule associée à cette cuve donnera un sens et une valeur au courant résultant. Si la teneur franchit l'autre limite, ce sera l'autre cellule qui déterminera le sens et la valeur du courante ;
L'appareil qui vient d'être décrit pourrait être réalisé d'autres façons, par exemple, il serait possible d'amener dans chaque cuve d'examen des débits égaux de liqueur titrée et des débits différents de la liqueur à contrôler, débits calculés pour que le virage de l'indicateur coloré s'effectue pour la teneur maximum dans l'une des cuves et
pour la teneur maximum dans l'autre cuve, <EMI ID=42.1>
<EMI ID=43.1>
<EMI ID=44.1>
<EMI ID=45.1>
comme c'est le cas des cuves 36, 37 sur la figure 4.
On pourrait aussi mélanger l'indicateur coloré avec la liqueur titrée, sans que le fonctionnement soit en rien
<EMI ID=46.1>
pourrait également utiliser dans les cuves d'examen deux indicateurs colorés différents, Ceci dans le cas où la valeur de l'intervalle compris entre les limites à maintenir l'exigerait.
La figure 6 montre une variante de l'appareil de la figure 4 qui.peut être utilisée pour le contrôle, non de la teneur d'une liqueur en un corps quelconque, mais pour celui du pH d'une liqueur. A titre d'exemple, l'appareil représenté permet de maintenir le pH entre deux valeurs déterminées,
On sait qu'un indicateur coloré donné, mélangé à une liqueur quelconque, prend une coloration qui dépend du pH de cette liqueur, les deux teintes caractéristiques de l'indicateur limitant une zone de pH pour laquelle l'indicateur passe progressivement de l'une des teintes à l'autre en prenant des teintes intermédiaires qui sont un mélange des deux teintes fondamentales.
Dans l'appareil de la fige 5, les deux cuves d'examen
<EMI ID=47.1>
un débit constant de liqueur à contrôler de la cuve à niveau
<EMI ID=48.1>
constant 40 et 41
Le dispositif d'examen photo-électrique est analogue
<EMI ID=49.1>
introduire dans les cuves d'examen, à titre d'indicateur
<EMI ID=50.1>
étant tels que la teinte soit verte dans les cuves d'examen, Au moyen de diaphragmes, on réglera les quantités de lumière frappant les cellules pour que le courant résultant de la composition directe des courants fournis par les cellules ou de ces courants après amplification, soit nul.
<EMI ID=51.1>
de la liqueur à contrôler est plus forte que celle de l'étalon,
<EMI ID=52.1>
recevra moins de lumière, la différence des courants des deux cellules prenant alors une certaine valeur dans un certain sens.
Si, par contre, la teneur en OaO est plus faible
que celle de l'étalon, l'indicateur virera au jaune et la
<EMI ID=53.1>
des courants des cellules prendra alors une certaine valeur en sens inverse du précédente
Dans la variante de la figure 3, on fait usage de deux indicateurs colorés différents, .contenus dans deux réci-
<EMI ID=54.1> <EMI ID=55.1>
<EMI ID=56.1>
une teinte verte de la thymol-sulfone-phtaléine (milieu neutre) et, au moyen de diaphragmes, on réglera les quantités de lumière tombant sur les cellules, pour que leur courant
<EMI ID=57.1>
sition des courants des cellules donnera un courant d'un certain sens et d'une certaine grandeur qui sera utilisé pour ouvrir en
<EMI ID=58.1>
Par contre, si la teneur en CaO est trop faible, le mélange
<EMI ID=59.1>
coloration claire (transparente) de sorte que la cellule 21
<EMI ID=60.1>
Cette variante peut permettre de marcher sans filtres devant les cellules ou encore d'améliorer, par le choix des indicateurs, la précision de l'appareil en donnant une allure plus abrupte par exemple, à la courbe de réponse de chaque ensemble cellule-cuve-filtre.
On peut aussi réaliser l'appareil de manière qu'il permette de maintenir la teneur d'un liquide en un corps quelconque entre deux limites déterminées. On débite dans lea
<EMI ID=61.1>
indicateur coloré et des quantités de liqueur titrée respectivement proportionnelles aux quantités � et b qui sont respecti-
<EMI ID=62.1> L'appareil fonctionne de la même façon que celui
<EMI ID=63.1>
seul indicateur coloré débité en quantités sensiblement égales dans les cuves d'examen.
