Toutes les composantes du montage expérimental présentées ci-haut doivent être reliées entre elles. La Figure 17 montre cet assemblage des différentes composantes sans montrer les poids et les cylindres inertes pour alléger la figure.
Figure 17 : Montage expérimental complet
Four Isolant Pompe de recirculation N2 P Manomètre à vide H2scan Pompe à vide AlScan P Manomètre Pompe de bullage Thermocouple Moteur de l’agitateur Bulleur Thermocouple Sonde AlScan Agitateur Tuyau de recirculation Al liquide V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8 V11 V9 V10 VS1 VS2 Contrôleurs de débits massiques H2
On y voit d’abord que la chambre de mesure est placée dans le four à un niveau auquel environ les 2/3 de sa hauteur sont exposés à la chaleur alors que l’autre tiers est au frais. Un couvercle en matériau isolant ainsi que de la laine isolante permettent de fermer adéquatement le four et de garder la chaleur à l’intérieur. De plus, deux ventilateurs permettent d’induire une convection forcée sur les parois de la partie supérieure de la chambre et ainsi de refroidir les tuyaux et les appareils de mesure situés à cet endroit ainsi que le gaz qui y circule.
Ensuite, on remarque que les tubes de la sonde AlScan, le tuyau de recirculation et le thermocouple passent tous à travers la bride (20). Ces quatre tubes ont tous un diamètre de 1/16’’ (1,5875 mm). Ils sont passés à travers des raccords à compression qui sont vissés directement dans la bride. Deux valves, V10 et V11, permettent d’isoler l’AlScan de la chambre au besoin. De même pour la pompe de recirculation avec la valve V9. Les tuyaux d’entrée et de sortie de cet appareil sont en fait de petits tuyaux de viton qui sont reliés aux tuyaux de 1/16’’ (1,5875 mm) avec des raccords appropriés.
On voit aussi que les deux bonbonnes de gaz, une de H2 l’autre de N2, sont
reliées aux contrôleurs de débit massique et, qu’à la sortie de ces appareils, les tuyaux se rejoignent pour permettre le mélange des gaz. Deux valves, V2 et V3, permettent de diriger les gaz vers la chambre ou vers la double paroi et d’isoler les deux parties l’une de l’autre. Des valves de surpression, VS1 pour la chambre et VS2 pour la double paroi, permettent au surplus de gaz de s’échapper et de maintenir la pression interne à la valeur pour laquelle la valve a été ajustée. Ces valves sont conçues à sens unique de manière à laisser sortir les gaz vers l’extérieur lorsque la pression interne est trop élevée sans en laisser entrer à l’intérieur lorsqu’elle devient plus faible. Donc, l’étanchéité de ces valves est assurée. Lors de l’ajout de gaz, la valve V4 est ouverte et ce dernier passe simplement à travers un raccord à compression vissé dans la bride (22) et s’écoule directement dans la chambre. Comme l’entrée des gaz et la valve de surpression VS1 sont assez distancées l’une de l’autre, le gaz peut bien circuler dans toute la chambre et ne peut pas faire de court-circuit entre l’entrée et la sortie. Tous les
tuyaux du système d’acheminement des gaz sont en acier inoxydable et ont un diamètre de 1/4’’ (6,35 mm).
Le système de bullage se retrouve directement relié au circuit d’entrée des gaz. La pompe de bullage est isolée par deux valves, V6 et V7. Lorsqu’elle est mise en fonction, le gaz recirculé est pompé de la chambre par le tube de la valve V4 et il ressort par le bulleur. La valve V5 est intégrée au système pour permettre un équilibre de pression entre le tube de bullage et la chambre lorsque le vide est fait dans le système. Il est ainsi possible d’éviter que la création d’une différence de pression entre le tube de bullage et le reste de la chambre entraîne une remontée de l’aluminium liquide dans le tube et que le bulleur se bouche. De plus, la pompe de bullage peut permettre d’acheminer du gaz dans l’aluminium directement des contrôleurs de débit massique via le bulleur en fermant la valve V4. Par contre, cette méthode est rarement utilisée, puisque les pompes des contrôleurs ne sont pas très puissantes et ne permettent pas d’alimenter la pompe de bullage adéquatement. L’entrée et la sortie des gaz au niveau de la pompe se fait par des tuyaux de viton de 6 mm de diamètre. Ceux-ci sont ensuite reliés à des tuyaux d’acier inoxydable de 1/4’’ (6,35 mm) de diamètre par des raccords appropriés. Le tuyau de bullage passe à travers la bride (20) par un raccord de compression vissé dans la bride. Ce tube a un diamètre de 1/8’’ (3,175 mm) et il est relié aux tuyaux et raccords de sortie de la pompe à l’aide d’un raccord de compression réducteur. L’extrémité inférieure du bulleur est un tube d’alumine de 1/8’’ (3,175 mm) de diamètre. Ce dernier est relié avec le tube d’acier inoxydable à l’aide d’un raccord de compression et il est solidifié à l’aide de pâte isolante.
