FR2965054A1

FR2965054A1 - Dispositif de prelevement de poussieres ou de particules solides notamment en vue de la detection d'explosifs

Info

Publication number: FR2965054A1
Application number: FR1057460A
Authority: FR
Inventors: Alain Bry; Alexandre Forzy; Lionel Hairault
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA; Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 2010-09-17
Filing date: 2010-09-17
Publication date: 2012-03-23
Anticipated expiration: 2030-09-17
Also published as: FR2965054B1

Abstract

Il comprend une poignée (1), un amplificateur de débit d'air (8) menant à un moyen de retenue (2) comme un cyclone par un passage (3), et un dispositif (7, 9) d'entrée d'air comprimé dans l'amplificateur (8) qui crée une forte aspiration d'air extérieur, au travers de la buse (4) apte à capturer même les fines particules à faible teneur jusqu'à une quantité mesurable. Etant complètement dépourvu d'électricité, cet appareil est utile dans les atmosphères dangereuses, notamment pour détecter la présence d'explosifs après analyse des particules collectées par cet appareil. Il permet de réaliser des prélèvements de particules dans des conditions extrêmes de températures hautes ou basses.

Description

DISPOSITIF DE PRELEVEMENT DE POUSSIERES OU DE PARTICULES SOLIDES NOTAMMENT EN VUE DE LA DETECTION D'EXPLOSIFS

DESCRIPTION Le sujet de l'invention est un dispositif de prélèvement de poussières ou de particules solides, qui a été conçu en vue de la détection d'explosifs, sans que d'autres applications soient exclues, les particules prélevées pouvant être de n'importe quelle nature compatible avec les matériaux constitutifs de l'appareil. Un procédé classique de détection de la présence de certaines substances, dont les explosifs, consiste à recourir à des chiens spécialement dressés. Mais malgré la finesse remarquable de leur odorat, l'emploi d'animaux présente les inconvénients d'une capacité de travail faible et d'une durée de dressage longue et coûteuse. C'est pourquoi d'autres procédés de détection ont été développés. Certains s'appuient sur des prélèvements d'échantillons de l'environnement qu'on analyse ensuite. La détection porte souvent sur la phase de vapeur du produit qu'on cherche à reconnaître, le prélèvement étant accompli par des dispositifs d'aspiration ; comme l'aspiration est en général à faible débit, ces dispositifs peuvent plus difficilement détecter des particules solides quand leur teneur dans l'atmosphère est faible, d'autant plus que la plupart d'entre elles peuvent adhérer à des surfaces environnantes au lieu d'être en suspension. Mais la détection de vapeurs n'est pas toujours possible : certains corps, dont de nombreux explosifs ont une pression de vapeur saturante très faible, et demeurent donc presque exclusivement à l'état solide. C'est pourquoi il reste avantageux de prélever, en vue de leur détection, des échantillons de matières explosives sous forme solide, en poussières ou en particules. Des procédés courants sans recours à des aspirations consistent à faire un frottis de la surface à analyser pour en arracher des particules et les emporter ; mais leur emploi est interdit dans les situations fréquentes où on se refuse à toucher à des objets à analyser afin de les préserver. D'autres procédés encore font appel à des rayonnements divers pour collecter des informations visuelles, spectroscopiques ou analytiques d'explosifs, mais ceux-ci doivent être en quantité importante et sous forme massive. Le dispositif de l'invention repose sur l'emploi d'une aspiration pour prélever des particules solides. Il se distingue de dispositifs accomplissant la même fonction principalement sous deux aspects : il ne comporte aucun actionnement électrique afin de permettre de travailler même dans des atmosphères dangereuses ou dans des températures extrêmes (par exemple -40° à +60°C), et il est conçu de manière à aspirer un gros débit même en l'absence de pompe électrique, de manière à permettre le prélèvement de particules dans un volume environnant important, ce qui permet d'en détecter même de très faibles teneurs, tout en créant une force d'aspiration suffisante pour aspirer des particules qui seraient légèrement collées sur des surfaces devant le dispositif. Sous une forme générale, le dispositif de prélèvement conforme à l'invention comprend une poignée de préhension établie sur le cyclone, une buse d'aspiration, un amplificateur d'air relié à la buse et qui comprend un conduit d'air comprimé responsable de l'aspiration qui débouche dans la buse d'aspiration en étant dirigé vers le passage et une vanne mécanique de fermeture du conduit d'air comprimé qui est commandée par un actionneur (bouton, gâchette, robinet), et un filtre de type cyclone de retenue des particules prélevées, qui est relié à l'amplificateur d'air par un passage. La vanne étant mécanique, elle est entièrement manuelle. L'air comprimé se détendant dans la buse produit un entraînement important d'un débit de l'air extérieur qui peut être de 100% à 1000% en volumes comparables de l'air comprimé dans certaines circonstances. Le passage peut notamment contenir un tamis filtrant à grosses mailles pour arrêter des gros morceaux aspirés. Les particules prélevées et récupérées dans le cyclone sont ensuite envoyées à l'analyse. La vanne et son actionneur (gâchette, etc.) sont installés à proximité de la poignée, et le conduit d'air comprimé est orientable. Cette disposition permet de déplacer commodément la buse devant des endroits où on souhaite procéder au prélèvement sans déplacer la 30 source d'air comprimé, qui est généralement une bouteille laissée à quelque distance ou portée par 25 l'opérateur dans un sac à dos ou installée à l'intérieur de la poignée creuse pour de petits réservoirs si des faibles autonomies sont suffisantes. L'invention sera maintenant