FR2563006A1 - Dispositif et procede pour echantillonner des particules de grandeur au-dessous du micron - Google Patents

Abstract

LE DISPOSITIF DE LA PRESENTE INVENTION POUR RECUEILLIR ET ECHANTILLONNER DES PARTICULES DE GRANDEUR AU-DESSOUS DU MICRON COMPREND UNE CHAMBRE RECEPTRICE, CONSTITUEE PAR UNE PAROI SUPERIEURE AMOVIBLE 3, UNE PAROI INFERIEURE 36 ET UNE PAROI LATERALE 4, DANS LAQUELLE EST INTRODUIT DE L'AIR FILTRE AU MOYEN D'UN FILTRE 2 CONTENU DANS UNE TETE D'ECHANTILLONNAGE 1 PLACEE AU-DESSUS DE LA PAROI SUPERIEURE 3. L'AIR EST REFROIDI DANS LA CHAMBRE AU MOYEN D'UN TUBE D'ENTREE D'AZOTE LIQUIDE 47, D'UN SERPENTIN INTERIEUR 7, D'UN SERPENTIN EXTERIEUR 6 ET D'UN TUBE DE SORTIE D'AZOTE GAZEUX 46 APRES AVOIR ETE REFLECHI PAR DES CHICANES 13, 13-18, 8, LA GLACE AINSI FORMEE CONTENANT LES PARTICULES DE GRANDEUR AU-DESSOUS DU MICRON. PAR LIQUEFACTION DE LA GLACE ON ANALYSE ENSUITE LES PARTICULES PIEGEES. APPLICATION A LA POLLUTION ATMOSPHERIQUE.

Description

L'invention concerne un dispositif pour recueillir des

particules et un procédé pour échantillonner des particules de dia-

mètre inférieur au micron qui sont en suspension dans l'air.

L'invention peut être adaptée pour une utilisation comme dispositif de détection de pollution, en tant qu'outil expérimental pour analyser les particules qui n'ont pas été mesurées jusqu'ici avec précision, et pour mesurer scientifiquement l'atmosphère en

vue de déterminer les types et les grandeurs des particules conte-

nues dans l'échappement des engins à réaction et les fusées.

Cn sait bien utiliser des filtres pour extraire des parti-

cules d'un diamètre supérieur à un micron d'échantillons de gaz à

tester. Les filtres à fitre de verre et les filtres HEPA généra-

lement utilisés arrêtent effectivement les particules en suspension

dans l'air ayant des diamètres supérieurs ou égaux au diamètre in-

férieur à 0,3 micron des particules en suspension dans l'air à recueillir, car ces particules présentent un mouvement brownien et

se comportent plus comme des gaz que comme des particules.

Beaucoup d'essais ont été faits pour échantillonner une matière particulaire contenue dans l'air en tant que particules en suspension dans l'air. C'est spécialement vrai quand on souhaite faire des mesures de la pollution de l'air due à des émissions de cheminées, à des émissions d'automobiles, à l'échappement d'engins

à réaction, à la dispersion dans l'atmosphère de produits de con-

tamination à partir d'une source de contamination, et à tous les autres gaz qui présentent un intérêt pour le chercheur. L'article,

intitulé Air Samplinq Instruments For Evaluation Of Atmosphere Con-

ieme taminants, 5eme édition 1978, paru,dans "American Conference of Governmental Industrial Hygienists", pp. A-5 à A-9, définit divers

procédés d'échantillonnage de gaz et de vapeurs. Un procédé typi-

que qui est généralement utilisé est l'absorption. Dans ce procédé,

on fait barboter un échantillon de gaz dans un liquide absorbant.

On l'appelle quelquefois un lavage de gaz. Un autre type mentionné

dans l'article est la condensation ou la congélation. Celui-ci im-

plique un piège immergé dans un bain à basse température tel que la glace carbonique et l'acétone ou l'azote liquide. On fait passer l'échantillon de gaz dans le piège et de l'humidité et d'autres types de produits de contamination sont recueillis par congélation ou par liquéfaction. Il est possible d'utiliser une combinaison de procédés avec ce traitement servant à recueillir une substance spécifique. Les substances ainsi recueillies peuvent être analysées au moyen d'un chromatographe en phase gazeuse ou d'un spectromètre de masse. Cependant, cet article n'enseigne ni

ne propose un procédé spécifique pour obtenir des grandeurs spéci-

fiques de particules, en particulier des particules de diamètre

au-dessous du micron ayant un diamètre inférieur ou égal à 0,3 mi-

cron. De plus, bien que l'article ci-dessus propose l'utilisation d'un piège, aucun dispositif spécifique n'est proposé et aucun

procédé particulier pour obtenir des particules de grandeur au-

dessous du micron n'est enseigné.

L'utilisation de filtres Nuclepore recouverts-de-métal

est expliquée dans une certaine mesure dans l'article de W.Hollan-

der, J. Schormann, W. Stober, F.J. Monig, et N. Schwarzer, intitu-

lé "Sensitive Integrated and Time-Resolved Aerosol Measurement by

Means of Light-Transmission Changes of Metal-Coated Nuclepore Fil-

ters (Filter-Fotometer)", Environ.Sci.& Technol, 1981, 15(4), pp.

471-473. Cet article est cité à titre de référence. Différents ty-

pes de filtres Nuclepore sont expliqués, et la théorie de leur fonctionnement est définie. Ces filtres sont utiles pour mesurer

des substances particulaires de pollution de l'air. Un type de me-

sure implique la variation de la transmission de la lumière dans

les filtres due aux particules d'aérosol déposées à l'intérieur.

I1 n'apparaît pas qu'il y ait une proposition pour comprimer le filtre Nuclepore et pour le soumettre à un autre traitement de

manière à ce qu'àn puisse analyser les particules de diamètre au-

dessous du micron piégées à l'intérieur, ni une proposition pour y faire passer de l'eau chargée de particules pour en extraire les

particules de diamètre au-dessous du micron.

Divers types de dispositifs d'échantillonnage et de mesure

de particules sont expliqués dans l'article de W.E.Farthing,inti-

tulé "Particle Sampling and Measurement", paru dans Environ.Sci.

& Technol., 1982, 16(4),pp. 237a-244A. Dans cet article, on indique

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un dispositif particulier pour obtenir un échantillon de gaz et pour analyser celui-ci. Divers types d'applications des dispositifs

d'échantillonnage de particules sont expliqués dans l'article ci-

dessus. Divers procédés d'échantillonnage sont expliqués, y compris les procédés d'échantillonnage inerties non expliqués jusqu'ici. Des procédés optiques sont également expliqués, et d'autres types de dispositifs de détection de particules sont mis en évidence sans étude détaillée. Néanmoins, l'article indentifié ci-dessus n'indique pas de dispositif de type spécifique utilisé pour obtenir

des particules de diamètre au-dessous du micron. En outre, l'utili-

sation de membranes ou de filtres Nuclepore n'est expliquée que

d'une façon générale et sans référence à un procédé ou un disposi-

tif spécifique pour obtenir des particules de diamètre au-dessous

du micron.

Un type spécifique de procédé expérimental utilisant des

filtres à quartz est expliqué dans l'article de P. Solomon, M.Der-

rick, J.Moyers, et P.Hvde, intitulé "Performance Comparaison of Three Samplers of Suspended Airbone Particulate Matter", paru dans

Journal of the Air Pollution Control Assoc.,1982, 32(4),pp. 373-

375. Dans cet article, les filtres à quartz sont expliqués comme étant utilisés à la place des filtres à fibre de verre. Un débit

constant d'air ou de gaz est maintenu dans les filtres à quartz.

