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APPAREIL PORTATIF POUR LA DETERMINATION DU POURCENTAGE D ANHYDRIDE
CARBONIQUE (C02) CONTENU DANS LES PRODUITS DE' COMBUSTION.
Pour déterminer le pourcentage de l'anhydride carbonique con- tenu dans les produits résultant de la combustion, il existe deux méthodes, celle à pression constante et celle à volume constant. Dans la première, à pression constante, un récipient de 100 ce. contient le gaz à analyser, à la pression atmosphérique; l'anhydride carbonique est ensuite absorbé à l'aide d'une solution de potasse; après absorption le volume restant est mesuré également à la pression atmosphérique. La diminution de volume in- dique directement le pourcentage de CO2. Le principe de la pression con- stante conduit à l'appareil d'Orsat.
Au lieu d'opérer à pression constante et volume variable, on peut aussi opérer à volume constant et pression variable. Dans ce procédé un récipient d'un volume invariable contient le gaz à analyser ; met l'échantillon en observation; on mesure la pression initiale; celle-ci est d'habitude la pression atmosphérique; ensuite on absorbe le CO2 à l'aide d'un absorbant,le récipient étant hermétiquement fermé; l'absorption du CO2 provoque une réduction de pression à l'intérieur du récipient, qui permet la détermination du pourcentage du CO2.
Les figures 1 et 2 indiquent schématiquement la manière d'in- troduire une solution de potasse dans le récipient 1, dans le procédé à volume constant et pression variable. Dans la figure 1, la potasse est introduite à l'aide d'une pompe 2 ; avoir rempli la pompe jusqu'à la position a du piston, on ouvre le robinet 3 et déplace le piston de la position a à position b; on ferme ensuite le robinet. Le récipient est alors relié à un manomètre à vidè grâce au robinet 4.
La figure 2 montre la méthode d'introduire la potasse à l'aide
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d'une pipette 5 d'une contenance déterminée entre les marques a et b. L'in- troduction de la potasse se fait ici par gravité; après avoir rempli la pi- pette jusqu'en a, on ouvre le robinet 3, le contenu de la pipette se vide dans le récipient 1; quand le liquide atteint le niveau h on ferme le robi- net 3.
Les deux procédés de la pompe et de la pipette souffrent du mê- me inconvénient; l'introduction de la solution absorbante provoque une ré- duction de la dépression résultant de l'absorption. Prenons par exemple un récipient 1 de 100 ce. dans lequel se trouve un gaz contenant 10% de CO2.
Si'ce CO2 pouvait être absorbé sans aucun réactif l'absorption provoquerait une réduction de 10% de la pression initiale; si, toutefois on admet qu'il est nécessaire d'introduire un volume de 10 ce. de solution absorbante pour réaliser cette absorption, la réduction résultante de pression sera nulle.
On constate donc que l'introduction du liquide par n'importe lequel de ces deux procédés réduit l'exactitude du système. Un autre désavantage des pro- cédés décrits est le suivant; pour que deux analyses consécutives faites avec le même gaz donnent le même résultat, il est nécessaire que le volume du liquide absorbant introduit dans le récipient d'absorption soit dans les deux cas le même. Si, par exemple, on introduit dans la seconde analyse'un plus grand volume de potasse que dans la première, la réduction de pression lors de la seconde analyse sera plus faible que lors de la première, ce qui conduirait à la conclusion erronnée que le pourcentage de CO2 dans la secon- de analyse serait plus faible que dans la première.
L'introduction de la même quantité d'absorbant n'est pas d'une réalisation simple dans la pratique. Dans le cas de la pompe il est néces- saire d'arrêter le piston exactement dans la position b, ce qui exige un habile opérateur; dans le cas de la pipette le passage du liquide à la hau- teur du repère b est rapide, ce qui exige également de la dextérité pour fermer le robinet 3 au moment PRéCIS.
La présente invention élimine les inconvénients cités; le prin- cipe adopté pour l'introduction de la potasse est indiqué schématiquement dans la figure 3.
Dans cette figure, 6 est un récipient contenant l'absorbant qui peut communiquer à l'aide des robinets 7 et 3 avec le récipient d'absorption 1.
En plaçant ce dernier dans une position verticale, comme dans la figure., et en ouvrant les deux robinets, le liquide contenu dans 6 passera à travers 3 dans 1 et sera remplacé par du gaz provenant de 1 qui passera par 7. Il en résultera donc que le volume occupé par le gaz contenu en 1 ne sera pas altéré par l'introduction de l'absorbant. La réduction de pression résul- tant de l'absorption du CO2 sera la même que dans le cas théorique de l'ab- sorption sans aucun absorbant..
