FR2837557A1

FR2837557A1 - Dispositif d'echantillonnage de gaz

Info

Publication number: FR2837557A1
Application number: FR0203455A
Authority: FR
Inventors: Denis Fiorillo; Yves Marot; Stephane Richard; Benjamin Jurcik
Original assignee: Air Liquide SA; LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Current assignee: Air Liquide SA; LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Priority date: 2002-03-20
Filing date: 2002-03-20
Publication date: 2003-09-26

Abstract

L'invention concerne un dispositif pour fournir à un appareil, notamment un analyseur de traces d'impuretés, un ou plusieurs gaz issus de sources de gaz, dans lequel les gaz analysés sont évacués rapidement de manière à éviter le mélange de gaz de différentes natures dans les lignes de fourniture conduisant à l'analyseur;Ce dispositif comprend :- au moins une ligne de fourniture de gaz à l'appareil, dont une extrémité est reliée audit appareil et dont l'autre extrémité est reliée à une ligne de purge de la ligne de fourniture; - au moins deux lignes de prélèvement reliées chacune :. par une extrémité à une des sources de gaz,. par l'autre extrémité à la ligne de fourniture du gaz à l'appareil,- une source de gaz inerte.Dans ce dispositif, chaque ligne de purge aval des lignes de prélèvement est reliée à la source de gaz inerte et comprend une dérivation vers la purge générale du dispositif dont l'ouverture est contrôlée par une vanne de dérivation. De plus, des organes de perte de charge sont présents sur la ligne de purge de la ligne de fourniture, sur les lignes de purge amont des lignes de prélèvement, sur les dérivations des lignes de purge aval des lignes de prélèvement et sur les lignes de purge aval des lignes de prélèvement.

Description

le serrage définitif de l'ensemble.

1 2837557

L'invention concerne un dispositif pour fournir à un appareil, notamment un

analyseur de traces d'impuretés, un ou plusieurs gaz.

Le document EP-A1-0 814 298 décrit un dispositif d'échantillonnage de gaz dont les lignes ne présentent aucun volume de stagnation d'écoulement. Les gaz analysés précédemment sont évacués rapidement car remplacés par le nouveau gaz à analyser

introduits dans les lignes sans volumes de stagnation.

Ce dispositif présente toutefois l'inconvénient que pendant un court laps de temps le nouveau gaz à analyser et le précédent gaz à analyser se trouvent mélangés dans les

lignes de fourniture conduisant à l'analyseur.

Un but de la présente invention est de proposer un dispositif d'échantillonnage

amélioré dans lequel les gaz prélevés ne sont pas mélangés.

Dans ce but l'invention concerne un dispositif pour fournir au moins deux gaz issus de sources de gaz (A, B. C, D, E) respectives à au moins un appareil (AP), comprenant: - au moins une ligne de fourniture (LF) de gaz à l'appareil (AP), dont une extrémité est reliée audit appareil (AP) et dont l'autre extrémité est reliée à une ligne de purge de la ligne de fourniture (LpLF), - au moins deux lignes de prélèvement (LP) reliées chacune: par une extrémité à une des sources de gaz (A, B. C, D, E) au moyen d'une vanne (vA, vB, vC, vD, vE) permettant soit la mise en communication de la source de gaz (A, B. C, D, E) avec la ligne de prélèvement (LP), soit la fermeture de la source de gaz (A, B. C, D, E) et la mise en contact de la ligne de prélèvement (LP) avec une ligne de purge amont de la ligne de prélèvement (LpALP), par l'autre extrémité à la ligne de fourniture du gaz (LF) à l'appareil (AP) à l'aide d'une vanne à deux conduits (VA, VB, VC, VD, VE), ladite vanne comprenant: - un premier conduit relié en permanence par une extrémité à la ligne de prélèvement (LP) et par son autre extrémité à une ligne de purge aval de la ligne de prélèvement (LpaLP), - un deuxième conduit, et - un actionneur commutable entre une position de mise en communication du premier conduit avec le deuxième conduit, et une position d'isolement du premier conduit par rapport au deuxième conduit, et le deuxIème conduit de la vanne étant en communication avec la ligne de fourniture de gaz (LF) , - une source de gaz inerte (SG), et dans lequel:

2 2837557

- chaque ligne de purge aval des lignes de prélèvement (LpaLP) est reliée à la source de gaz inerte (SG) et comprend une dérivation vers la purge générale du dispositif dont l'ouverture est contrôlée par une vanne de dérivation (Vd), - des organes de perte de charge sont présents sur: la ligne de purge de la ligne de fourniture (LpLF), les lignes de purge amont des lignes de prélèvement (LpALP), les dérivations des ligne des purge aval des lignes de prélèvement et les lignes de purge aval des lignes de prélèvement (LpaLP) pour lesquelles il sont placés entre la source de gaz

inerte (SG) et la vanne de dérivation (Vd).

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention appara^'tront à la lecture de la

description qui va suivre. Des formes et des modes de réalisation de l'invention sont

donnés à titre d'exemples non limitatifs, illustrés par les dessins joints dans lesquels: - la figure 1 est une vue schématique d'un dispositif selon le premier mode de l' invention, - la figure 2 est une vue schématique d'un dispositif selon le deuxième mode de l' invention, - les fig u res 3A et 3B sont des vu es schématiq ues expl icitant le fonctionnement des vannes (vA, vB, vC, vD, vE), L'invention concerne donc un dispositif pour fournir au moins deux gaz issus de sources de gaz (A, B. C, D, E) respectives à au moins un appareil (AP), comprenant: - au moins une ligne de fourniture (LF) de gaz à l'appareil (AP), dont une extrémité est relise audit appareil (AP) et dont l'autre extrémité est reliée à une ligne de purge de la ligne de fourniture (LpLF), - au moins deux lignes de prélèvement (LP) reliées chacune: par une extrémité à une des sources de gaz (A, B. C, D, E) au moyen d'une vanne (vA, vB, vC, vD, vE) permettant soit la mise en communication de la source de gaz (A, B. C, D, E) avec la ligne de prélèvement (LP), soit la fermeture de la source de gaz (A, B. C, D, E) et la mise en contact de la ligne de prélèvement (LP) avec une ligne de purge amont de la ligne de prélèvement (LpALP), par l'autre extrémité à la ligne de fourniture du gaz (LF) à l'appareil (AP) à l'aide d'une vanne à deux conduits (VA, VB, VC, VD, VE), ladite vanne comprenant:

3 2837557

- un premier conduit relié en permanence par une extrémité à la ligne de prélèvement (LP) et par son autre extrémité à une ligne de purge aval de la ligne de prélèvement (LpaLP), - un deuxième conduit, et - un actionneur commutable entre une position de mise- en communication du premier conduit avec le deuxième conduit, et une position d'isolement du premier conduit par rapport au deuxième conduit, et le deuxième conduit de la vanne étant en communication avec la ligne de fourniture de gaz (LF) - une source de gaz inerte (SG), et dans lequel: - chaque ligne de purge aval des lignes de prélèvement (LpaLP) est reliée à la source de gaz inerte (SG) et comprend une dérivation vers la purge générale du dispositif dont l'ouverture est contrôlée par une vanne de dérivation (Vd) , - des organes de perte de charge sont présents sur: la ligne de purge de la iigne de fourniture (LpLF), les lignes de purge amont des lignes de prélèvement (LpALP), les dérivations des ligne des purge aval des lignes de prélèvement et les lignes de purge aval des lignes de prélèvement (LpaLP) pour lesquelles il sont placés entre la source de gaz

inerte (SG) et la vanne de dérivation (Vd).

Les vannes à deux conduits (VA, VB, VC, VD, VE), leur structure et leur fonctionnement sont plus particulièrement décrits dans la demande de brevet EP-A1-0 814 298. Comme indiqué dans cette demande, le deuxième conduit de ces vannes est

libre de volumes de stagnation.

Les vannes (vA, vB, vC, vD, vE) permettent la mise en communication d'une source de gaz avec sa ligne de prélèvement, ou la fermeture d'une source de gaz et la mise en contact de sa ligne de prélèvement avec une ligne de purge amont de cette ligne de prélèvement. Ces vannes (vA, vB, vC, vO, vE) sont généralement constituées d'une d'entrée E1, deux canalisations de sortie S1 et S2 et de deux vannes V1 et V2. L'ordre de commande de l'ouverture ou de la fermeture de ces vannes V1 et V2 peut être électrique ou pneumatique. Lors du fonctionnement de ce type de vannes (vA, vB, vC, vD, vE), les deux vannes V1 et V2 sont commandées en opposition: lorsque V1 est ouverte, V2 est fermée, et vice-versa. Les deux vannes V1 et V2 sont intégrées dans chaque vanne vA, vB, vC, vD et vE en vue de ne pas former de volumes difficiles à purger. L'utilisation de

ces vannes (vA, vB, vC, vD, vE) est décrite sur la base des figures 3A et 3B.

Selon une première variante de l'invention, le dispositif selon l'invention peut comprendre au moins deux appareils (AP1, AP2, AP3, AP4, AP5), lesdits appareils étant

4 2837557

montés sur des lignes de dérivation d'une ligne d'analyse (LA) placée à l'extrémité de la ligne de fourniture (LF). Les appareils sont généralement des analyseurs. Il peut s'agir par exemple d'appareils dédiés à l'analyse de produits différents, tels que HO, O, des hydrocarbures ou des appareils dadiés à l'analyse du même produit mais dans des concentrations très différentes, les appareils sont alors des analyseurs de différentes sensibilités. Selon cette première variante, le dispositif selon l'invention ne comprend qu'une ligne de fourniture qui alimente tous les appareils. La ligne d'analyse (LA) peut comprendre, entre deux lignes de dérivation sur lesquelles sont montées de appareils (AP1, AP2, AP3, AP4, AP5), au moins une ligne de dérivation équipée d'aucun appareil et comprenant au moins une vanne d'isolation fluidique (VS1, VS2, VS3). Lors de leur fonctionnement, seulement une vanne d'isolation fluidique, appelée vanne de sélection, est ouverte tandis que les autres sont fermées. Cette ligne de dérivation équipée d'aucun appareil permet d'évacuer le gaz circulant dans la ligne d'analyse afin qu'il ne soit pas distribuer à tous les appareils, notamment ceux se trouvant sur la ligne d'analyse (LA) en aval de ladite ligne de dérivation équipée d'aucun appareil. Pour le sens du mot aval, on prend comme référence le sens de circulation du gaz issu d'une source circulant dans le ligne d'analyse. Par le choix de l'ouverture ou de la fermeture de la vanne de sélection (VS1, VS2, VS3), il est donc possible d'isoler certains appareils du dispositif. Cette mise en _uvre est particulièrement intéressante lorsque les appareils sont des analyseurs et que l'on ne souhaite pas mettre en contact certains analyseurs avec certains produits ou avec des produits en trop grande concentration. C'est le cas par exemple des analyseurs très sensibles. Dans ce dernier cas, il est possible de réaliser l'analyse du produit avec le premier appareil se trouvant en amont de la ligne d'analyse, puis en fonction de la valeur donnée par le premier analyseur, on peut soit dévier le produit vers la purge à l'aide de la ligne de dérivation équipée d'aucun appareil si sa concentration est très élevée et ne peut être analysée par un analyseur situé en aval de la ligne d'analyse, soit diriger le produit vers un autre analyseur situé en aval de la ligne d'analyse en fermant la vanne de sélection de la ligne de dérivation équipée d'aucun appareil si sa concentration est assez faible. L'extrémité de la ligne d'analyse est de préférence en communication avec la source de gaz inerte. Ceci permet de balayer l'aval de la ligne d'analyse par le gaz inerte lorsque le gaz issu d'une source ne circule pas dans toute la ligne d'analyse. De préférence, dans ce dernier cas, des organes de perte de charge sont placés à l'extrémité de la ligne d'analyse du côté de la source de gaz inerte et sur les lignes de dérivation équipée d'aucun appareil. Ils sont dimensionnés de manière à adsorber le débit de purge excédentaire au débit du gaz de purge qui inerte les appareils ne procédant pas à des