Les filtres utilisés sont alors testés pour déterminer la quantité de particules recueillies et pour déterminer les concentrations

des divers éléments ou substances chimiques qui constituent la mas-

se particulaire. Une solution d'éthanol est utilisée pour mouiller

les filtres de manière à extraire la matière particulaire recueil-

lie à l'intérieur. On peut alors utiliser la chromatographie ioni-

que pour déterminer la-composition exacte de la matière particu-

laire contenue dans la solution d'extraction. On peut également analyser les solutions extraites par spectroscopie à absorption

atomique à la flamme. Cependant, on n'enseigne ni ne propose l'uti-

lisation d'un autre type de dispositif pour obtenir les particules de diamètre au-dessous du micron qui ne parviennent généralement

pas à être recueillies au moyen de filtres à quartz ou à fibre.

De plus, on n'enseigne ni ne propose l'utilisation d'un filtre Nuclepore pour extraire une matière particulaire d'un gaz qui a

déjà traversé un filtre à quartz ou à fibre.

Un but de la présente invention est de fournir un disposi-

tif.perfectionné pour recueillir des particules permettant de re-

cueillir des particules en suspension dans l'air ayant des diamè- tres inférieurs à 0,3 micron, qui comprend une chambre réceptrice refroidie par de l'azote liquide, ce qui permet de mesurer avec précision la quantité de particules par poids en suspension dans l'air. Un autre but de la présente invention est de fournir un dispositif perfectionné pour recueillir des particules permettant de recueillir des particules en suspension dans l'air ayant des

diamètres inférieurs à 0,3 micron, qui comprend une chambre récep-

trice refroidie par de l'azote liquide, et une circulation d'air forcée, ce qui permet de recueillir avec précision les produits de pollution qu'on ne pouvait pas détecter dans l'air auparavant

et d'identifier les particules.

Un autre but de la présente invention est de fournir un dispositif perfectionné pour recueillir des particules permettant de recueillir des particules en suspension dans l'air ayant des

diamètres inférieurs à 0,3 micron, qui comprend une chambre récep-

trice refroidie par de l'azote liquide, et une circulation d'air forcée, l'air étant filtré à l'entrée de la chambre réceptrice, ce qui permet de détecter et d'identifier les particules ayant un diamètre au-dessous du micron qui traverseraient autrement les

filtres à air classiques.

Un autre but encore de la présente invention est de four-

nir un dispositif perfectionné pour recueillir des particules per-

mettant de recueillir des particules en suspension dans l'air

ayant des diamètres inférieurs à 0,3 micron,qui comprend une cham-

bre réceptrice refroidie par de l'azote liquide, et une circulation

d'air forcée, l'air étant filtré à l'entrée de la chambre réceptri-

ce, ce qui permet de mesurer avec précision la quantité de parti-

cules par poids en suspension dans l'air.

Un autre but-encore de la présente invention est de four-

nir un dispositif perfectionné pour recueillir des particules permettant de recueillir des particules en suspension dans l'air ayant des diamètres inférieurs à 0,3 micron et qui comprend une

chambre réceptrice refroidie par de l'azote liquide, et une circu-

lation d'air forcée, l'air étant filtré à l'entrée de la chambre réceptrice, de l'humidité et les particules de diamètre au-dessous du micron étant congelées dans la chambre réceptrice, la glace congelée ainsi que les particules piégées ayant la possibilité de

fondre, ce qui permet de mesurer avec précision la quantité de par-

ticules par poids en suspension dans l'air.

Un autre but encore de la présente invention est de fournir

un procédé perfectionné pour échantillonner des particules au-des-

sous du micron permettant de recueillir des particules en suspen-

sion dans l'air ayant des diamètres inférieurs à 0,3 micron et

qui comprend une chambre réceptrice refroidie par de l'azote liqui-

de, et une circulation d'air forcée, ce qui permet de mesurer avec précision la quantité de particules par poids en suspension dans l'air. Un autre but de la présente invention est de fournir un procédé perfectionné pour échantillonner des particules au-dessous du micron permettant de recueillir des particules en suspension

dans l'air ayant des diamètres inférieurs à 0,3 micron et qui com-

prend une chambre réceptrice refroidie par de l'azote liquide, et une circulation d'air forcée, l'air étant filtré à l'entrée de la chambre réceptrice, de l'humidité et des particules de diamètre au-dessous du micron étant congelées dans la chambre réceptrice, ce qui permet de détecter et d'identifier les particules ayant un diamètre au-dessous du micron qui traverseraient autrement les

filtres à air classiques.

Un autre but encore de la présente invention est de four-

nir un procédé perfectionné pour échantillonner des particules au-

dessous du micron permettant de recueillir des particules en sus-

pension dans l'air ayant des diamètres inférieurs à 0,3 micron et

qui comprend une chambre réceptrice refroidie par de l'azote li-

quide, et une circulation d'air forcée, l'air étant filtré à l'en-

trée de la chambre réceptrice, de l'humidité et des particules de diamètre au-dessous du micron étant congelées dans la chambre réceptrice, la glace congelée ainsi que les particules piégées

ayant la possibilité de fondre, le liquide fondu étant alors pas-

sé dans une membrane à pores capillaires pour piéger les particules audessous du micron, ce qui permet de recueillir avec précision les substances de pollution qu'on ne pouvait pas détecter dans

l'air auparavant et d'identifier les particules.

Un autre but encore de la présente invention est de fournir

un dispositif perfectionné pour échantillonner des particules au-

dessous du micron permettant de recueillir des particules en sus-

pension dans l'air ayant des diamètres inférieurs à 0,3 micron et

qui comprend une chambre réceptrice refroidie par de l'azote liqui-

de, et une circulation d'air forcée, l'air étant filtré à l'entrée

de la chambre réceptrice, de l'humidité et des particules de dia-

mètre au-dessous du micron étant congelées dans la chambre récep-

trice, ce qui permet de mesurer avec précision la quantité de par-

ticules par poids en suspension dans l'air.

Un autre but encore de la présente invention est de four-

nir un dispositif perfectionné; pour échantillonner des particules audessous du micron permettant de recueillir des particules en suspension dans l'air ayant des diamètres inférieurs à 0,3 micron et qui comprend une chambre réceptrice refroidie par de l'azote

liquide, une circulation d'air forcée, de l'humidité et des parti-

cules de diamètre au-dessous du micron étant congelées dans la chambre réceptrice, la glace congelée ainsi que les particules piégées ayant la possibilité de fondre, le liquide fondu étant alors passé dans une membrane à pores capillaires pour piéger les particules au-dessous du micron, ce qui permet de recueillir avec

précision les substances de pollution qu'on ne pouvait pas détec-

ter dans l'air auparavant et d'identifier les particules.