Ce système fait aussi disparaître la nécessité d'un dosage exact du volume de liquide contenu dans le récipient 6. En effet, admettons que ce dernier soit seulement rempli aux trois quarts, au lieu de l'être complè- tement, ce qui constitue une hypothèse fortement exagérée; le quatrième quart contiendra de l'air et constituera un espace nuisible. Si on calcule l'erreur due à cet espace nuisible en introduisant les volumes de 6 et 1 re- commandés par la pratique, on trouvera que cette erreur est insignifiante et peut être négligée. En effet, en admettant 20 cm3. pour 6 et 500 cm3 pour 1, on verra que cet espace nuisible augmentera le volume de 1, de 500 cm3 avant absorption à 505 cm3; après absorption, d'où résulte une er- reur de 1%.
Cette erreur sera inférieure à 1% dans la pratique étant donné que l'espace nuisible en 6 n'atteindra jamais un quart du volume de 6.
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Les autres figures représentent :
La fig. 4 - une section longitudinale du récipient 1 et des ro- binets 4 et 8, ces derniers avec leurs clefs dans une position permettant l'aspiration du gaz à travers le récipient 1. L'axe central des robinets coincide avec celui de, 1. La partie extérieure du robinet '8 a les deux tuyaux 9 et 10 et la gorge 11 situés dans le même plan axial ; se trouve également dans le plan A-B de la figure 9,9 dans le plan C-D et 11 dans le plan E-F. La gorge 11 débouche dans le récipient 1.
La figure 5, une autre section longitudinale, à 90 de celle de la figure 4, avec la clef du robinet 8 dans la position permettant le passage du liquide absorbant de la clef de 8 dans le récipient 1.
La figure 6, une vue du corps du robinet 8, montrant en plan les tuyaux 9,10 et 12 des figures 4 et 5.
La figure 7, une section longitudinale du robinet 8 avec la clef dans une position correspondant à son remplissage avec du liquide ab- sorbant.
La figure 8, une section longitudinale du robinet 8, avec la clef dans une position correspondant à la fermeture de tous les trous de la clef et des tuyaux 9,10 et 12.
La figure 9, une section longitudinale de la clef du robinet 8.
La figure 10, une section transversale de la clef, faite sui- vant le plan A-B de la figure 9.
La'figure 11,.section transversale de la clef, faite suivant le plan C-D de la figure 9.
La figure 12, section transversale de la clef, faite suivant le plan E-F de la figure 9.
La figure 13, la division en deux parties de la section trans- versale du récipient 1 à l'aide d'une lame de séparation 13.
La figure 14, la division en 3 parties de la section transver- sale du récipient 1 à l'aide de 3 lames radiales à 120 l'une par rapport à l'autre.
Les figures 15 à 19 représentent un autre mode de construction de l'appareil d'absorption.
La figure 15, représente l'appareil en élévation.
La figure 16, représente l'appareil vu. de côté .
La figure 17, représente l'appareil en plan.
La figure 18, représente l'appareil en élévation comme dans la figure 15, mais avec les clefs des deux robinets dans la seconde position qu'elles peuvent occuper.
La figure 19, représente à une plus large échelle la clef de tous les robinets.
Les figures 20 à 23, représentent un troisième mode de construc- tion de l'appareil d'absorption.
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La figure 20, représente l'appareil en élévation et section lon- gitudinale, avec axe longitudinal horizontal, avec le robinet 28 fermé et tourné vers le bas et avec les tuyaux 29 et 30 tournés vers le haut, et per- mettant ainsi le remplissage de 6 avec du liquide absorbant.
La figure 21, représente une section transversale suivant le plan de la figure 20.
La figure 22, représente l'appareil en plan et section longitu- dinale..
La figure 23, représente l'appareil dans la même position hori- zontale que la figure 20, avec le robinet 28 ouvert, permettant de vider l'absorbant du récipient 6 dans le récipient 1, où a lieu l'absorption du CO2.