2837557

analyses sur le gaz prélevé. I ls sont également dimension nés de man ière à adsorber le débit d'atmosphère excédentaire au débit du gaz prélevé dans une ou plusieurs enceintes A, B. C, D ou E et qui sont analysés par les autres appareils qui ne sont pas en mode de purge. Selon une deuxième variante de l'invention, le dispositif selon l'invention peut comprendre au moins deux appareils (AP1, AP2, AP3, AP4, AP5) et au moins deux lignes de fourniture (LF1, LF2) chacune présentant une extrémité reliée à un appareil respectif (AP1, AP2, AP3, AP4, AP5) et dont l'autre extrémité est reliée à une ligne de purge de la ligne de fourniture respective (LpLF1, LpLF2), chaque ligne de prélèvement (LP) étant reliée aux lignes de fourniture (LF1, LF2) par des vannes à deux conduits (VA1, VA2, VB1, VB2, VC1, VC2, VD1, VD2, VE1, VE2,) placées en série sur la ligne de prélèvement (LP). Dans ce cas, le dispositif selon l'invention comprend plusieurs lignes de fourniture dédiées chacune à un appareil ou à un groupe d'appareils. Il est possible de mettre en _uvre des groupes d'appareils, lorsque l'on souhaite, par exemple, qu'un premier groupe d'analyseurs permette les mesures des fortes teneurs de produits (fonctionnement en alarme), tandis qu'un deuxième groupe d'analyseurs permet les mesures des faibles teneurs de produits (fonctionnement en analyse). Le premier groupe des analyseurs autorise ou non les mesures d'analyse par le deuxième groupe. Ce dispositif permet notamment, de protéger les analyseurs sensibles, contre les pollutions et contre les longs recouvrements de régénération. Selon un mode préféré de la deuxième variante: - I'extrémité de chaque ligne de fourniture (LF1, LF2), qui est reliée à la ligne de purge de la ligne de fourniture respective (LpLF1, LpLF2), peut comprendre une dérivation vers la source de gaz inerte (SG), - une vanne de dérivation peut être placée sur chaque ligne de purge de la ligne de fourniture (LpLF1, LpLF2) en amont de son organe de perte de charge, et - un organe de perte de charge peut étre placé sur la dérivation de la ligne de

fourniture vers la source de gaz inerte (SG).

Selon l'invention, chaque ligne de purge est généralement reliée à un dispositif d'évacuation des évents. Ce dispositif permet la récupération des différents gaz à

analyser ou du gaz inerte utilisé pour purger les différentes lignes.

Les organes de perte de charge consistent habituellement en orifices calibrés placés sur les canalisations des lignes. Selon le principe de l'écoulement sonique, pour des valeurs fixées de la pression en amont et de la température du gaz, le débit du gaz

est seulement fonction du diamètre de l'orifice et ne dépend pas de la pression en aval.

De préférence, un détendeur et un déverseur sont placés en amont et en aval de chaque

6 2837557

organe de perte de charge; ceci permet d'ajuster les pressions en amont et en aval de l'organe de perte de charge, et de disposer les orifices en condition d'écoulement sonique. Selon un mode préféré également, I'orifice calibré de l'organe de perte de charge sur la ligne de purge de la ligne de fourniture (LpLF) est surdimensionné par rapport à l'orifice calibré de l'organe de perte de charge placé sur la dérivation de la ligne de fourniture vers la source de gaz inerte (SG). Ainsi, lorsque l'une des vannes de sélection fluidique Vd1 ou Vd2 est ouverte, le débit s'écoulant au travers de l'orifice calibré de l'organe de perte de charge placé sur la ligne de purge de la ligne de fourniture (LpLF), représente la somme du débit s'écoulant dans l'orifice calibré de l'organe de perte de charge placé sur la ligne de dérivation de la ligne de fourniture vers la source de gaz inerte, plus le débit excédentaire du gaz échantillonné dans une ou plusieurs enceintes A, B. C, D ou E. Ce débit total étant surdimensionné par rapport à chacun de ses

composants, le diamètre de l'orifice correspondant est surdimensionné.

De même, de préférence, I'orifice calibré de l'organe de perte de charge des lignes de purge aval des lignes de prélèvement (LpaLP) est surdimensionné par rapport à l'orifice calibré de l'organe de perte de charge placé sur les dérivations des lignes de purge aval des iignes de prélèvement correspondantes. Ainsi, lorsque l'une des vannes de sélection fluidique Vd est ouverte, le débit s'écoulant au travers de l'orifice calibré de l'organe de perte de charge placé sur la ligne de purge aval des lignes de prélèvement (LpaLP), représente la somme du débit s'écoulant dans l'orifice calibré de l'organe de perte de charge placé sur la ligne de dérivation-des lignes de purge aval des lignes de prélèvement correspondantes, plus le débit excédentaire du gaz échantillonné dans une ou plusieurs enceintes A, B. C, D ou E. Ce débit total étant surdimensionné par rapport à

chacun de ses composants, le diamètre de l'orifice correspondant est surdimensionné.

Lorsque les appareils comprennent au moins un analyseur de 112O, il peut être avantageux de placer une cartouche de perméation de H2O sur au moins une ligne du dispositif, et de préférence sur les lignes de prélèvement (LP), sur les lignes de fournitures (LF1, LF2) eVou la ligne d'analyse (LA). Cette cartouche permet de diminuer le temps de réponse, en particulier pour l'analyse de H2O, car elle génère une teneur de

H2O proche de la teneur minimale à mesurer, pour l'ensemble des sources de gaz.

L'atmosphère dans les lignes précitées est alors plus rapidement proche de l'équilibre de tension de vapeur en H2O. H2O est une molécule polaire qui s'adsorbe facilement sur les parois internes des lignes de prélèvement. Lorsque le dispositif est utilisé pour la mesure de la concentration de H2O, le temps de réponse globale du dispositif, c'est-à- dire la durée nécessaire pour distribuer une atmosphère contenant une concentration de H2O

7 2837557

identique à celle de l'atmosphère prélevée aux analyseurs est d'autant plus courte que I'eau ne sera pas retenue sur les parois des canalisations. Pour raccourcir ce délai, la génération d'une concentration de H2O correspondant à la concentration mini male de H2O que l'on souhaite mesurer ou, à défaut, correspondant à la limite de détection de H2O par les analyseurs dans le circuit du dispositif, permet de préconditionner les lignes d'échantillonnage et d'analyse en permettant aux sites d'adsorption d'être plus

rapidement à l'équilibre de tension de vapeurs.