Par la suite, le manomètre, la valve de surpression VS1, le système à vide et l’H2scan sont reliés à la chambre par un des trois accès en angle de la chambre. Il est à noter que les deux autres accès en angle sont inutilisés. Tous les tubes de cette partie d’assemblage sont faits d’acier inoxydable et ont un diamètre de 1/4’’ (6,35 mm). Premièrement, un tube est relié à une bride plane à collier par un raccord à compression vissé dans cette bride, cela permet de faire le lien entre l’intérieur de la chambre et cette partie du montage. La valve de surpression VS1
est reliée à ces tuyaux à l’aide d’un raccord de compression à trois embranchements. Ensuite, un raccord à quatre embranchements permet de faire le lien entre les autres items. Le manomètre doit être relié à l’aide d’un raccord plat à collier. Un adaptateur permettant le lien entre ce connecteur et un raccord à compression de 1/4’’ (6,35 mm) est donc utilisé à cet effet. On remarque que la valve de surpression et le manomètre ne peuvent pas être isolés et qu’ils sont toujours en contact avec l’atmosphère de la chambre. Ensuite, la valve V1 permet d’isoler le système à vide du reste du montage lorsqu’il est inutilisé. La pompe et le manomètre à vide sont reliés à un raccord plat à collier à trois embranchements de 1’’ (25,4 mm) de diamètre. Un tube de polymère du même diamètre conçu pour les systèmes à vide fait le lien entre les appareils et le montage. Tout comme pour le manomètre, un raccord approprié permet de connecter l’extrémité plane à collier de ce tube aux tuyaux d’acier inoxydable de 1/4’’ (6,35 mm) de diamètre du montage. Ensuite, la valve V8 permet d’isoler l’appareil H2scan de l’intérieur de la chambre. Celui-ci est conçu pour être connecté à un tuyau de 1/2’’ (12,7 mm) à l’aide d’un raccord à compression. Un réducteur a donc été utilisé pour faire le lien entre l’appareil et le reste du système. Ensuite, un raccord à trois embranchements permet d’acheminer les gaz de sortie de la pompe de recirculation directement sous le capteur de l’H2scan. Pour ce faire, un des embranchements a un connecteur de 1/16’’ (1,5875 mm) de diamètre alors que les autres en ont un de 1/4’’ (6,35 mm). Ainsi, un petit tuyau de 1/16’’ (1,5875 mm) est passé à travers le raccord et le tuyau de 1/4’’ (6,35 mm) faisant le lien avec l’appareil pour permettre d’acheminer les gaz directement sous le capteur de l’H2scan. Les gaz peuvent ensuite ressortir en empruntant le chemin de la valve V8 et revenir dans la chambre par l’accès en angle. Ce mouvement du gaz permet non seulement d’échantillonner au fond de la chambre et d’améliorer les mesures mais aussi de permettre un bon mélange des deux espèces gazeuses et ainsi d’éviter la formation d’un gradient de concentration entre le bas et le haut de la chambre de mesure.
Finalement, un agitateur est connecté à l’arbre de la partie inférieure de la bride (21) alors qu’un moteur rotatif l’est à celui de sa partie supérieure. Cette bride
est munie de deux arbres et elle permet la transmission d’un mouvement rotatif tout en assurant l’étanchéité du système. La partie inférieure de l’agitateur est fabriquée de graphite et elle est vissée à une tige d’acier inoxydable qui est elle- même vissée à l’arbre inférieur de la bride. Une attention particulière a été apportée pour que les filets de vissage des différentes parties de l’agitateur et de la bride soit dans le même sens que la rotation pour éviter qu’une des sections se dévisse. Le moteur rotatif est en fait une perceuse commerciale et celle-ci est directement reliée à l’arbre supérieur de la bride grâce au dispositif de serrage inclus. Un support à été conçu pour permettre une bonne stabilité du moteur rotatif. De plus, ce dernier est connecté à un rhéostat pour permettre un bon contrôle de sa vitesse de rotation.
Pour ce qui est des connections informatiques, les contrôleurs de débit massique sont reliés à un ordinateur où un logiciel qui permet de dicter le débit et la concentration en hydrogène désirée est installé. L’AlScan est aussi relié à cet ordinateur où le logiciel permettant de contrôler l’appareil et d’enregistrer les valeurs est installé. Le thermocouple et l’H2scan sont tous les deux directement reliés à un appareil d’acquisition de données qui permet de connecter jusqu’à huit appareils. Ce dernier est réglé pour enregistrer les valeurs à toutes les dix secondes. Ensuite, selon lequel est en utilisation, les manomètres sont d’abord reliés à un afficheur numérique de la pression qui permet la connexion d’un seul appareil à la fois. Lorsque c’est le manomètre à vide qui est connecté, les données ne sont pas enregistrées. Par contre, pour le manomètre à la pression atmosphérique, un câble passant de l’afficheur numérique à l’appareil d’acquisition de donnée permet d’enregistrer les données simultanément à celle de la température et de la concentration en hydrogène.