Le dispositif et le procédé perfectionnés pour échantillon-

ner des particules au-dessous du micron selon la présente inven-

tion comprennent une chambre réceptrice refroidie par des serpen-

tins hélicoidaux disposés à l'intérieur,dans lesquels passe de

l'azote liquide. Les particules d'un diamètre supérieur à 0,3 mi-

cron sont bloquées par un filtre à fibre de verre placé dans une entrée d'air de la chambre réceptrice. Comme les particules de

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grandeur au-dessous du micron ayant un diamètre inférieur à 0,3 micron se comportent plus comme des gaz que comme des particules en raison d'un mouvement brownien, la congélation des particules dans un réseau de glace est une manière efficace pour piéger les particules. On doit échantillonner un volume important d'air pour obtenir de bons résultats. Des chicanes prévues dans la chambre réceptrice réfléchissent l'air sur les serpentins et hors d'une sortie d'air, l'air étant entraîné par un ventilateur aspirant L'humidité congelée à partir de l'air est recueillie autour des serpentins, et la glace a alors la possibilité de fondre après échantillonnage d'une quantité d'air suffisante. Cette eau est alors envoyée à travers une membrane Nuclepore pour piéger les particules présentes dans le filtre. Le filtre est alors recouvert d'une feuille plastique en Mylar, ou d'une autre membrane Nuclepore,

pour empêcher que les particules s'échappent. Le filtre peut ensui-

te être encore traité, par exemple, par compression, par inciné-

ration, par analyse optique, ou par toute autre forme d'analyse voulue. Si l'on souhaite faire une analyse immédiate( pendant une journée de filtrage), en recouvrant simplement le filtre d'un autre filtre à membrane Nuclepore on maintient de manière satisfaisante les particules recueillies. On peut alors déterminer les quantités et la nature des particules piégées. Le dispositif est utile dans le domaine du contrôle de la pollution, ainsi que dans le domaine

de la recherche fondamentale sur l'atmosphère. Le dispositif fonc-

tionne avec n'importe quel type de gaz y compris l'air atmosphé-

rique.

D'autres caractéristiques et avantages de la présente in-

vention seront mis en évidence dans la description suivante, don-

née à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels:

Figure 1 représente une vue latérale en coupe d'un dispo-

sitif utilisé dans la présente invention;

Figure 2 est une vue d'en haut partiellement en coupe pri-

se le long de la ligne 2-2 de la Figure 1; Figure 3 est une vue partiellement en coupe prise le long de la ligne 3-3 de la Figure 1, et qui représente les serpentins

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et la plaque servant de chicane;

Figure 4 est une vue latéral en coupe d'un couplage tra-

versant la poche intérieure souple qui peut être bouché; Figure 5 est un schéma de principe représentant le passage d'eau dans une membrane Nuclepore; Figure 6 est un schéma de principe de la membrane Nuclepore

qui est recouverte à sa partie supérieure et à sa partie inférieu-

re par des feuilles de Mylar; et Figure 7 est une vue de la membrane Nuclepore comprimée

représentée en perspective.

La Figure 1 est une vue latérale en coupe du dispositif

en fonctionnement. De l'air est induit dans une tête d'échantillon-

nage - de grand volume.L'air induit est ensuite filtré au moyen d'un filtre à fibre de verre 2 remplissant la gorge de la tête

d'échantillonnage: de grand volume 1.

Le filtre à fibre de verre 2 peut être un filtre HEPA ou des filtres à fibre de verre classiques, qui sont généralement

réglés à au moins 99 % effectifs de réduction de l'émission de par-

ticules. Cependant, ce réglage est basé sur une efficacité de pié-

geage de particules ayant un diamètre supérieur ou égal à 0,3 mi-

cron. Ce sont les particules qui ont un diamètre inférieur à 0,3

micron qui traversent le filtre à fibre de verre 2.

L'air traversant le filtre à fibre de verre 2 est reçu

dans une chambre réceptrice limitée le long de la partie supérieu-

re par un couvercle de chambre réceptrice 3 amovible. Le couvercle de chambre réceptrice 3 est supporté en haut d'une paroi latérale

cylindrique de chambre réceptrice 4 qui comporte une paroi infé-

rieure de chambre réceptrice 36. Un revêtement de chambre récep-

trice souple 5 est contenu à l'intérieur de la chambre réceptrice.

Le couvercle de chambre réceptrice 3 est assujetti fixe-

ment à une tige de support de chicanesde réflexion 12. La tige de

support de chicanesde réflexion 12 supporte une chicane de réflex-

ion supérieure 13 ainsi qu'un ensemble de chicanes de réflexion 13-18. Les chicanes de réflexion 13-18 servent à réorienter un courant d'air pénétrant dans la chambre réceptrice. Une plaque de chicane 8 empêche l'air pénétrant dans la chambre réceptrice

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de sortir directement par un ventilateur aspirant 9. La plaque

de chicane 8 est connectée fixement au couvercle de chambre récep-

trice 3 en s'étendant latéralement de sorte que chaque bord laté-

ral de la plaque de chicane 8 est voisine, d'une partie de la paroi latérale cylindrique de chambre réceptrice 4.

Un espace est laissé entre le bord le plus bas de la pla-

que de chicane 8 et la paroi inférieure de chambre réceptrice 36.

Cette disposition permet à l'air pénétrant dans la chambre récep-

trice de couper les chicanes de réflexion 13-18 pour être réfléchi par celles-ci, l'air passant ensuite au-dessous de la plaque de chicane 8 et remontant le long de la paroi latérale cylindrique de

chambre réceptrice 4 jusqu'à ce qu'il pénètre dans un tuyau d'en-

trée d'air de ventilateur aspirant 10. Le tuyau d'entrée d'air de ventilateur aspirant 10 communique avec l'extrémité d'aspiration du ventilateur aspirant 9, qui assure l'évacuation de l'air par un

tuyau de sortie d'ais de ventilateur aspirant 11.

La chambre réceptrice comporte un revêtement de chambre réceptrice 5 souple qui est disposé à l'intérieur et qui est en contact avec la paroi latérale cylindrique de chambre réceptrice 4 et la paroi inférieure de chambre réceptrice 36. Le revêtement de

chambre réceptrice souple 5 peut être retiré de la chambre récep-

trice quand le couvercle de chambre réceptrice 3 a été enlevé ain-

si que la tige de support de chicanes de réflexion 12 et la plaque

de chicane 8.

La paroi latérale cylindrique de chambre réceptrice 4 comporte une paire d'orifices à l'intérieur pour y engager un tube

d'entrée d'azote liquide 47 et un tube de sortie d'azote gazeux 46.

Bien qu'on se soit référé à de l'azote liquide et gazeux, on notera

que le tube d'entrée d'azote liquide 47 et le tube de sortie d'azo-

te gazeux 46 peuvent transmettre de l'air ou d'autres fluides éga-

lement. Le tube d'entrée d'azote liquide 47 communique avec un serpentin de condensation intérieur 7, qui est incurvé suivant une

forme hélicoïdale de manière à ce qu'il transmette du liquide jus-

qu'en bas du serpentin intérieur hélicoïdal o ce serpentin inté-

rieur est connecté à un serpentin de condensation extérieur 6. Le serpentin de condensation extérieur 6 est hélicoidal également et s'étend jusqu'à la partie supérieure de la chambre réceptrice, o le serpentin de condensation extérieur 6 communique avec le

tube de sortie d'azote gazeux 46.

Le serpentin de condensation intérieur 7 et le serpentin de condensation extérieur 6 sont supportés séparément à l'intérieur de la chambre réceptrice et ne sont pas supportés par le couvercle de chambre réceptrice 3. On peut utiliser n'importe quel moyen de

support connu. Par exemple, on pourrait utiliser un support iso-

lant pour supporter le poids du serpentin de condensation extérieur 6 et du serpentin de condensation intérieur 7 au-dessus de la paroi inférieure de chambre réceptrice 36. Autrement, le serpentin

de condensation intérieur 7 et le serpentin de condensation exté-

rieur 6 peuvent être supportés par une action cantilever à partir du tube d'entrée d'azote liquide 47 et du tube de sortie d'azote gazeux 46. Dans une autre disposition encore, des cales de support extérieures pourraient traverser la paroi inférieure de chambre

réceptrice 36 ou la paroi latérale cylindrique de chambre récep-

trice 4 ou les deux. Ces cales pourraient alors être agencées pour supporter structuralement le poids du serpentin de condensation

intérieur 7 et du serpentin de condensation extérieur 6.