L'architecture du dispositif selon l'invention est basé sur le multiplexage des voies d'échantillonnage vers les voies d'analyse et permet de diminuer l'encombrement global du système ainsi que la réduction du nombre de composants fluidiques dans sa réalisation. Par ailleurs, I'ajout des lignes de purge en gaz inerte permet de nettoyer les lignes d'échantillonnage, les lignes d'analyse et les analyseurs, entre deux séries de mesures distinctes dans la même enceinte ou entre deux enceintes distinctes, permettant ainsi de supprimer l'effet mémoire d'une précédente série de mesure venant fausser les résultats de la nouvelle série de mesure. L'ajout de la génération d'un gaz de

préconditionnement (H2O par exemple dans la description précédente ou de toute autre

substance spécifique présentant une gêne dans une exacte mesure) a l'avantage de réduire le temps de réponse globale du dispositif par une mise en équilibre rapide des tensions de vapeur des lignes et composants fluidiques qui le composent. L'avantage architectural de 1'utilisation des lignes d'échantillonnage et des lignes d'analyses dans les deux sens de circulation de gaz- à co-courant et à contre-courant - réside dans une réduction de l'encombrement du dispositif, une diminution totale du nombre de lignes composant le dispositif global et une meilleure gestion de l'occupation des lignes (lorsqu'une ligne d'échantillonnage n'est pas employée dans le mode de prélèvement d'atmosphère, elle se trouve dans le mode de purge par un gaz inerte). L'avantage provenant de l'emploi spécifique des vannes à quatre voies réside dans leur capacité à permettre la circulation des gaz dans l es l i g nes, à co-cou rant et à contre-courant. Les vannes à deux conduits (VA, VB, VC, VD, VE), ainsi que les autres vannes situées dans les voies de circulation des gaz échantillonnés dirigés vers les analyseurs, ou dans les voies de circulation des gaz inertes de purge, depuis la source de gaz inerte vers les analyseurs, présentent la caractéristique d'un volume minimum de stagnation. Le temps de purge et de pré-conditionnement des lignes d'analyse et d'échantillonnage, et des analyseurs est réduit: ceci permet d'augmenter la fréquence du nombre de séries d'analyse. L'intégration des lignes de dérivation dans l'architecture du dispositif, permet la mise en _uvre des diversions de la circulation des gaz de purge et des atmosphères

8 2837557

échantillonnées dans les lignes d'échantillonnage et dans les lignes d'analyse à co-

courant et à contre-courant. Les avantages apportés par les lignes de dérivation résident en une diminution de la distance de propagation du front d'analyse et une diminution du

temps de réponse de l'échantillonnage et de l'analyse.

Le fonctionnement des vannes (vA, vB, vC, vD, vE) est expliqué en regard des figures 3A et 3B. Selon la figure 3A, ces vannes fonctionnent en prélèvement du gaz de l'enceinte A: v1 est ouverte et v2 est fermée. Le gaz est prélevé dans l'enceinte A, pén ètre dans le composant v pa r la can al isation S 1 et ressort du composant v pa r la canalisation E1 pour se diriger vers le(s) analyseur(s). Aucun gaz ne s'écoule par la canalisation S2. Selon la figure 3B, ces vannes fonctionnent en purge de canalisation: v1 est fermée et v2 est ouverte. Un gaz inerte de purge (par exemple N2) s'écoule dans la ligne de prélèvement afin d'y retirer les impuretés déposées sur les parois durant les analyses précédentes et de conditionner la ligne d'échantillonnage pour l'analyse suivante dans l'enceinte A. Le gaz de purge pénètre dans le composant v par le port E1, et ressort du composant v par le port S2 pour s'écouler vers les évents. Aucun gaz ne s'écoule par

le port S1.

Le fonctionnement du dispositif de l'invention selon son premier mode est expliqué en regard de la figure 1. Le dispositif de la figure 1 permet le prélèvement de gaz à partir de cinq sources de gaz (A, B. C, D, E). Le dispositif comprend cinq appareils, par exemple cinq analyseurs (AP1, AP2, AP3, AP4, AP5) qui peuvent être dédiés à l'analyse de produits différents. Ces appareils sont montés en dérivation sur une ligne unique, dite ligne d'analyse (LA). Le dispositif comprend une source de gaz inerte (SG), par exemple de l'azote de haute pureté sous 7 bars, et un système d'évacuation des évents (EV). Une

cartouche de perméation de (H2O) est placée sur le ligne de fourniture de gaz inerte.

L'extrémité de ligne d'analyse (LA) est reliée à une extrémité de l'unique ligne de fourniture (LF) du dispositif. L'autre extrémité de la ligne de fourniture (LF) est reliée à la ligne de purge de la ligne de fourniture (LpLF), elle-même en communication avec le système d'évacuation des évents (EV). Le dispositif comprend cinq lignes de prélèvement (LPA, LPB, LPC, LPD, LPE). Pour chacune des ces lignes de prélèvement, une extrémité est reliée à une vanne (vA, vB, vC, vD, vE) permettant soit la communication de la ligne de prélèvement avec la source de gaz correspondante (A, B. C, D, E), soit la fermeture de la source de gaz correspondante et la communication de la ligne de prélèvement avec sa ligne de purge amont (LpALP). L'autre extrémité de chacune des

9 2837557

lignes de prélèvement (LPA, LPB, LPC, LPD, LPE) est reliée à une vanne à deux conduits

(VA, VB, VC, VD, VE):

- le premier conduit de ces vannes relie en permanence sa ligne de prélèvement correspondante à une ligne de purge aval de cette ligne de prélèvement (LpaLP), - le deuxième conduit relie le premier conduit à la ligne de fourniture (LF), mais comprend un actionneur permettant soit la mise en communication du premier et du deuxième conduits, soit leur isolement. Par conséquent, lorsque cet actionneur permet la mise en communication, le même gaz circule à la fois dans le premier et le deuxième conduit de la vanne, donc dans la ligne de prélèvement, dans la ligne de purge aval de cette ligne de prélèvement (LpaLP) et dans la ligne de fourniture. Par contre, lorsque cet actionneur ne permet pas la mise en communication du premier et du deuxième conduits, le même gaz circule dans la ligne de prélèvement et dans la ligne de purge aval de cette ligne de prélèvement (LpaLP) du fait de leur mise en communication par le premier conduit; par contre, un autre gaz peut circuler dans la ligne de fourniture qui est isolée du

deuxième conduit.