La figure 6 représente une réalisation perfectionnée de l'appareil de la figure 1, les mêmes organes étant désignés par les mêmes chiffres de référence*
La cuve à niveau constant 7, qui débite la liqueur
<EMI ID=64.1>
par les deux récipients fermés 8 et 6a, ceci afin de permettre la rechargea de l'un de ces récipients pendant que l'autre se vide et, par conséquent, le fonctionnement continu de l'appareil,
<EMI ID=65.1>
de grand volume muni d'une entrée d'air 43 avec dispositif de . lavage 44, ceci afin d'éviter que l'air remplaçant, dans le <EMI ID=66.1>
liquide, s'il contient des corps nuisibles.
Un robinet à quatre voies 45 permet de mettre en
<EMI ID=67.1>
46a avec boulea 47, 47a qui permettent l'entrée d'air de remplacement dans le récipient en cours de vidange 6 ou 6a.
Cet air parvient dans la cuve fermée 7 par le tube 48. avec
<EMI ID=68.1>
viennent affleurer le niveau du liquide dans cette cuve et
ces tubes sont prolongés suffisamment au-dessus du niveau le plus élevé du liquide dans l'appareil, pour éviter le passage de liquide par ces tubes dans la cuve 7 au cours du remplissage
<EMI ID=69.1>
munis de contacts commandés par des flotteurs ou par des interrupteurs à mercure signalant que le récipient correspondant est vide et qu'il est nécessaire de faire tourner le robinet
<EMI ID=70.1>
par un relais la rotation du robinet, le remplissage et la mise en circuit des récipients 6 et 6a étant ainsi automatiques.
Les ajutages 4 et 8 débouchant dans la cuve de mélange 6 débitent, l'un la liqueur à contrôler provenant de la cuve à niveau constant 2 et l'autre la. liqueur titrée
<EMI ID=71.1>
<EMI ID=72.1>
éventuels qui pourraient se former dans lesdits .ajutages. Ceux-ci ont des calibrages égaux déterminés par la grandeur du débit de liqueur à contrôler et choisis de telle sorte que ces ajutages soient trop grands pour le débit nécessaire de ligueur titrée, ledit débit étant alors réglé en étranglant le robinet
<EMI ID=73.1>
l'un de l'autre,
Les dispositifs particuliers qui viennent d'être décrits en regard de la figure 6 peuvent, bien entendu, être appliqués à n'importe lequel des modes de réalisation de l'invention, La figure 7 montre très schématiquement une installation de carbonatation discontinue pour sucrerie utilisant l'appareil objet de l'invention. Les jus chaulés arrivent par <EMI ID=74.1>
toute la durée de l'opération de carbonatation. Le liquide
<EMI ID=75.1> particules solides de grandes dimensions, puis un séparateur centrifuge 59 qui sépare le.carbonate de chaux du jux prélevé
<EMI ID=76.1>
conforme à l'un ou à l'audre des modes de réalisation précédemment décrits, par exemples à celui de la figure 1.
Les différentes liqueurs ayant circulé dans le régulateur sont évacués aux résidus par le tube 61* Les courants issus des deux cellules photo-électriques du régulateur sont
<EMI ID=77.1>
<EMI ID=78.1>
fraction de ce jus (quelques litres par heure) entre alors en
<EMI ID=79.1>
l'amplificateur 64 et mettre ainsi le régulateur en action,
dès que le liquide prélevé circule*
Comme on est au début de l'opération, la teneur en OaO est beaucoup trop élevée. Le courant des cellules, amplifié par l'amplificateur 64, actionne le relais du robinet 54, et
ce robinet, ouvert en grand, admet le COQ dans la chaudière.
<EMI ID=80.1>
chargée, par exemple* au moyen d'un relais commandé par un interrupteur à flotteur disposé dans la chaudière. La teneur en chaux diminue rapidement. Le courant résultant des cellules
<EMI ID=81.1>
peu à peu ce robinet pour réduira progressivement l'admission de 00<2> jusqu'à ce que la teneur en chaux, pour laquelle le régulateur a été préalablement réglé, soit atteinte dans la chaudière. A ce moment, le courant résultant des cellules est nul, le relais.du robinet 54 revient au repos et ferme ce