Le revêtement de chambre réceptrice souple 5 est représen-

té comme ne.s'étendant que jusqu'à la hauteur du tube d'entrée d'azote liquide 47. Cependant, le revêtement de chambre réceptrice souple 5 peut s'étendre au-dessus de la paroi latérale cylindrique de chambre réceptrice 4, à condition qu'une ouverture soit prévue

à des emplacements appropriés dans le revêtement de chambre récep-

trice souple 5 pour le tube de sortie d'azote gazeux 46, le tube

d'entrée d'azote liquide 47, et le ventilateur aspirant 9.

La tige de support de chicanes de réflexion 12 est connec-

tée fixement au couvercle de chambre réceptrice 3, bien que des trous soient présents dans le couvercle de chambre réceptrice 3 juste audessous du filtre à fibre de verre 2 de manière à ce qu'ils permettent le passage de l'air en provenant du filtre à fibre de verre 2 dans la chambre réceptrice par l'intermédiaire du couvercle de chambre réceptrice 3. Les trous formés dans le couvercle de chambre réceptrice 3 sont suffisamment grands pour que l'air y pénètre facilement, mais ils ne sont pas si grands qu'ils affaiblissent le couvercle de chambre réceptrice 3 d'une

manière importante jusqu'à un point tel qu'il ne puisse pas sup-

porter le poids de la tige de support de chicanes de réflexion 12, les chicanes de réflexion 13-18, et la plaque de chicane 8. La plaque de chicane 8 est suspendue verticalement au couvercle de

chambre réceptrice 3 dans le présent exemple de réalisation préfé-

ré. Néanmoins, on peut utiliser beaucoup d'autres dispositions de

support pour la plaque de chicane 8, y compris des cales de sup-

port reliant la partie la plus haute de la paroi latérale cylin-

drique de chambre réceptrice 4 à la plaque de chicane 8 dans une

disposition de support cantilever.

La chambre réceptrice doit être étanche à l'air, et, par

conséquent, les ouvertures formées dans la paroi latérale cylin-

drique de chambre réceptrice 4 pour le tube de sortie d'azote ga-

zeux 46, le tube d'entrée d'azote liquide 47, et le tuyau d'entrée d'air de ventilateur aspirant 10 comportent de préférence des joints d'étanchéité, un composé formant joint d'étanchéité, ou

l'équivalent pour empêcher l'entrée d'air non filtré dans la cham-

bre réceptrice. Ainsi, la paroi latérale cylindrique de chambre réceptrice 4 ou le couvercle de chambre réceptrice 3 ne comportent pas d'ouvertures permettant une entrée à n'importe quel endroit autres que celles prévues dans la tête d'échantillonnage de grand volume 1 et dans le filtre à fibre de verre 2. En particulier,

la base de la tête d'échantillonnage de grand volume 1 est complè-

tement hermétique par rapport au couvercle de chambre réceptrice 3,

de sorte que de l'air non filtré ne fuit pas dans la chambre ré-

ceptrice entre la tête d'échantillonnage de grand volume 1 et le

couvercle de chambre réceptrice 3.

Les parties décrites plus haut peuvent être constituées

* de tous les matériaux connus. Par exemple, la tête d'échantillon-

nage de grande volume 1, le couvercle de chambre réceptrice 3, la

paroi latérale cylindrique de chambre réceptrice 4, la paroi infé-

rieure de chambre réceptrice 36, ainsi que tous les serpentins et tous les tubes, et la plaque de chicane 8 peuvent être constitués d'acier, de fonte, de cuivre, d'un matériau céramique, d'une matière plastique,y compris les matières plastiques à base de cellulose, les vinyles modifiés, les résines vinyliques, les

copolymères de résines vinyliques, le polyéthylène, le polypropy-

lène, ou les résines de polyoléfine. Pour les tubes et les serpen-

tins, on utilise de préférence un matériau bon conducteur de la chaleur, par exemple, le cuivre, l'acier, le nickel, ou tout autre type de métal ou d'aljiages de métaux qui sont bons conducteurs de la chaleur. Néanmoins, on peut même utiliser les matériaux isolants pour les tubes et les serpentins, bien que ce ne soit pas le mode de réalisation préféré. Le couvercle de chambre réceptrice 3, la paroi latérale cylindrique de chambre réceptrice 4, et la paroi

inférieure de chambre réceptrice 36 sont constitués, dans un exem-

ple de réalisation préféré, de matériaux ayant des propriétés

d'isolants, par exemple, de matières plastiques, de bois, de maté-

riaux céramiques, ou de matériaux analogues. La plaque de chicane 8 peut être constituée de n'importe quel matériau puisqu'elle est complètement renfermée dans la chambre réceptrice et qu'elle sert simplement à réfléchir un courant d'air. Pareillement, le tuyau d'entrée d'air de ventilateur aspirant 10 peut être constitué de n'importe quel matériau, puisque tout air entrant en contact avec celui-ci est rapidementévacué par le ventilateur aspirant 9. La chicane de réflexion supérieure 13 et leschicanes de réflexion 13-18 sont de préférence circulaires et sont assujettis fixement à la tige de support de chicanes de réflexion 12 par soudage, par collage, par rivetage, par des joints à rainure et languette, ou

par un moyen analogue. Chacune de la chicane de réflexion supé-

rieure 13 et des chicanes de réflexion 13-18 sont de préférence circulaires et disposées en parallèle de manière à ce qu'elles

réfléchissent un courant d'air provenant de la tête d'échantillon-

nage de grande volume 1 vers l'extérieur et jusque sur le serpen-

tin de condensation intérieur 7 et le serpentin de condensation extérieur 6. Cependant, on peut utiliser tous les types de chicanes

de réflexion,y compris les plaques coniques, perforées, les pla-

ques cannelées, des formes coniques s'évasant vers l'extérieur dans la direction du courant d'air prévu, ou de toutes les autres formes connues pour empêcher que l'air occupe la partie centrale de la chambre réceptrice exclusivement. Bien que les chicanes de

réflexion soient représentées sur la Figure 1 comme étant paral-

lèles dans leur ensemble à la paroi inférieure de chambre récep-

trice 36, la chicane de réflexion supérieure 13 et les chicanes de réflexion 13-18 peuvent être fixées à la tige de support de

chicanes de réflexion 12 en faisant un angle différent de 90 de-

grés. Ainsi, on peut incliner chacune des chicanes de réflexion,

soit dans la même direction soit dans toutes les directions dif-

férentes. Chacune de ces dispositions est considérée- comme fai-

sant partie du cadre de la présente invention.

Bien qu'on ait représenté des tubes et des serpentins cir-

culaires, on peut utiliser des tubes de n'importe quelle section y compris des tubes dont la paroi intérieure est cannelée pour augmenter le transfert de la chaleur par convection, des tubes dont la paroi extérieure est cannelée pour augmenter le transfert de la chaleur par convection, des tubes de sections intérieure et extérieures ovales, des tubes de sections intérieure et extérieur

polygonales, ou tout autre type de conduit de fluide ayant n'impor-

te quelle forme géométrique connue de section extérieure ou de section intérieure pour le passage d'un fluide à transmettre. De

plus, bien qu'on utilise des serpentins hélicoidaux, on peut pré-

voir n'importe quel type de disposition de serpentin y compris des serpentins de forme carrée comportant des angles aigus, des serpentins de forme ovale, ou l'équivalent. En outre, à la place de la présente disposition de serpentin, on pourrait utiliser une disposition de type radiateur comportant un distributeur commun dans la partie supérieure et qui est connecté pour permettre la

circulation d'un liquide de refroidissement à l'intérieur de l'en-

semble de radiateur de manière à ce qu'il refroidisse les ailettes jointes. Ainsi, les tubes à ailettes sont également considérés comme faisant partie du cadre de la présente invention, bien que

ceux-ci ne soient pas inclus dans le présent exemple de réalisa-

tion préféré.