La ligne de purge aval de chacune des lignes de prélèvement (LpaLP) est reliée à la source de gaz inerte (SG) et comprend, entre la source de gaz inerte (SG) et la vanne à deux conduits, à laquelle elle est reliée, une dérivation vers la purge générale (EV) du

dispositif dont l'ouverture est contrôlée par une vanne de dérivation (Vd) .

La figure 1 illustre le fonctionnement du dispositif lors de l'analyse du gaz issu de la source B de gaz. Pour le fonctionnement, sur la figure 1, comme sur les autres figures, les signes conventionnels suivants ont été respectés: - les vannes coloriées en noir sont ouvertes, tandis que les vannes coloriées en blanc sont fermées, - les lignes en pointillés assurent la circulation du gaz provenant d'une source, une flèche noire indique le sens de circulation de ce gaz, - les lignes en traits pleins qui comportent une flèche blanche, assurent la circulation du gaz inerte dans le sens de la flèche, - les lignes en traits pleins ne comportant aucune flèche, correspondent aux lignes

dans lesquelles le gaz ne s'écoule pas.

- les organes de perte de charge constitués d'orifice calibré sont représentés par le

symbole suivant:) (.

Dans la ligne de prélèvement du gaz issu de la source B. on ouvre la sortie de la vanne vB vers la ligne de prélèvement (LP) de manière à mettre en communication la source de gaz B avec sa ligne de prélèvement (LP). Par contre, la sortie de la vanne vB

1 0 2837557

vers la ligne de purge amont de la ligne de prélèvement (LpALP) est fermée. Par conséquent, le gaz de la source B est dirigé vers la ligne de fourniture. Dans les lignes de prélèvement des autres gaz issus des sources A, C, D et E, on ferme la sortie de la vanne vB vers la ligne de prélèvement (LP) et on ouvre la sortie de la vanne vB vers la ligne de purge amont de la ligne de prélèvement (LpALP). Par conséquent, les gaz issus des

sources A, C, D et E sont dirigés vers la purge.

Au niveau de la ligne de fourniture (LF), seule la vanne VB est actionnée de manière à permettre la communication de son premier conduit avec son deuxième conduit. Donc, le gaz issu de la source B et provenant de la ligne de prélèvement (LP) en communication avec la source B est introduit à la fois dans la ligne de fourniture et dans la ligne de purge aval de la ligne de prélèvement (LpaLP) correspondante. La vanne de dérivation (Vd) de cette ligne de prélèvement (LpaLP) est ouverte permettant l'évacuation

du gaz issu de la source B parcourant cette ligne vers la purge.

Les vannes VA, VC, VD et VE de la ligne de fourniture sont actionnées de manière à fermer la communication entre leur premier et leur deuxième conduit. Par conséquent, pour chacune de ces vannes, les lignes de prélèvement correspondantes sont en communication avec leur ligne de purge aval (LpaLP). Les vannes de dérivation (Vd) de ces lignes de purge (LpaLP) sont fermées et du fait de la liaison entre la source de gaz inerte (SG) et ces lignes de purge (LpaLP), le gaz inerte circule dans ces lignes de purge, le deuxième conduit des vannes VA, VC, VD et VE, dans les lignes de prélèvement des gaz A, C, D et E et dans les lignes de purge amont de ces ligne de prélèvement (LPALP) jusque vers la purge. Un orifice calibré placé entre les extrémités des lignes de purge amont de ces ligne de prélèvement (LPALP), permet l'écoulement en régime non- sonique du gaz inerte, et permet d'insérer une perte de charge et d'éviter des conflits de pression entre les différentes lignes en communication. L'écoulement en régime non-sonique est caractérisé par le fait que la vitesse d'écoulement du gaz au passage de l'orifice est inférieure à la vitesse du son dans ce même gaz et dans les mêmes conditions de température et de pression. Contrairement au régime d'écoulement sonique, o le débit n'est pas fonction de la pression en aval, dans le régime d'écoulement non-sonique, le débit est fonction de la pression en aval. En général, dans la présente invention, afin de permettre un prélèvement dans les enceintes A, B. C, D ou E, à une pression proche de la pression atmosphérique, la pression en aval des orifices calibrés ne peut être ajustée suffisamment bas (pour des difficultés de mise sous vide) pour respecter le critère de régime d'écoulement sonique: par conséquent, le dimensionnement du diamètre des

orifices calibrés se fait dans un régime de fonctionnement en écoulement non-sonique.

1 1 2337557 La ligne de fourniture (LF) est isolée des lignes de prélèvement (LP) des

gaz A, C, D et E et de leur ligne de purge aval (LpaLP) correspondantes. Le gaz B circule seul dans la ligne de fourniture (LF): à la fois en direction de la ligne de purge de la ligne de fourniture (LpLF) et en direction des appareils (AP1, AP2, AP3, AP4, AP5) auprès desquels il est délivré. Toutes les autres lignes ne contenant pas de gaz issu de la source B sont

traversées par le gaz inerte.

La figure 1 illustre également le cas o les appareils (AP1, AP2, AP3, AP4, AP5) sont placés en dérivation sur la ligne d'analyse (LA) et o la ligne d'analyse comprend au moins une ligne de dérivation équipée d'une vanne de sélection (VS1, VS2, VS3) et dépourvue d'appareil permettant de dériver le flux du gaz issu de la source B de certains appareils. Dans le cas de la figure 1, la vanne de sélection VS1 est ouverte, le flux de gaz issu de la source B est donc dérivé dans cette ligne de dérivation correspondant à cette vanne et n'entre pas en contact avec les appareils AP4 et AP5. L'extrémité de la ligne d'analyse (LA) est en communication avec la source de gaz inerte (SG). Du fait de la présence dun organe de perte de charge à l'extrémité de la ligne d'analyse (LA) du côté de la source de gaz inerte, le gaz inerte balaye la partie de la ligne d'analyse située en aval de la ligne de dérivation dont la vanne de sélection VS1 est ouverte. Le gaz inerte circule donc également dans les appareils (AP4, AP5) se trouvant en aval de cette ligne

de dérivation.