décrite plus en détail en liaison aux figures suivantes - la figure 1 illustre l'invention dans son ensemble ; - la figure 2 illustre la buse d'aspiration et l'amplificateur ; - et la figure 3 illustre une réalisation de l'invention. La réalisation décrite à la figure 1 comprend une poignée (1) saisie par l'opérateur. La poignée (1) est fixée sur un cyclone (2) lequel se prolonge par un passage (3) du cyclone (2) et d'un amplificateur d'air (8), auxquels le passage (3) est relié par des extrémités opposées ; le passage (3) peut aussi être orienté. Le tuyau formant le passage (3) peut être démonté de l'amplificateur d'air (8) et du cyclone (2). Les liaisons se font par des colliers de serrage, des filetages, des ajustements serrés ou d'autres moyens. La poignée (1) contient encore une vanne manuelle (5) actionnée par un bouton ou une gâchette (6) ; un tuyau souple (7) se joint à la vanne (5) positionnée à hauteur de la poignée (1) et se prolonge jusqu'à l'intérieur de l'amplificateur (8), de la façon qu'on décrira plus loin; son autre extrémité, après la vanne manuelle (5), est raccordée à une bouteille d'air comprimé (9) qui s'étend à quelque distance et peut être posée près du lieu de prélèvement, portée par un véhicule, ou par l'opérateur lui-même dans un sac à dos. Pour des petites autonomies, le gaz est contenu dans une bouteille (9) jetable ou réutilisable glissée dans l'épaisseur de la poignée (1). La vanne manuelle (5) maintient le câble souple (7) fermé au repos, mais quand la gâchette (6) est pressée, son clapet est repoussé et permet l'éjection d'air comprimé dans la buse (2). L'extrémité de l'amplificateur d'air (8) opposée au passage (3) porte une buse (4). Une sortie d'air (20) en partie supérieure du cyclone (2) est surmontée d'une vanne (22) permettant de fermer la sortie d'air (20) lorsque la gâchette (6) est pressée. Cette action force l'air à être soufflé par la buse (4) en permettant de mieux décrocher les particules avant de les aspirer. Au- dessus de la vanne (22) est positionné un réducteur de bruit (23). Des tamis filtrants (17) ou filtres sont établis aux orifices du cyclone (2), communiquant au passage (3) et à la vanne (22) menant à la sortie d'air (23). Ils sont amovibles et à mailles larges. Ils arrêtent les particules volumineuses et sont installés quand l'entrée d'impuretés, qui correspondent à ces particules, doit être empêchée ; ils peuvent aussi être retirés. Le passage (3), ici coudé pour diriger l'écoulement de l'air chargé en particules vers la paroi latérale circulaire du cyclone (2) à partir d'une zone située au pied du cyclone (2), pourrait être remplacé par un passage (3') différent, notamment droit, pour réaliser des écoulements d'air à partir d'une zone située à l'altitude du cyclone (2). De même, la buse (4), ici évasée vers cette zone extérieure d'où l'air prélevé est originaire, afin de favoriser l'aspiration, pourrait être démontée et remplacée par une autre buse (4'), notamment rétrécie vers ladite zone, afin de favoriser un soufflage par le dispositif. Les passages (3, 3', etc.) et buses (4, 4', etc.) peuvent appartenir à des jeux qui accompagnent le dispositif et sont à portée de l'opérateur. Les particules fines arrêtées par le cyclone (2) tombent dans un réservoir inférieur (21). Le réservoir inférieur (21) se démonte pour être changé facilement ou récupérer les particules qui s'y sont déposées. La plupart des pièces du dispositif peuvent être en métal et se prêter ainsi à des nettoyages à chaud entre deux prélèvements ; mais certaines des pièces peuvent aussi être construites en matière synthétique (plastique) si on accepte de les jeter et de les remplacer après un prélèvement. On passe au commentaire de la figure 2. L'amplificateur d'air (8) est creusé d'une fente circulaire (10) dans laquelle débouche le câble souple (7). La fente circulaire (10) s'ouvre sur la face interne (11) de la buse (2) par une gorge (12), conique avec un sommet dirigé vers le passage (3) et le cyclone (2). Quand l'air comprimé est donné, il sort de la fente circulaire (10) et de la gorge (11) en se dirigeant obliquement à travers le perçage (13) de l'amplificateur (8) puis en se redressant pour s'écouler tangentiellement à la face interne (11) par un effet Coanda. Cet écoulement crée une dépression au centre du perçage (13) à l'endroit (14), et la buse (4) est donc efficace pour aspirer l'air d'un gros volume environnant, avec une force suffisante pour décoller des particules (15) qui seraient maintenues sur une paroi (16) avoisinante. L'air et les particules entraînées passent ensuite dans le passage (3) et traversent le cyclone (2), où les particules sont retenues. Une réalisation de l'invention est décrite à l'aide de la figure 3. Elle comprend un cyclone (2'), avec un corps périphérique (18) d'introduction du gaz, un corps cylindro-conique (19) au fond duquel les particules s'écoulent peu à peu alors que le gaz sort par une ouverture supérieure correspondant à la sortie d'air (20), et le réservoir inférieur (21), pour contenir les particules. Cette construction permet des prélèvements de particules plus fines, jusqu'à une dimension d'un micron environ. Le réservoir inférieur (21) se démonte pour être changé ou récupérer les particules qui s'y sont déposées. Le haut du corps périphérique (18) se démonte pour nettoyage. Les essais ont montré l'efficacité de l'invention sur l'extérieur des emballages contenant des explosifs (Tolite ou Hexomax). Les durées de prélèvement ont été inférieures à la minute et l'air comprimé dépensé a été de quelques centaines de litres. Les poussières prélevées ont révélé des pics attendus dans des analyses chromatographiques. Il est à noter que le tuyau du passage (3) peut être démonté et remplacé pour changer l'orientation d'aspiration et ainsi améliorer l'accessibilité aux particules.30