D'une manière semblable, bien qu'on ait représenté une chambre réceptrice cylindrique, il est évident qu'on peut utiliser n'importe quelle forme de récipient. D'une manière semblable, le 1L

couvercle de chambre réceptrice 3 et la paroi inférieure de cham-

bre réceptrice 36 n'ont pas besoin d'être plats, et ils peuvent avoir n'importe quelle forme tant qu'ils sont étanches à l'air

avec les parois latérales. Néanmoins, dans l'exemple de réalisa-

tion préféré, la chambre réceptrice est généralement un récipient cylindrique pour des raisons d'économie de matériaux ainsi que

d'économie de fabrication et de facilité d'utilisation.

La Figure 2 est une vue d'en haut en coupe prise le long de la ligne 2-2 de la Figure 1. La paroi supérieure cylindrique

de la tête d'échantillonnage de grand volume 1 est clairement re-

présentée en coupe sur la Figure 2.

Le filtre à fibre de verre 2 est circulaire,vu d'en haut, de sorte qu'il forme un corps généralement cylindrique pour piéger les particules de l'air. Le filtre 2 n'a pas à être cylindrique;

il peut être carré, rectangulaire, ou de toute autre forme égale-

ment. Le couvercle de chambre réceptrice 3 également est circulaire et il est généralement en forme de disque puisqu'il a une épaisseur

uniforme et relativement mince.

La Figure 3 est une vue d'en haut partiellement en coupe

prise le long de la ligne 3-3 de la Figure 1. La section de la pa-

roi latérale cylindrique de chambre réceptrice 4 est représentée

comme étant circulaire sur la Figure 3.

De plus, la Figure 3 représente clairement le bord supé-

rieur du revêtement de chambre réceptrice souple 5. Le revêtement de chambre réceptrice souple 5 peut être constitué d'une matière plastique souple, relativement épaisse ou même de caoutchouc qui

se tient de préférence par lui-même dans la disposition re-

présentée sur les Figures 1 et 3. Néanmoins, même avec un matériau souple beaucoup plus mince tel qu'une matière plastique ou du caoutchouc pour le revêtement de chambre réceptrice souple 5, le bord supérieur du revêtement de chambre réceptrice 5 peut être fixé à la paroi latérale cylindrique de chambre réceptrice 4 par un adhésif sensible à la pression, par des rivets, par des supports en forme de cales assujettis fixement à une région la plus haute de la paroi latérale cylindrique de chambre réceptrice 4, ou par tout autre type connu de moyen de maintien pour maintenir le

2563006'

revêtement de chambre réceptrice souple 5 sur la paroi latérale

cylindrique de chambre réceptrice 4.

Comme on le voit également sur la Figure 3, la plaque de chicane 8 s'étend de telle sorte qu'elle ne permet pas que de l'air passe entre le revêtement de chambre réceptrice souple 5 et l'un des bords latéraux de la plaque de chicane 8, de sorte que l'air doit être réfléchi dans la chambre réceptrice, au-dessous du bord le plus bas de la plaque de chicane 8 et au-dessus de la paroi

inférieure de chambre réceptrice 36,de telle sorte qu'il est en-

traîné complètement le long du serpentin de condensation intérieur 7 et du serpentin de condensation extérieur 6 avant d'être évacué

par le tuyau d'entrée d'air de ventilateur aspirant 10.

Le serpentin de condensation extérieur 6 est représenté sur la Figure 3 comme étant d'une seule pièce avec le tube de sortie d'azote gazeux 46. Le serpentin de condensation intérieur 7 est également représenté sur la Figure 3 comme étant d'une seule

pièce avec le tube d!entrée d'azote liquide 47. La chicane de ré-

flexion supérieure 13 est représentée comme ayant une périphérie circulaire. La tige de support de chicanes de réflexion 12 est

également représentée sur la Figure 3 comme ayant une section cir-

culaire. Le serpentin de condensation intérieur 7 et le serpentin de condensation extérieur 6 sont indiqués chacun comme ayant une forme circulaire, vus d'en haut sur la Figure 3. Néanmoins, le

serpentin de condensation intérieur 7 et le serpentin de condensa-

tion extérieur 6 sont effectivement de forme hélicoidale et s'é-

tendent vers le bas jusque dans la chambre réceptrice indiquée sur la Figure 3. Le bas de la chambre réceptrice est représenté comme étant recouvert du revêtement de chambre réceptrice souple 5

sur la Figure 3.

La Figure 4 est une vue latérale en coupe du revêtement de chambre réceptrice souple 5 comportant un orifice de sortie

pour l'écoulement du liquide recueilli dans le revêtement de cham-

bre réceptrice souple 5.0n a représenté un bouchon 21 destiné à

être inséré dans un élément de couplage femelle 19.

Le bouchon indiqué sur la Figure 4 est fixé au revête-

ment de chambre réceptrice souple 5 dans une disposition d'étanchéité aux fuites. L'élément de couplage femelle 19 comporte une ouverture centrale cylindrique servant au passage d'un fluide dans celle-ci et à engager le bouchon de couplage 21. Une partie en

forme de butée sur l'élément de couplage femelle 19 est en con-

tact avec le revêtement de chambre réceptrice souple 5 et elle est collée ou on la fait adhérer au revêtement de chambre réceptrice

souple 5 à leur jointure.

Un joint d'étanchéité aux liquides supplémentaire est for-

mé par l'élément de couplage annulaire 20 qui comporte une ouver-

ture annulaire calibrée pour recevoir aisément la partie cylindri-

que en saillie de l'élément de couplage femelle 19. Une partie plate de l'élément de couplage annulaire 20 est en contact avec le revêtement de chambre réceptrice souple 5 et elle peut être collée

ou on peut la faire adhérer à celui-ci. L'élément de couplage an-

nulaire 20 peut être aussi collé, soudé, ou on peut autrement le

faire adhérer à la partie cylindrique de l'élément de couplage fe-

melle 19 de manière à maintenir les deux parties ensemble pour

constituer un joint d'étanchéité aux fluides.

La Figure 5 est une vue schématique d'un entonnoir de Buchner comportant un filtre à membrane à pores capillaires en polycarbonate 22 servant à filtrer le liquide recueilli 23 en provenance de la chambre réceptrice. La matière particulaire est représentée par des points dans l'eau recueillie non filtrée 23 sur la Figure 5. De l'eau filtrée 24 est obtenue par son passage dans le filtre à membrane à pores capillaires en polycarbonate 22 de la

Figure 5. L'eau filtrée 24 doit être évacuée, et le filtre à mem-

brane à pores capillaires en polycarbonate 22 est récupéré pour

un autre traitement et une autre analyse des particules piégées.