La réalisation pratique du principe représenté par la figure 3 est visible sur la figure 4, où 1 est le récipient d'absorption contenant le gaz à analyser. Ce récipient est fermé à ses deux extrémités par des robinets. Le robinet 4 est un simple robinet, ouvrant ou fermant la commu- nieation de l'intérieur de 1 avec l'extérieur, qui est représenté par le tuyau 14. Le robinet 8 sert simultanément de robinet et de récipient pour l'absorbant; sa clef est creuse et constitue le récipient 6 de la figure 3.
Cette clef peut occuper 4 positions relativement au corps du robinet. Afin d'obtenir ces positions le bouchon est successivement tourné de 90 dans la direction du mouvement des aiguilles'd'une montre.
La première position, représentée sur la figure 7, permet le remplissage de la clef avec du liquide absorbant. Dans cette position le trou 15 de la clef représenté sur la figure 11 coïncide avec le tuyau 9, et le trou 16 de la figure 10 coincide avec le tuyau 10. Si1'axe du ro- binet est placé horizontalement avec le tuyau 9 dirigé vers le bas et le tuyau 10 dirigé vers le haut, et si le tuyau 9 est relié à un récipient contenant du liquide absorbant, en charge sur le robinet, le liquide en- trera dans la clef et l'air contenu-s'échappera par le tuyau 10 jusqu'à ce que le bouchon soit rempli du liquide. A ce moment le liquide s'échap- pera par le tuyau 10 qui servira de trop-plein.
La clef est alors tournée de 90 dans le sens du mouvement des aiguilles d'une montre, et la deuxième position est ainsi obtenue, re- présentée sur la figure 4. Dans cette position le liquide contenu dans la clef ne peut pas s'échapper étant donné que tous les trous de la clef com- muniquant avec l'intérieur rempli de liquide sont fermés. Cependant, le trou 17 coïncidera avec le tuyau 9; ce trou permet une communication direc- te du tuyau 9 avec l'intérieur du récipient 1. Donc, dans cette deuxième position, le gaz pourra être aspiré dans le récipient 1. A cette fin, le robinet 4 situé à l'autre extrémité du récipient 1, est ouvert; le tuyau 14 est relié à la prise de gaz et le tuyau 9 à une pompe aspirante; à l'aide de cette dernière un certain volume de gaz passe à travers le récipient 1.
Après quoi le robinet 4 est fermé et la pression du gaz dans le récipient 1 est équilibrée avec la pression atmosphérique.
Ceci étant fait, on tourne la clef de 90 dans le sens du mou- vement des aiguilles d'une montre et une troisième position est ainsi ob- tenue, représentée sur la figure 8.
Dans cette position tous les trous de la cief du robinet sont fermés, et comme le robinet 4 est aussi fermé, le gaz contenu dans le ré- cipient 1 est complètement isolé; le tuyau 14 est alors déconnecté de la prise de gaz ainsi que le tuyau 9 de la pompe. Le récipient 1 avec ses deux robinets fermés pourra alors être transporté à l'endroit où l'analyse sera effectuée ou pourra être emmagasiné jusqu'au .moment où cette analyse sera requise.
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Pour faire l'analyse, le bouchon du robinet 8 est encore tourné de 90 dans le sens du mouvement des aiguilles d'une montre et on obtient ainsi une quatrième position, représentée sur la figure 5. Dans celle-ci l'intérieur de la clef du robinet 8 est en communication avec l'intérieur du récipient 1, parce que le trou 18 est en face de la gorge 11 et le trou 16 en face du trou 19 qui communique par le tube 12 avec l'intérieur du récipient 1. @
Le récipient 1 est alors placé dans une position verticale avec le robinet 8 en dessus. Le contenu de la clef pourra alors s'écouler dans le récipient 1. Pour vider complètement la clef il faudra donner ensui- te au récipient 1 l'inclinaison nécessaire.
L'absorption se réalise en im- primant au récipient 1 les mouvements nécessaires afin d'humecter complè- tement les parois intérieures du récipient avec l'absorbant. Toutefois, l'expérience a démontré que l'absorption n'est complète que lorsque le ré- cipient est d'un petit diamètre. Pour que le volume du récipient 1 soit suffisant il serait par conséquent nécessaire que le récipient 1 soit d'une grande longueur, ce qui n'est pas pratique. Avec un récipient dont les di- mensions permettent une manoeuvre facile il sera nécessaire d'augmenter ar- tificiellement la surface de contact à l'intérieur.
