Brevet FR2005432A1 — publié le 19691212

690'9619 1 „A,r,„ 2005432 La présente invention se rapporte à un appareil qui peut être utilisé pour la préparation de dilutions précises d'échantillons de fluides . L'invention concerne plus particulièrement un appareil perfectionné pour le transfert de fluides qui com-5 prend un piston agencé pour maintenir les éléments de l'appareil qui sont mobiles les uns par rapport aux autres en contact étroit d'étanchéité au moment du transfert du fluide mais pour relâcher ce contact étroit aux moments où l'es éléments du distributeur pas 4 sent d'une orientation à .une autre .De cette façon, les surfaces 10 de portée des éléments de l'appareil sont sujettes à une usure plùs faible et peuvent avoir une longévité supérieure à celle des appareils connus du. même type.L'invention a également pour ' objet un appareil pouvant prendre des positions qui peuvent être choisies par rotation et qui déterminent l'accouplement entre 15 différentes sources et différents circuits d'écoulement et différents récipients récepteurs finaux . D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre . Au dessin annexé, donné uniquement à titre d'exemple : 20 la Fig.l est une vue en perspective d'un appareil de trans fert de fluide suivant l'invention ; la Fig.2 est un schéma d'une installation de dilution comprenant un appareil de transfert suivant l'invention ; la Fig.3 est une vue en perspective éclatée de l'appareil 25 de transfert de la Fig.l ; les Fig.4 et 5 sont des vues schématiques en plan montrant deux positions de l'élément centrai de l'appareil de transfert suivant l'invention : la Fig.6 est une vue partielle en coupe de l'appareil de 30 transfert . Dans l'exemple d'exécution représenté sur le dessin et notamment en perspective sur la Fig.l, un appareil de transfert 10 comprend trois éléments principaux 12,14 et l6 alignés coaxia-lement , l'élément 14 étant intercalé entre'les deux autres élé-35 ments et monté de façon à pouvoir tourner par rapport à ces éléments autour de leur axe commun.Ainsi qu'on l'expliquera en détail dans la suite, les éléments sont alésés avec précision pour former une série de passages et des orifices Pl à P10 qui peuvent s'accoupler en différentes combinaisons suivant la po-40 sition de l'élément central 14. Au moyen d'une série de canali- COPY 6909619 - 2005432 sations de fluides qui sont reliées à chacmn de ces trois éléments, on introduit des fluides échantillons et" des fluides diluants pour les mélanger et les transférer à des réeipitnts reliés aux éléments.de l'appareil par d'autres canalisations . 5 Un.examen du diagramme schématique de l'installation de di lution de la Fig.2 permet de se rendre mieux compte des détails de la construction de cet appareil .Pour faciliter la représentation en deux dimensions, l'élément central 14 est supposé osciller autour d'un axe 18 par rapport aux éléments 12 et l6 de 10 sorte que le déplacement relatif des passages P9 et £10 de l'élément l4 qui sont de part et d'autre de l'axe, peut être représenté d'une façon simple . Chacun des passages est prévu pour contenir une quantité ou un volume précis d'un fluide .En se déplaçant entre deux positions, chaque passage découpe ou contient 15 dans sa cavité interne ce volume précis de fluide.Les deux positions sont représentées par des flèches et un jeu de passages représentés en traits interrompus qui montre l'alignement des passage centraux avec des orifices portés par les éléments 12 et l6. 20 Les éléments extérieurs 12 et 16 sont fixes l'un par rap port à l'autre et chaque élément comporte deux paires d'orifices désignés par Pl,P2,P3 et P4 pour l'élément 12 ; et P5,P6,P7 et P8 pour l'élément l6. Lorsque l'élément central l4 occupe une première position, le passage de gauche P9 coïncide avec les ori-25 fiees Pl et P5, en même temps que le passage P10 coïncide avec les orifices P3 et P7-Lorsque l'élément central est amené à sa deuxième position , les passages P9 et PlO se déplacent vers la droite pour occuper les positions représentées en traits interrompus et pour bloquer ensuite l'écoulement ehtre les ori-50 fices Pi et P5 et entre les orifices PJ et PJ; en même temps , le passage PÇ est aligné avec les orifices P2 et P6 et le passage P10 aligné avec les orifices P4 et E8. Ceci a pour effet .que l'appareil découpe un volume précis de fluide de l'un des circuits définis par ?1,?9 et P5 et per-55 met d'introduire ce volume dans un autre circuit tel que P2,P9 et P6, tout en bloquant le premier circuit .Ceci se produit