La Figure 6 est une vue schématique du filtre à membrane à pores capillaires en polycarbonate 22 retiré de l'entonnoir de

Buchner pour le placer sur un couvercle de filtre à membrane infé-

rieure en forme de feuille de Mylar 26, et le recouvrir ensuite d'un couvercle de filtre à membrane supérieure en forme de feuille de Mylar 25. Le couvercle de filtre à membrane inférieure en forme

de feuille de Mylar 26 et le couvercle de filtre à membrane supé-

rieure en forme de feuille de Mylar 25 sont utilisés pour empêcher

2563006'

que les particules provenant du filtre à membrane à pores capil-

laires en polycarbonate 22 s'échappent puisque les particules sont

suffisamment petites pour se comporter comme un gaz. Si les parti-

cules piégées sur la membrane Nuclepore doivent être déterminées ou analysées immédiatement, on peut effectivement remplacer le My- lar avec des filtres à membrane Nuclepore supplémentaires, comme ceux utilisés pour un filtrage. La grandeur des pores sera la même

et on peut prévoir qu'il n'y aura pas de perte de particules pié-

gées. Il est probable qu'un filtre Nuclepore ne pourrait pas être comprimé en boulette, cependant, d'autres types aussi d'analyses

n'exigent pas de comprimer le filtre en boulette seraient appro-

priés.

La Figure 7 est une vue en perspective du filtre à membra-

ne à pores capillaires en polycarbonate 22 comprimé jusqu'à ce qu'il ait la grandeur d'une boulette pour un autre traitement tel que par incinération ou par digestion à l'état humide en vue d'une autre détermination de la quantité, du caractère, et de la nature

des particules piégées à l'intérieur.

En fonctionnement, de l'air est entraîné dans la tête d'échantillonnage de grand volume 1 et il est filtré par le filtre à fibre de verre 2. On peut utiliser d'autres types de filtres si

on le souhaite, tant que ce filtre est capable de piéger efficace-

ment les particules en suspension dans l'air qui ont un diamètre

supérieur ou égal à 0,3 micron.

L'air filtré quittant le filtre à fibre de verre 2 traverse

les trous formés dans le couvercle de chambre réceptrice 3 et pé-

nètre dans la chambre réceptrice. L'air est réfléchi par la chica-

ne de réflexion supérieure 13 ainsi que par l'ensemble des chica-

nes de réflexion 13-18 de manière à ce qu'il passe autour du ser-

pentin de condensation intérieur 7 et du serpentin de condensation

extérieur 6.

On utilise de l'azote liquide pour refroidir la chambre

réceptrice en le faisant passer dans le tube d'entrée d'azote li-

quide 47, par le serpentin de condensation intérieur 7, ensuite par le serpentin de condensation extérieur 6 o il est sortie sous

forme d'azote gazeux par le tube de sortie d'azote gazeux 46.

Puisque l'azote liquide entre en ébullition à basse température,

le serpentin de condensation intérieur 7 et le serpentin de con-

densation extérieur 6 ont des surfaces qui deviennent suffisamment froides pour congeler l'humidité de l'air sous forme de glace sur les surfaces extérieures du serpentin de condensation intérieur 7

et du serpentin de condensation extérieur 6.

Afin de recueillir suffisamment d'humidité pour constituer un échantillon valable, on doit utiliser un très grand volume d'air. Les particules ayant des diamètres inférieurs à 0,3 micron sont congelées avec l'humidité dans l'air sous forme de glace qui

estrecueillie le long des surfaces extérieures des tubes.

Quand une quantité suffisante de glace a été recueillie,

le courant d'air est stoppé et on laisse s'échauffer la chambre ré-

ceptrice. L'échauffement et la liquéfaction de la glace recueillie sur les surfaces extérieures du serpentin de condensation intérieur 7 et du serpentin de condensation extérieur 6 peuvent être réalisés en faisant passer de l'air dans le tube d'entrée d'azote liquide

47, par le serpentin de condensation intérieur 7,jusqu'au serpen-

tin de condensation extérieur 6, et hors du tube de sortie d'azote

gazeux 46. Quand la glace estfondue, elle est recueillie sous for-

me d'eau liquide à l'intérieur du revêtement-de chambre réceptrice

souple 5. En raison de la tendance qu'ont les particules de gran-

deur au-dessous du micron de diffuser dans l'air, et en raison du mouvement brownien des particules quand elles se comportent un peu comme des composés gazeux, le liquide recueilli dans le revêtement de chambre réceptrice souple 5 est maintenu dans un état refroidi

de manière à réduire le nombre de particules de grandeur au-des-

sous du micron qui s'échappent. Ainsi, les particules de grandeur audessous du micron ayant été piégées à l'intérieur d'un réseau de glace et ensuite liquéfiées, on obtient un piège efficace pour ce type de particules. Ces particules ne sont pas efficacement

piégées par des méthodologies classiques utilisées pour des parti-

cules plus grandes. Ainsi, la présente invention détermine la con-

centration de ces particules de grandeur au-dessous du micron en réduisant leur diffusion et leurs mouvements browniens et en les

maintenant en place dans le réseau de glace formé par la congéla-

Z563006

tion de la vapeur d'eau présente dans l'air.

Bien qu'on utilise de l'azote liquide, on peut obtenir des

basses températures en utilisant d'autres gaz liquéfiés, par exem-

ple, de la glace carbonique et de l'acétone,ou de l'oxygène li-

quide, ou l'équivalent peuvent être utilisés et on séparera effec-

tivement les vapeurs de l'air en produisant un effet de concentra-

tion à l'intérieur de la chambre réceptrice très refroidie comme on l'a expliqué plus haut en réduisant la diffusibilité et le

mouvement brownien des composés gazeux contenus dans l'air.

La chicane en plaque 8 empêche que l'air s'échappe direc-

tement de la chambre réceptrice jusqu'au tuyau d'entrée d'air de ventilateur aspirant 10. Ainsi, après que l'air soit passé tout le long du serpentin de condensation intérieur 7 et du serpentin de

condensation extérieur 6, il est ensuite entraîné vers l'autre c8-

té de la chicane en plaque 8 et il remonte le long de la paroi la-

térale cylindrique de chambre réceptrice 4 et jusque dans le tuyau d'entrée d'air de ventilateur aspirant 10. L'air est évacué de la

chambre réceptrice par le tuyau d'entrée d'air de ventilateur as-

pirant 10 et il est ensuite forcé de sortit sous pression par le tuyau de sortie d'air de ventilateur aspirant 11. Comme on l'a expliqué plus haut, après avoir recueilli suffisamment de glace et

avoir fondu la glace dans une opération séparée, on retire le cou-

vercle de chambre réceptrice 3 conjointement avec la tige de sup-

port de chicanes de réflexion 12 et les chicanes de réflexion 13-

18 ainsi que la chicane en plaque 8.

Le serpentin de condensation intérieur 7 et le serpentin de condensation extérieur 6 sont ensuite retirés comme une seule

pièce en les soulevant et en les sortant de la chambre réceptrice.

Cette opération est facilitée par l'enlèvement du tube d'entrée d'azote liquide 47 et du tube de sortie d'azote gazeux 46 comme au moyen des liaisons filetées ou collées se trouvant à l'intérieur de la chambre réceptrice. Autrement, on peut prévoir des fentes

dans la paroi latérale cylindrique de chambre réceptrice 4 au-

dessus des trous dans lesquels pénètrent le tube de sortie d'azote

gazeux 46 et le tube d'entrée d'azote liquide 47. Les fentes s'é-

tendent alors sur tout l'espace jusqu'au bord supérieur de la paroi

256300-6'

latérale cylindrique de chambre réceptrice 4 pour permettre un mouvement coulissant vers le haut du tube d'entrée d'azote liquide 47 et du tube de sortie d'azote gazeux 46 conjointement avec le

serpentin de condensation intérieur 7 et le serpentin de condensa-

tion extérieur 6. Dans cet exemple de réalisation, les fentes nécessitent d'être fixées hermétiquement d'une manière provisoire comme au moyen d'une membrane en caoutchouc ou l'équivalent pour

empêcher le passage de l'air non filtré dans la-chambre réceptrice.