A cette fin et partant du principe que le récipient est cylindrique comme sur la figure 4, une pla- que rectangulaire, mince, de verre ou métal inattaquable par la potasse se- ra placée à l'intérieur du récipient 1, la longueur étant à peu près la même que celle du récipient et la largeur celle du diamètre intérieur. Cet- te plaque divise transversalement 1 en deux sections, comme le montre la figure 13. Pendant les mouvements imprimés à 1 pour réaliser l'absorption, la plaque 13 est humectée par l'absorbant ce qui facilite l'absorption,du CO2 au voisinage de l'axe du récipient 1.
Au lieu d'une seule lame, 3 ou davantage peuvent être employées.
Dans le cas de 3 lames, figure 14, chaque lame doit avoir une largeur égale au rayon intérieur de 1,-les lames seront placées à 120 l'une par rapport à l'autre, et se toucheront sur l'axe de 1. Afin de les mainte- nir dans cette position elles seront soudées ensemble au long de cet axe.
Avec 3 lames le récipient 1 sera divisé transverslament en 3 parties.
L'absorption étant terminée, le tuyau 14 est relié à un mano- mètre à vide non représenté et le robinet 4 est ouvert. Le vide existant dans le récipient 1 déplacera l'aiguille du manomètre. Un calcul simple, basé sur la lecture de la dépression permettra alors de déterminer le pour- centage de CO2 du gaz analysé, ou bien le manomètre à vide pourra être étalonné pour la lecture directe de ce pourcentage.
Si plusieurs déterminations doivent être exécutées à la fois, chacun des récipients d'absorption sera successivement relié au manomètre; un seul manomètre suffit pour un nombre quelconque de tubes d'absorption.
Dans le mode de construction représenté par les figures 15 à 19, les récipients 6 et 1 de la figure 3 ont leurs axes à angle droit l'un de l'autre. Le récipient 6 est encastré transversalement dans le récipient 1; à l'intersection de 6 et 1, 1 est hermétiquement soudé à 6.
1 contient une plaque 13 déjà décrite.
6 est fermé à chaque extrémité par un robinet 20 et 21.
Chacun de ceux-ci peut mettre 6 en communication avec 1 au moyen des tuyaux 22 et 23 et avec l'extérieur par les trous 24 et 25. Les robinets 20 et 21 sont donc à double voie, les robinets 26 et 27 sontà voie unique.
Pour une question de simplification, les 4 robinets 20, 21, 26
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et 27 ont les mêmes dimensions et les mêmes clefs. Ces clefs (figure 19) ont un trou axial a et un trou radial b, ce dernier en communication avec a.
L'avantage de ce nouveau mode de construction réside dans le fait qu'il est possible de charger le récipient 1 avec le gaz à analyser sans avoir au préalable à charger l'absorbant le récipient 6. On peut ainsi transporter le gaz à l'endroit où il sera analysé sans danger de répandre du liquide absorbant hors de l'appareil. Pour charger l'appareil on place les clefs des robinets 20 et 21 dans la position qui met 6 en communication avec l'extérieur au moyen des tuyaux 24 et 25 (figure 18); on place ensuite l'appareil dans une position telle que l'axe de 6 soit vertical, 24 en des- sus et 25 en dessous ; tuyau 25 est relié à un récipient en charge conte- nant l'absorbant; le récipient 6 se remplit de liquide et l'air contenu dans 6 s'échappe par 24. Dès que 6 est rempli, on ferme les robinets 20 et 21.
Pour analyser le gaz, 6 est mis en communication avec 1 en plaçant le trou radial des robinets 20 et 21 en face des tuyaux 22 et 23 et inclinant le système dans la position appropriée pour que le contenu de 6 s'écoule à l'intérieur de 1. Le reste des opérations a déjà été décrit.
Le dispositif déjà décrit du robinet à quatre positions permet également de transporter le gaz à analyser, sans avoir à remplir préalable- ment la clef creuse d'absorbant. Pour charger 1 de gaz, le robinet est mis dans la deuxième position; pour transporter le gaz contenu dans 1, le ro- binet est mis dans la troisième position ; remplir la clef d'absorbant il sera nécessaire de retourner à la première position.
On se rend compte que le'changement de l'appareil avec du gaz, sans le charger au préalable avec de l'absorbant, conduit à des opérations plus compliquées de la clef; inversement, si on établit les trous de la clef de façon à ce que l'appareil soit-tout d'abord chargé de gaz et ensuite d'absorbant en tournant chaque fois la clef de 90 dans le sens du mouvement des aiguilles d'une montre, alors la séquence n 2 décrite ci-dessous exigera une opération plus com- pliquée du robinet.