Sur la figure 1, les organes de perte de charge sont configurés de manière à permettre la circulation des gaz ainsi qu'indiqué ci-dessus. A titre d'exemple, les diamètres des organes de perte de charge de la figure 1 peuvent présenter les valeurs suivantes: - 75,um pour ceux placés sur les ligne de purge aval des lignes de prélèvement (LpaLP), - 500,um pour celui placé sur la ligne d'analyse (LA), - 300,um pour celui placé sur la ligne de purge de la ligne de fourniture (LpLF), - 250 m pour celui placé sur la ligne de purge amont des lignes de prélèvement (LpALP), - 125,um pour ceux placés sur les lignes de dérivation placées entre la source de gaz inerte (SG) et les lignes de purge aval de chacune des lignes de prélèvement (LpaLP), - 850 à 720,um pour ceux placés sur les lignes de dérivation de la ligne d'analyse et

non équipées d'appareil.

1 2 2837557

Le fonctionnement du dispositif de l'invention selon son deuxième mode est expliqué en regard de la figure 2. Le dispositif de la figure 2 permet le prélèvement de gaz à partir de cinq sources de gaz (A, B. C, D, E). Le dispositif comprend cinq appareils (AP1, AP2, AP3, AP4, AP5), par exemple cinq analyseurs qui peuvent être dédiés à l'analyse de produits différents. Ces appareils sont partagés en deux groupes: AP1, AP2, d'une part et AP3, AP4 et AP5, d'autre part. Pour chacun de ces groupes, les appareils sont montés en dérivation sur une ligne d'analyse (LA1, LA2). Chaque ligne d'analyse comprend également un déverseur (dev1, dev2) placé en dérivation en parallèle des appareils. Le dispositif comprend une source de gaz inerte (SG) et un système d'évacuation des évents (EV). Une cartouche de perméation de (H2O) est placée sur le ligne de fourniture de gaz inerte. Le dispositif comprend deux lignes de fourniture (LF1,

LF2) pour la délivrance de gaz issu d'une source à un groupe d'appareils ou à l'autre.

L'extrémité de chacune des lignes d'analyse (LA1, LA2) est donc reliée à une extrémité de sa ligne de fourniture (LF1, LF2) correspondante. L'autre extrémité de chaque ligne de fourniture (LF1, LF2) est reliée à la source de gaz inerte (SG) et comprend, entre la source de gaz inerte (SG) et la première des vanne à deux conduits (VA2, VA1), à laquelle la ligne de fourniture est reliée, une dérivation vers sa ligne de purge correspondante (LpLF1, LpLF2). Cette dérivation est contr61ée par une vanne de dérivation (Vd1, Vd2). Les lignes de purge de chacune des lignes de fourniture (LpLF1, LpLF2) sont en communication avec le système d'évacuation des évents (EV) du dispositif.

Le dispositif comprend cinq lignes de prélèvement (LPA, LPB, LPC, LPD, LPE).

Pour chacune des ces lignes de prélèvement, une extrémité est relise à une vanne (vA, vB, vC, vD, vE) permettant soit la communication de la ligne de prélèvement avec la source de gaz correspondante (A, B. C, D, E), soit la fermeture de la source de gaz correspondante et la communication de la ligne de prélèvement avec sa ligne de purge amont (LpALP). L'autre extrémité de chacune des lignes de prélèvement (LPA, LPB, LPC, LPD, LPE) est reliée aux lignes de fourniture (LF1, LF2) par des vannes à deux conduits: les vannes VA1, VB1, VC1, VD1 et VE1 pour la liaison des lignes de prélèvement LPA, LPB, LPC, LPD et LPE respectivement avec la ligne de fourniture LF1 et les vannes VA2, VB2, VC2, VD2 et VE2 pour la liaison des lignes de prélèvement LPA, LPB, LPC, LPD et LPE respectivement avec la ligne de fourniture LF2. Sur les lignes de prélèvement, la ligne de fourniture LF1 se trouvent en amont des vannes de liaison avec

1 3 2837557

la ligne de fourniture LF2 selon le sens de circulation des gaz issus des sources dans les lignes de prélèvement. Dans le cas des vannes VA1, VB1, VC1, VD1 et VE1: - le premier conduit de ces vannes relie en permanence l'amont de sa ligne de prélèvement correspondante à l'aval de cette ligne de prélèvement, - le deuxième conduit de ces vannes relie le premier conduit à la ligne de fourniture (LF1), mais comprend un actionneur permettant soit la mise en communication du premier et du deuxième conduits, soit leur isolement. Par conséquent, lorsque cet actionneur permet la mise en communication, le même gaz circule à la fois dans le premier et le deuxième conduit de la vanne, donc dans la ligne de prélèvement, dans l'aval de ceffe ligne de prélèvement et dans la ligne de fourniture (LF1). Par contre, lorsque cet actionneur ne permet pas ia mise en communication du premier et du deuxième conduits, le même gaz circule dans la ligne de prélèvement et dans l'aval de cette ligne de prélèvement du fait de leur mise en communication par le premier conduit; par contre, un autre gaz peut circuler dans la ligne de fourniture (LF1) qui est isolée du deuxième

1 5 conduit.

Dans le cas des vannes VA2, VB2, VC2, VD2 et VE2: - le premier conduit de ces vannes relie en permanence sa ligne de prélèvement correspondante à une ligne de purge aval de cette ligne de prélèvement (LpaLP), - le deuxième conduit relie le premier conduit à la ligne de fourniture (LF2), mais comprend un actionneur permeffant soit la mise en communication du premier et du deuxième conduits, soit leur isolement. Par conséquent, lorsque cet actionneur permet la mise en communication, le même gaz circule à la fois dans le premier et le deuxième conduit de la vanne, donc dans la ligne de prélèvement, dans la ligne de purge aval de cette ligne de prélèvement (LpaLP) et dans la ligne de fourniture (LF2). Par contre, lorsque cet actionneur ne permet pas la mise en communication du premier et du deuxième conduits, le même gaz circule dans la ligne de prélèvement et dans la ligne de purge aval de cette ligne de prélèvement (LpaLP) du fait de leur mise en communication par le premier conduit; par contre, un autre gaz peut circuler dans la ligne de fourniture

(LF2) qui est isolée du deuxième conduit.