Le bouchon de couplage 21 reste engagé de façon hermétique dans l'élément de couplage femelle 19 tout le long des opérations de refroidissement et de réchauffement. Après avoir retiré les parties du dispositif comme on l'a expliqué plus haut, on retire

et on ferme ensuite le revêtement de chambre réceptrice souple 5.

La fermeture peut être un élément de fermeture à fils torsadés, ou on peut prévoir une disposition à rainures et languettes sur le

revêtement de chambre réceptrice souple 5 proprement dit pour for-

mer à l'intérieur de celui-ci un moyen de fermeture, ce moyen de fermeture étant utilisé sur des sacs en plastique ordinaires tels qu'on les utilise à la cuisine pour stocker de la nourriture ou

l'équivalent.

Le revêtement de chambre réceptrice souple 5 fermé est ensuite retiré et placé pour être stocké si on le souhaite dans un récipient refroidi et isolé qui est entouré d'une poche de glace pour empêcher que les particules de grandeur au- dessous du micron

contenues dans l'air s'échappent.

Pendant l'opération de refroidissement de la chambre ré-

ceptrice proprement dite, on peut isoler l'extérieur de la paroi latérale cylindrique de chambre réceptrice 4 ou on peut introduire toute la chambre réceptrice proprement dite dans un récipient ayant

une faible conductivité thermique, de manière à augmenter le rende-

ment énergétique de tout le traitement en évitant d'être obligé d'utiliser des quantités excessives d'azote liquide pour refroidir l'air.

Quand on est prêt à exécuter un test, on passe l'eau re-

cueillie non filtrée 23 telle que représentée sur la Figure 5 dans un entonnoir de Buchner et dans un filtre à membrane à pores

capillaires en polycarbonate 22. Les particules de grandeur au-

dessous du micron sont piégées dans le filtre à membrane à pores

capillaires en polycarbonate 22. L'eau filtrée 24 quittant le fil-

tre à membrane à pores capillaires en polycarbonate 22 est exempte de particules de grandeur au-dessous du micron. L'eau filtrée 24 est ensuite évacuée et, comme le montre la Figure 6, le filtre à membrane à pores capillaires en polycarbonate 22 est recouvert à sa partie supérieure du couvercle de filtre à membrane supérieure en forme de feuille de Mylar 25 et il est recouvert à sa partie inférieure du couvercle de filtre à membrane inférieure en forme

de feuille de Mylar 26. On empêche ainsi effectivement les parti-

cules de grandeur au-dessous du micron de s'échapper du filtre à

membrane à pores capillaires en polycarbonate 22.

L'entonnoir de Buchner est utilisé en le soumettant à un vide maintenu à une valeur de pression inférieure à 0,703 kg/cm2

pour entraîner l'eau à travers le filtre à pores capillaires, com-

me il est bien connu. Le filtre à membrane à pores capillaires en polycarbonate 22 recouvert comme on l'a indiqué sur la Figure 6 peut être ensuite traité par un examen réalisé en utilisant, par

exemple, une analyse spectrographique, des caractéristiques d'ab-

sorption de la lumière, des techniques radioanalytiques, ou d'au-

tres techniques analytiques classiques.

Quand le filtre à membrane à pores capillaires en polycar-

bonate 22 est comprimé en boulette comme l'indique la Figure 7, on empêche effectivement que les particules de grandeur au-dessous du micron s'échappent et on peut ainsi stocker la boulette jusqu'à ce qu'une opération de test appropriée puisse être menée. On peut également traiter la boulette par incinération ou par digestion à l'état humide pour une analyse ultérieure de composés ou éléments chimiques voulus. Ces techniques d'analyse peuvent être n'importe

laquelle des techniques analytiques classiques ou connues.

Comme on l'a indiqué précédemment, le dispositif de la

présente invention échantillonne les particules normalement man-

quées en utilisant les filtres HEPA ou les filtres à fibre de verre

classiques. Ainsi, on peut fournir des données vitales mais man-

quantes e- déterminant la charge totale d'émission que la source d'émissions ajoute à l'environnement. Ces filtres classiques mentionnés plus haut sont réglés pour qu'ils réduisent d'au moins 99% effectivement les émissions de particules, mais ce réglage est

basé sur l'efficacité de piégeage des particules de diamètre supé-

rieur ou égal à 0,3 micron. Le dispositif et le procédé de la pré- sente invention redéfinissent les rendements d'échantillonnage des

filtres classiques.

En raison de l'importance possible de ce domaine inconnu

desparticules au-dessous du micron, la présente invention peut ser-

vir de stimulant dans le développement de meilleurs procédés de filtrage et/ou de filtres, ainsi que de stimulant dans la recherche fondamentale du transport et des interactions physico-chimiques à long terme de ces particules dans l'atmosphère. Elle sert également de stimulant pour une meilleure compréhension de l'effet de ces

particules dans et sur divers systèmes biologiques et d'environne-

ment.

Le dispositif et le procédé de la présente invention ser-

vent également de système de contrôle de qualité pour déterminer le rendement de divers procédés et procédures de piégeage ayant pour but de réduire la quantité totale de particules sortant d'une

cheminée d'émissions.

Le dispositif et le procédé d'échantillonnage de particu-

les de grandeur au-dessous du micron de la présente invention per-

mettent d'atteindre les buts énumérés plus haut et, bien qu'on ait

expliqué des exemples de réalisation préférés de la présente in-

vention, on remarquera que celle-ci n'est pas limitée à ces exem-

ples et qu'elle peut être réalisée autrement dans le cadre des re-

vendications qui suivent.

Claims (20)

REVENDICATIONS

1. Dispositif pour échantillonner des particules de gran-

deur au-dessous du micron ayant des diamètres de particule infé-

rieurs à 0,3 micron, caractérisé en ce qu'il comprend: une chambre réceptrice occupant un certain volume; ladite chambre réceptrice comportant une paroi supérieure (3), une paroi inférieure (36), et au moins une paroi latérale (4) droite; la paroi supérieure comportant une tête d'échantillonnage

(1) fixée à celle-ci, la tête d'échantillonnage contenant un fil-

tre (2) agencé pour retirer des particules de l'air; des passages d'air étant formés dans la paroi supérieure (3) d'un côté de sortie du filtre pour permettre le passage de l'air filtré dans la chambre réceptrice; un moyen (47,7,6,46) pour refroidir l'air renfermé dans la chambre réceptrice pour congeler l'humidité de l'air pénétrant dans

la chambre réceptrice de manière à ce que les particules de gran-

deur au-dessous du micron soient piégées dans la glace ainsi formée; un tuyau de sortie (10) traversant une paroi de la chambre réceptrice pour faire passer l'air hors de la chambre réceptrice; l'aircroisant ainsi le moyen de refroidissement, le moyen de refroidissement extrayant l'humidité de l'air ainsi que les

particules de grandeur au-dessous du micron en les congelant en-

semble dans un réseau de glace, la glace pouvant être liquéfiée

pour l'analyse des particules piégées.

2. Dispositif pour échantillonner des particules selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre: au moins une chicane de réflexion (13) supportée par un élément (12) fixé à laparoi supérieure;

l'air passant dans la chambre réceptrice étant ainsi ré-

fléchi par ladite chicane de réflexion au moins et en travers du

moyen de refroidissement.