Le procédé représenté par les figures 15 à 19 permet de réali- ser une ou l'autre des deux séquences ci-dessous avec la même simplicité, ce qui élimine les possibilités d'erreur. Ces séquences sont : Séquence 1 : 1. Remplissage du récipient 6 avec l'absorbant.
2. Remplissage du récipient d'absorption 1 avec le gaz à être analysé.
3. Analyse, c'est-à-dire absorption du CO2 par l'absorbant.
Séquence II:1. Remplissage du récipient d'absorption 1 avec le gaz à être analysé.
2. Remplissage du récipient 6 avec l'absorbant.
3. Absorption du CO2 par l'absorbant.
Dans le mode de construction représenté dans les figures 20 à 23, les deux robinets à double voie 20 et 21 représentés sur les dessins 15 à 18 sont remplacés par un seul robinet 28 à voie simple, ayant deux trous . parallèles 31 et 32, le trou 31 se trouvant à la hauteur du tuyau 33 qui dé- bouche à la partie supérieure du récipient 6, et le trou 32 permettant de mettre le récipient 6 en communication directe avec la partie inférieure du récipient 1. Afin de remplir le récipient 6 avec l'absorbant il existe dans la partie supérieure de ce même récipient, deux tubes 29 et 30 qui peuvent être hermétiquement fermés par des capsules,,en caoutchouc 34 et 35.
Dans la position de la figure 20, le robinet 28 est fermé. Après avoir retiré les capsules 34 et 35 des tubes 29 et 30, le récipient 6 est rempli en introduisant le tuyau 36 à l'intérieur de 30; 36 est relié à un récipient 37 contenant l'absorbant, en charge sur l'appareil. Une pince 38
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permet d'interrompre l'écoulement du liquide en écrasant le tuyau en caout- chouc qui relie le tuyau 36 au récipient 37. En ouvrant la communication entre 37 et 36 le liquide remplira le récipient 6 et l'air s'échappera par 29. Quand le récipient 6 est plein, on retire le tuyau 36 du tuyau 30 et on place les capsules 34 et 35 sur les tuyaux 29 et 30, isolant ainsi le récipient 6 de l'extérieur.
Pour réaliser l'absorption du CO2 on ouvre le robinet 28, l'ap- pareil étant avec l'axe de 1 en position horizontale et le robinet 28 tour- né vers le bas (voir figure 23). Comme le trou 31 est situé au dessus du trou 32, le gaz contenu dans le récipient 1 passera à travers le trou 31 et le tuyau 33 et atteindra la partie supérieure du récipient 6, et en mê- me temps, le liquide contenu dans ce dernier s'écoulera à travers 32 dans le récipient 1. Le reste des opérations est identique à celles déjà décri- tes.
Théoriquement, on pourrait se passer du tuyau 33 en augmentant la longueur du robinet 28, de façon à obtenir une distance verticale entre les trous 31 et 32 égale à la hauteur du récipient 6 ;-cette n'est toutefois pas pratique.
@ La forme de construction qui vient d'être décrite permet la construction de l'appareil en acier ou en métal résistant à l'absorbant, éliminant ainsi les risques de casse toujours présents avec les instruments en verre
Il est bien entendu que les formes d'exécution décrites et re- présentées par les dessins annexés ne constituent qu'un exemple d'exécution pratique de l'invention qui pourra être réalisée à l'aide d'autres moyens sans abandonner les principes inhérents à l'invention qui ont été décrits.
@
REVENDICATIONS.
1. Appareil portatif pour la détermination du pourcentage d'anhydride carbonique (002) contenu dans les produits de la combustion, dans lequel l'anhydride carbonique est absorbé par une solution absorbante basé sur le principe de volume constant et pression variable, caractérisé essentiellement par l'emploi de deux récipientsun pour le gaz à analyser, et l'autre pour la solution absorbante,qui sont chargés indépendamment l'un de l'autre,l'un avec du gaz et l'autre avec de l'absorbant, sans que le chargement de l'un des récipients ait aucune répercussion sur l'autre réaipient et son contenu, et dans lequel,au moment de l'absorption, les deux récipients sont mis en communication, de façon à réaliser, sans communication avec l'extérieur, l'écoulement de la solution absorbante de son récipient dans celui contenant le gaz à être analysé et qui est relié,
après absorption, à un manomètre à vide dont la lecture permet la détermination du pourcenta- ge du CO2 du gaz en question.