La ligne de purge aval de chacune des lignes de prélèvement (LpaLP) est reliée à la source de gaz inerte (SG) et comprend, entre la source de gaz inerte (SG) et la vanne à deux conduits (VA2, VB2, VC2, VD2, VE2), à laquelle elle est reliée, une dérivation vers la purge générale (EV) du dispositif dont l'ouverture est contrôlée par une vanne de

dérivation (Vd).

1 4 2837557

La figure 2 illustre le fonctionnement du dispositif lors de l'analyse du gaz issu de la source B de gaz par le groupe d'appareils placé de la ligne de fourniture LF2. Pour le fonctionnement, les mêmes signes conventionnels que ceux de la figure 1 ont été respectés. Dans la iigne de prélèvement du gaz issu de la source B. on ouvre la sortie de la vanne vB vers la ligne de prélèvement (LP) de manière à mettre en communication la source de gaz B avec sa ligne de prélèvement (LP). Par contre, la sortie de la vanne vB vers la ligne de purge amont de la ligne de prélèvement (LpALP) est fermée. Par conséquent, le gaz de la source B est dirigé vers la ligne de fourniture. Dans les lignes de prélèvement des autres gaz issus des sources A, C, D et E, on ferme la sortie de la vanne vB vers la ligne de prélèvement (LP) et on ouvre la sortie de la vanne vB vers la ligne de purge amont de la ligne de prélèvement (LpALP). Par conséquent, les gaz issus des

sources A, C, D et E sont dirigés vers la purge.

Au niveau de la ligne de fourniture amont (LF1), la vanne VB1 ne permet la communication de son premier conduit avec son deuxième conduit. Donc, le gaz issu de la source B et provenant de la ligne de prélèvement (LP) en communication avec la source B est dirigé dans l'aval de la ligne de prélèvement correspondante et nest pas introduit dans la ligne de fourniture (LF1). Au niveau de la ligne de fourniture aval (LF2), seule la vanne VB2 est actionnée de manière à permettre ia communication de son premier conduit avec son deuxième conduit. Donc, le gaz issu de la source B et provenant de la ligne de prélèvement (LP) en communication avec ia source B est introduit à la fois dans la ligne de fourniture LF2 et dans la ligne de purge aval de la ligne de prélèvement (LpaLP) correspondante. La vanne de dérivation (Vd) de cette ligne de prélèvement (LpaLP) est ouverte permettant l'évacuation du gaz issu de la source B parcourant cette ligne vers la purge. L'orifice de la ligne de dérivation de la ligne de purge aval de la ligne de prélèvement (LpaLP) correspondant à la source B est sur dimensionné par rapport à l'orifice de l'organe de perte de charge placé sur cette ligne de purge aval de la ligne de prélèvement (LpaLP) pour permettre un écoulement du gaz issu de la source B

à contre courant dans cette ligne de purge aval de la ligne de prélèvement (LpaLP).

Les vannes VA1, VC1, VD1, VE1, VA2, VC2, VD2 et VE2 sont actionnées de manière à fermer la communication entre leur premier et leur deuxième conduits. Par conséquent, pour chacune de ces vannes, les lignes de prélèvement correspondantes sont en communication avec leur ligne de purge aval (LpaLP). Les vannes de dérivation (Vd) de ces lignes de purge (LpaLP) sont fermées et du fait de la liaison entre la source de gaz inerte (SG) et ces lignes de purge (LpaLP), le gaz inerte circule dans ces lignes de

1 5 2837557

purge, le deuxième conduit des vannes VA2, VC2, VD2 et VE2, dans les lignes de prélèvement aval, dans le deuxième conduit des vannes VA1, VC1, VD1 et VE1, dans les lignes de prélèvement des gaz A, C, D et E et dans les lignes de purge amont de ces ligne de prélèvement (LPALP) jusque vers la purge. En outre, du fait de la fermeture de la vanne de dérivation Vd1, le gaz inerte circule également dans la ligne de fourniture amont

LF1 et dans les appareils de la ligne d'analyse correspondante LA1.

La ligne de fourniture amont (LF2) est isolée des lignes de prélèvement (LP) des

gaz A, C, D et E et de leur ligne de purge aval (LpaLP) correspondantes. Le gaz B circule -

seul dans la ligne de fourniture LF2: à la fois en direction de la ligne de purge de la ligne de fourniture (LpLF2) et en direction des appareils (AP3, AP4, AP5) auprès desquels il est délivré. La pression, dans la ligne de fourniture LF2 et dans la ligne d'analyse LA2, est maintenue à une valeur prédéfinie par l'intermédiaire du déverseur, placé en dérivation de

les appareils AP3, AP4, AP5.

Du fait de l'ouverture de la vanne de dérivation Vd2, le gaz issu de la source B s'écoule vers la purge par la ligne de purge de la ligne de fourniture correspondante (LpLF2). L'orifice de l'organe de perte de charge placé sur la ligne de purge de la ligne de fourniture aval (LpLF2) est surdimensionné par rapport à l'orifice l'organe de perte de charge placé entre la source de gaz inerte et la vanne de dérivation Vd2 pour permettre un écoulement du gaz issu de la source B à contre courant dans la ligne de fourniture LF2. Toutes les autres lignes ne contenant pas de gaz issu de la source B sont

traversées par le gaz inerte, notamment la ligne de fourniture LF1.