3. Dispositif pour échantillonner des particules selon la

revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une chi-

cane en plaque (8) pour empêcher le passage de l'air directement

des trous de passage au tuyau de sortie (10).

63006.

4. Dispositif pour échantillonner des particules selon la

revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un re-

vêtement de chambre réceptrice souple (5), ce revêtement étant amovible; ledit moyen de refroidissement (47,7,6,46) étant agencé pour être réchauffé de manière à faire fondre la glace formée sur celui-ci; la glace formée sur le moyen de refroidissement pouvant ainsi être liquéfiée par échauffement du moyen de refroidissement,

lO le liquide pouvant être recueilli dans le revêtement, en permet-

tant de la sorte l'analyse du liquide-par retrait -du revêtement

de la chambre réceptrice.

5. Dispositif pour échantillonner des particules selon la

revendication 4, caractérisé en ce que le revêtement souple (5)com-

porte un orifice (19) pouvant être refermé qui sert à retirer le liquide.

6. Dispositif pour échantillonner des particules selon la revendication 4, caractérisé en ce que le mdyen de refroidissement est constitué par un conduit continu comportant un tuyau d'entrée

de chambre réceptrice (47) et un tuyau de sortie de chambre récep-

trice (46); le tuyau d'entrée de chambre réceptrice (47)étant relié

à un serpentin intérieur hélicoïdal (7) placé dans la chambre ré-

ceptrice; le serpentin intérieur hélicoïdal (7) étant relié par son extrémité opposée à un serpentin extérieur (6); le serpentin extérieur (6) étant un serpentin hélicoïdal de même accès que le serpentin intérieur hélicoïdal (7); le serpentin extérieur hélicoïdal (6) étant relié par son extrémité opposée au tuyau de sortie de chambre réceptrice (46); le tuyau d'entrée (47), le serpentin intérieur hélicoïdal (7), le serpentin extérieur hélicoïdal (6) et le tuyau de sortie de chambre réceptrice (46) étant agencés pour y laisser passer un gaz liquéfié en vue de réaliser un refroidissement;

la chambre réceptrice étant ainsi refroidie par le passa-

ge d'un gaz liquéfié dans le serpentin intérieur hélicoïdal et dans

le serpentin extérieur hélicoïdal.

7. Dispositif pour échantillonner des particules selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend en outre: un ventilateur aspirant (9) placé à l'extérieur de la chambre réceptrice et relié au tuyau de sortie (10?; l'air pouvant ainsi passer dans la chambre réceptrice, à

travers le filtre (2),et hors du tuyau de sortie (10) par le fonc-

tionnement du ventilateur aspirant.

8. Dispositif pour échantillonner des particules selon la

revendication 7, caractérisé en ce qu'il est combiné à un enton-

noir et une membrane Nuclepore (22) servant à filtrer le liquide extrait de l'air dans la chambre réceptrice pour concentrer les

particlues de grandeur au-dessous du micron qui sont piégées.

9. Dispositif pour échantillonner des particules selon la revendication 7, caractérisé en ce que le moyen de refroidissement

(47,7,6,46) est constitué de tubes de cuivre à revêtement de Nylon.

10. Procédé pour échantillonner des particules de grandeur au-dessous du micron, caractérisé en ce qu'il consiste à: faire passer un certain volume d'air dans un filtre qui piège effectivement les particules en suspension dans l'air ayant des diamètres supérieurs ou égaux à 0,3 micron; refroidir l'air jusqu'à une température cryogénique dans une chambre réceptrice de manière à ce que l'humidité contenue dans l'air soit congelée en piégeant les particules de grandeur au-dessous du micron dans un réseau de glace; évacuer l'air de la chambre réceptrice; faire fondre la glace pour former un liquide refroidi; faire passer le liquide dans un filtre qui est agencé pour retirer les particules de grandeur au- dessous du micron du liquide; des échantillons de particules de grandeur au-dessous du

micron étant ainsi recueillis.

11. Procédé pour échantillonner des particules selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il consiste en outre à:

introduire un gaz liquéfié dans un moyen de refroidisse-

ment de l'air jusqu'à des températures cryogéniques;

256 3006'

la mise à l'ébullition du gaz liquéfié refroidissant ainsi l'air; retirer le gaz qui est passé en phase vapeur; prévoir daes chicanesen plaque pour diriger le courant d'air en travers du moyen de refroidissement; prévoir une chicane en plaque pour diriger l'air jusqu'au bas de la chambre réceptrice; et prévoir un ventilateur pour retirer l'air de la chambre réceptrice.

12. Procédé pour échantillonner des particules selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'en utilisant une membrane Nuclepore pour séparer les particules de grandeur au-dessous du micron du liquide,

on produit un vide le long d'un côté de la membrane Nu-

clepore tout en maintenant la fourniture du liquide de l'autre côté de la membrane de manière à forcer le passage du liquide dans

la membrane Nuclepore et-à piéger les particules de grandeur au-

dessous du micron à l'intérieur de la membrane Nuclepore.

13. Procédé pour échantillonner des particules selon la revendication 12, caractérisé en ce que la membrane Nuclepore est

retenue dans un entonnoir de Buchner pendant le filtrage du li-

quide.

14. Procédé pour échantillonner des particules selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'il consiste en outre à:

placer un revêtement de chambre réceptrice souple à l'in-

térieur de la chambre réceptrice avant d'échantillonner l'air;

recueillir le liquide dans le revêtement de chambre ré-

ceptrice souple; et retirer le revêtement de chambre réceptrice souple de la chambre réceptrice avec le liquide à l'intérieur de celui-ci;

le retrait du liquide étant ainsi réalisé par le trans-

port du revêtement de chambre réceptrice souple.

15. Procédé pour échantillonner des particules selon la

revendication 11, caractérisé en ce que le moyen de refroidisse-

ment comprend un serpentin hélicoïdal pour recevoir le gaz liqué-

fié; 2563006 e un gaz liquéfié étant ainsi induit dans le serpentin de manière à refroidir le serpentin et refroidir de la sorte l'air

qui est dirigé en travers du serpentin.

16. Procédé pour échantillonner des particules selon la revendication 15, caractérisé en ce que le serpentin est un tube

de cuivre à revêtement de Nylon.

17. Procédé pour échantillonner des particules selon la revendication 15, caractérisé en ce qu'il consiste en outre à:

prévoir une chambre réceptrice comportant une paroi supé-

rieure amovible; fixer un support à la paroi supérieure; prévoir au moins une chicane sur le support pour réfléchir l'air en travers du moyen de refroidissement, et retirer la paroi supérieure de la chambre réceptrice

pour retirer le revêtement souple de la chambre réceptrice.

18. Procédé pour échantillonner des particules selon la

revendication 11, caractérisé en ce qu'il consiste en outre à re-

tirer le filtre Nuclepore pour empêcher la perte de particules de grandeur au-dessous du micron à partir de celui-ci; comprimer le filtre Nuclepore recouvert en une boulette

qui empêche effectivement la perte de particules piégées de maniè-

re à permettre un stockage;

les particules de grandeur au-dessous du micron étant ain-

si piégées à l'intérieur de la boulette pour une autre utilisation.

19. Procédé pour échantillonner des particules selon la

revendication 18, caractérisé en ce qu'il consiste en outre à in-

cinérer à l'état humide la boulette pour analyser les particules de grandeur au-dessous du micron qui sont piégées à l'intérieur de celle-ci.

20. Procédé pour échantillonner des particules selon la

revendication 18, caractérisé en ce qu'il consiste en outre à in-

cinérer la boulette pour faire ensuite l'analyse des composés chi-

miques voulus.