Claims

REVENDICATIONS1. Dispositif de prélèvement de particules, comprenant une poignée (1) de préhension établie sur un cyclone (2) de retenue des particules prélevées, caractérisé en ce qu'il comprend un amplificateur d'air (18), un passage (3) reliant l'amplificateur (8) au cyclone (2), un conduit d'air comprimé (7) responsable de l'amplification de l'aspiration, qui débouche dans l'amplificateur d'air (8) en étant dirigé vers le passage (3), et une vanne mécanique (5) de fermeture du conduit d'air comprimé (7), commandée par un actionneur (6).
2. Dispositif de prélèvement de particules selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de retenue des particules prélevées comprend au moins un cyclone (2).
3. Dispositif de prélèvement de particules selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que la vanne (5) et l'actionneur (6) sont installés sur la poignée (1), et le conduit d'air comprimé (7) est souple. 25
4. Dispositif de prélèvement de particules selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'amplificateur d'air (8) comprend une fente circulaire (10) dans laquelle le 30 conduit (7) d'air comprimé débouche, et une gorge conique (12) à sommet dirigé vers le passage (3), 20prolongeant la fente circulaire (9) et débouchant dans un perçage (13) de l'amplificateur (8).
5. Dispositif de prélèvement de particules selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le passage (3) est formé par un tuyau qui est orientable et démontable de l'amplificateur et du moyen de prélèvement de particules.
6. Dispositif de prélèvement de particules selon la revendication 5, caractérisé en ce que le passage (3) est équipé d'un filtre (17) amovible à un raccordement au cyclone (2).
7. Dispositif de prélèvement de particules selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le cyclone (2) est équipé d'une sortie d'air (20) munie d'un filtre (17) amovible et d'une vanne (22) apte à ouvrir ou fermer la sortie d'air (20).
8. Dispositif de prélèvement de particules selon la revendication 7, caractérisé en ce que la sortie d'air (20) est équipée d'un dispositif de réduction de bruit (23).
9. Dispositif de prélèvement de particules selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la buse (4) est amovible de l'amplificateur d'air (8) et appartient à un jeucomprenant une buse évasée et une buse rétrécie en direction des particules à prélever.
10. Dispositif de prélèvement de particules selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le conduit d'air comprimé (7) aboutit à une bouteille de gaz (9).
11. Dispositif de prélèvement de particules selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le passage (3) est coudé.
12. Dispositif de prélèvement de particules selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce qu'il comprend des éléments jetables en matière synthétique.
13. Dispositif de prélèvement de particules selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce qu'il comprend un réservoir inférieur (21) amovible collectant les particules prélevées.
14. Application d'un dispositif conforme à l'une quelconque des revendications précédentes à des prélèvements d'explosifs.