aux deux extrémités de l'appareil de transfert 10 On peut donc voir que l'appareil de transfert 10 est composé de deux parties de construction analogue qui sont placées de part et d'autre de 40 11 axe l8. BAD ORIGINAL^* 6909619. ■3 2005432 Plusieurs conduits de fluides relient l'appareil 10 aux autres parties de l'installation de la Fig.2, comme suit: un tuyau 20 relie l'orifice Pl à l'extrémité inférieure d'un distributeur 22 de commande de l'échantillon . Un tuyau 24 relie l'orifice P2 5 à l'extrémité supérieure d'un distributeur 26 de commande du diluant . Un tuyau 28 relie l'orifice P3 à l'extrémité inférieure du distributeur 26 de commande du diluant .Un tuyau 30 relie l'orifice P4 à l'extrémité supérieure du distributeur 22.Un tuyau 32 relie l'orifice P5 à un tube plongeur 34 d'aspiration de l'échan-10 tillon qui est représenté plongé dans un récipient 36 qui contient un échantillon liquide 38. Un tuyau 40 relie l'orifice P6 à une chambre 42 dh'une cuve de mélange 44. Un tuyau 46 relie l'orifice P7 à une chambre 48 d'une cuve de mélange 50. Finalement , un tuyau 52 relie l'orifice P8 à une chambre 54 de la cuve 44.Ce 15 tuyau 52 peut être appelé un tuyau voleur du fait qu'il extrait une partie d'une première dilution de la chambre 54 pour créer une deuxième dilution destinée à être mélangée dans la chambre 48. Ces tuyaux sont également représentés sur la Fig.l. L'installation comprend de plus une pompe à échantillon 56 20 qui est reliée par des tuyaux 58 et 60 au distributeur 22 de commande de l'échantillon et une pompe à diluant 62 qui est reliée par des tuyaux 64 et 66 au distributeur 26 de commande du diluant. Les deux distributeurs de commande 22 et 26 sont des distributeurs à trois voies, qui présentent des paires de passages internes Pli, 25 P12,P13 et Pl4. Dans le cas du distributeur 22, les passages centraux sont mis à l'échappement sur le rebut par un conduit 68 . Les passages centraux du distributeur 26 sont reliés à un conduit 70 qui part d'une source de diluant 72. Les pompes 56 et 62 sont de préférence constituées par des 30 corps qui contiennent intérieurement des pistons qui se déplacent d'une extrémité à l'autre et, dans ce mouvement, déplacent un volume de fluide .Chaque pompe aspire à une extrémité, le "même volume de fluide qu'elle refoule par l'autre extrémité . Si l'on suppose que l'appareil de transfert 10 est dans l'é-35 tat représenté sur la Fig.2, dans lequel l'élément central 14 est disposé de façon que les parties en traits continus des passages P9 et PlO soient à gauche et en coïncidence avec les orifices représentés , le fonctionnement de la pompe 56 permet d'aspirer une certaine quantité de l'échantillon 38 dans les tuyaux 32 et 20 40 par l'intermédiaire des orifices Pl et P5 et du passage P9 qui sont en coïncidence . Eçi même temps, le liquide qui était évefa- 6909619 4 2005432 tuellement contenu dans la pompe à échantillon 56 est expulsé vers le rebut par le tuyau 58. Les passages Pli sont bloquas à ce moment .L'échantillon 38 remplit le passage P9 de sorte que,lorsque l'élément central 14 est amené à son autre position reprësen-5 tée par la position du passage P9 en traits interrompus, le volume d'échantillon contenu dans P9 est mis en coïncidence avec les orifices P2 et P6 et avec les tuyaux 24 et 40. Après ce mouvement de l'élément central 14, le distributeur de commande 26 est automatiquement mis en action pour distrxDuer 10 un volume prédéterminé de diluant pour réaliser la première dilution d'une concentration prédéterminée .Le segment ou la partie isolée de l'échantillon 38, avec le diluant arrivant du tuyau 24 passe par le tuyau 40 pour aboutir dans la chambre 42 de la cuve 44 et le mouvement du liquide, à sa pénétration dans la cuve 44, 15 produit une opération de mélange . La quantité totale de liquide qui pénètre dans la cuve de mélange 44 est égale à celle qui est déplacée par la pompe 62. Cette quantité est réglé avec précision, par exemple 10 cm3, et elle refoule le volume isolé de l'échantillon 38 dans la chambre 20 42 en balayant ainsi le passage P9 et l'orifice P6 mis en coïncidence. Le volume isolé de l'échantillon 3$ est déterminé par le volume du passage P9. La cuve 44 est entièrement vide lorsque l'échantillon commence à y pénétrer et les chambres de ces cuves sont réunies 25 par un conduit 100. Par conséquent, lorsqu'un robinet 102 reste fermé, la première dilution de l'échantillon pénètre de la chambre 42 dans la chambre 54 et, lorsqu'on ouvre le robinet 102,1a dilution est envoyée à un premier appareil d'essai 104. A un certain moment avant 1'ouverture du robinet 102 mais 30 après que la chambre 54 a été remplie à un niveau prédéterminé, le distributeur 22 de commande de l'échantillon met le passage Pli en coïncidence avec les tuyaux. 