Sur la figure 2, les organes de perte de charge sont configurés de manière à permettre la circulation des gaz ainsi qu'indiqué ci-dessus. A titre d'exemple, les diamètres des organes de perte de charge de la figure 2 peuvent présenter les valeurs suivantes: - 75,um pour ceux placés sur les ligne de purge aval des lignes de prélèvement (LpaLP), - 675,um pour celui placé sur la ligne de purge de la ligne de fourniture aval (LpLF2), 425,um pour celui placé sur la ligne de purge de la ligne de fourniture amont (LpLF1), - 400,um pour celui placé entre la source de gaz inerte et la vanne de dérivation Vd2,

]6 2337557

- 250,um pour celui placé entre la source de gaz inerte et la vanne de dérivation Vd1, - 250 m pour celui placé sur la ligne de purge amont des lignes de prélèvement (LpALP), - 125,um pour ceux placés sur les lignes de dérivation placées entre la source de gaz inerte (SG) et les lignes de purge aval de chacune des lignes de prélèvement (LpaLp). Une variante du fonctionnement du dispositif de l'invention selon son deuxième mode peut être mis en ceuvre à partir d'un plus grand nombre de sources de gaz, par exemple cinq sources de gaz (A, B. C, D, E). Le dispositif peut également comprendre un plus grand nombre d'appareils, par exemple cinq appareils (AP1, AP2, AP3, AP4, AP5), chacun de ces appareils se trouvent à l'extrémité d'une ligne de fourniture différente (LF1,

LF2, LF3, LF4, LF5) pour la délivrance d'un gaz issu d'une source à un appareil précis.

Le montage du dispositif reprend alors le principe décrit plus simplement pour la figure 2

et l'applique à ce dispositif avec cinq lignes de fourniture.

1 7 2837557

Claims

REVENDICATIONS

1. Dispositif pour fournir au moins deux gaz issus de sources de gaz (A, B. C, D, E) respectives à au moins un appareil (AP), comprenant: - au moins une ligne de fourniture (LF) de gaz à l'appareil (AP), dont une extrémité est reliée audit appareil (AP) et dont l'autre extrémité est reliée à une ligne de purge de la ligne de fourniture (LpLF), - au moins deux lignes de prélèvement (LP) reliées chacune: par une extrémité à une des sources de gaz (A, B. C, D, E) au moyen d'une vanne (vA, vB, vC, vD, vE) permettant soit la mise en communication de la source de gaz (A, B. C, D, E) avec la ligne de prélèvement (LP), soit la fermeture de la source de gaz (A, B. C, D, E) et la mise en contact de la ligne de prélèvement (LP) avec une ligne de purge amont de la ligne de prélèvement (LpALP), par l'autre extrémité à la ligne de fourniture du gaz (LF) à l'appareil (AP) à l'aide d'une vanne à deux conduits (VA, VB, VC, VD, VE) comprenant: - un premier conduit relié en permanence par une extrémité à la ligne de prélèvement (LP) et par son autre extrémité à une ligne de purge aval de la ligne de prélèvement (LpaLP), - un deuxième conduit permettant la communication entre le premier conduit et la ligne de fourniture de gaz (LF), et - un actionneur commutable entre une position de mise en communication du premier conduit avec le deuxième conduit, et une position d'isolement du premier conduit par rapport au deuxième conduit, et le deuxième conduit de la vanne étant en communication avec la ligne de fourniture de gaz (LF), - une source de gaz inerte (SG), et dans lequel: chaque ligne de purge aval des lignes de prélèvement (LpaLP) est reliée à la source de gaz inerte (SG) et comprend une dérivation vers la purge générale du dispositif dont l'ouverture est contrôlée par une vanne de dérivation (Vd), - des organes de perte de charge sont présents sur: la ligne de purge de la ligne de fourniture (LpLF), les lignes de purge amont des lignes de prélèvement (LpALP), les dérivations des ligne des purge aval des lignes de prélèvement et les lignes de purge aval des lignes de prélèvement (LpaLP) pour lesquelles il sont placés entre la source de gaz

inerte (SG) et la vanne de dérivation (Vd).

1 8 2837557

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux appareils (AP1, AP2, AP3, AP4, AP5) et en ce que ces appareils sont montés sur des lignes de dérivation d'une ligne d'analyse (LA) placée à l'extrémité de la ligne de fourniture (LF).

3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la ligne d'analyse (LA) comprend, entre deux lignes de dérivation sur lesquelles sont montées de appareils (AP1, AP2, AP3, AP4, AP5), au moins une ligne de dérivation équipée d'aucun appareil et

comprenant une vanne de sélection (VS1, VS2, VS3).

4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'extrémité de la ligne

d'analyse (LA) est en communication avec la source de gaz inerte (SG).

5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux appareils (AP1, AP2, AP3, AP4, AP5) et au moins deux lignes de fourniture chacune présentant une extrémité reliée à un appareil respectif (AP1, AP2, AP3, AP4, AP5) et dont l'autre extrémité est reliée à une ligne de purge de la ligne de fourniture respective (LpLF1, LpLF2), chaque ligne de prélèvement (LP) étant reliée aux lignes de fourniture (LF1, LF2) par des vannes à deux conduits (VA1, VA2, VB1, VB2, VC1, VC2, VD1, VD2,

VE1, VE2,) placées en série sur la ligne de prélèvement (LP).

6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'extrémité de chaque ligne de fourniture (LF1, LF2), reliée à la ligne de purge de la ligne de fourniture respective (LpLF1, LpLF2) comprend une dérivation vers la source de gaz inerte (SG), en ce qu'une vanne de dérivation est placée sur chaque ligne de purge de la ligne de fourniture (LpLF1, LpLF2) en amont de son organe de perte de charge et en ce qu'un organe de perte de charge est placé sur la dérivation de la ligne de fourniture vers la source de gaz inerte (SG).

7. Dispositif selon lune des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que chaque ligne de

purge est reliée à un dispositif d'évacuation des évents.

8. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les

appareils sont des analyseurs de différentes sensibilités.

1 9 2837557

9. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les

organes de perte de charge consistent en orifices calibrés placés sur les canalisations

des lignes.

10. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un

détendeur et un déverseur sont placés en amont et en aval de chaque organe de perte de charge.

11. Dispositif selon la revendication 6 et la revendication 9, caractérisé en ce que l'orifice calibré de l'organe de perte de charge sur la ligne de purge de la ligne de fourniture (LpLF) est surdimensionné par rapport à l'orifice calibré de l'organe de perte de charge

placé sur la dérivation de la ligne de fourniture vers la source de gaz inerte (SG).

12. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'orifice calibré de l'organe de perte de charge des lignes de purge aval des lignes de prélèvement (LpaLP) est surdimensionné par rapport à l'orifice calibré de l'organe de perte de charge placé sur les

dérivations des lignes de purge aval des lignes de prélèvement correspondantes.