58 et 60 pour mettre en circuit le tuyau 60 avec le passage P10 et les orifices P4 et PS. Par conséquent, étant donné que le tuyau 52 plonge dans la pre-35 miere dilution d'échantillon contenue dans la chambre 54 et qu'il est relié à l'orifice P8, la mise en action de la pompe à 4r>h?m-tillon 56 aspire une partie de la première dilution pour la faire pénétrer dans le passage P10. Ensuite, l'élément central 14 est ramené à sa position de dé-40 part, ce qui remet le passage P10 en coïncidence avec les passa- BAD 0RIGM*L 6909619 5 2005432 ge Pj5 et P7 et isole un volume de la première dilution qui reste contenu dans le passage P10. Le distributeur 26 de commande du diluant est ensuite manoeuvré pour distribuer le diluant au moyen du tuyau 28, et la pompe à diluant 62 est mise en action pour 5 refouler une quantité prédéterminée du diluant à travers le tuyau 28, l'ôrifice P3, le passage PlO, l'orifice P7 et le tuyau 46, dans la cuve 50 pour produire une deuxième dilution qui présente une concentration déterminable inférieure à celle de la première dilution . 10 Lorsque la deuxième dilution est reçue dans la cuve 50 , le robinet 106 peut être manoeuvré automatiquement pour transférer une partie de la deuxième dilution à un deuxième appareil d'essai 108. Sur la Fig.3, on a représenté par une vue en perspective éclatée, une forme de construction industrielle de l'ap-15 pareil de transfert 10 représentée schématiquement sur la FjLg.2 et qui est capable d'être utilisée dans l'installation de dilution qui a été décrite ci-dessus . Les glémffints 12, l4 et 16 sont cylindriques et présentent des trous de montage centraux .Par conséquent, au lieu que les 20 orifices et passages respectifs soient situés à la droite et à la gauche de l'axe 18 comme sur la Fig.2, ils sont diamétralement opposés par rapport à l'axe défini par la broche de montage 300 qui fait saillie sur la plaque de montage fixe 302. La broche 300 est montée rotative par rapport à la plaque de montage fixe 25 302 et, bien qu'elle soit essentiellement de forme cylindrique, elle comprend une partie intermédiaire 304 de section rectangulaire . Une barre rectangulaire fixe 306 est également montée sur la plaque 302. - Dans l'état assemblé, les éléments 12,14 et 16 sont montés 30 sur la broche 300 de telle façon que les éléments 12 et 16 soient montés par leurs trous circulaires de montage 305 et 307 sur les parties cylindriques de la broche; au contraire l'élément inter-s* médiaire l4 présente un trou de montage rectangulaire 308 qui s'ajuste sur la parti© rectangulaire'304 de la broche . 335 Les divers éléments de l'appareil sont maintenus assemblés sur la broche 300 par une vis 312 dont l'extrémité filetée traverse la broche 300 et est attaquée par un dispositif à ressort placé sur le côté opposé de la plaque 302 ainsi qu'on lé verra en détail en se reportant à la Fig.6. Le résultat de cet agen- ^0 . cernent est que la broche 300 est libre de tourner par rapport à 6909619 6 2005432 la plaque 302 et à la vis.312 tandis que le dispositif à ressort tend à appliquer les surfaces juxtaposézs des éléments de l'appareil les unes sur les autres pour établir des joints é-tanches aux fluides . 5 Pour permettre à l'élément intermédiaire l4 de se déplacer par rapport aux éléments extérieurs 12 et 16, les éléments extérieurs sont munis chacun d'une rainure de clayetage 310 dont seule celle de l'élément 16 est visible sur la Fig.3» pour recevoir la barre 306 fixe et bloquer ainsi tout mouvement rota-10 tif des éléments extérieurs .La périphérie de l'élément intermédiaire 14 est munie d'une encoche 314 d'une grande longueur circonférentielle , telle que cet élément soit libre de tourner dans certaines limites angulaires définies par rapport a la barre 306. 15 Par conséquent, lorsque l'appareil 10 est assemblé de la façon décrite plus haut, le mouvement rotatif de la broche 300 fait tourner l'élément intermédiaire 14 avec cette broche et par rapport aux éléments extérieurs 12 et 16 du distributeur en raison du montage de la partie rectangulaire 304 dans le trou de 20 même forme 308. Etant donné que ce mouvement rotatif est limité par la barre 306 engagée dans l'encoche 31^ deux positions sont définies ,1a première position est représentée sur la Fig.4 et correspond à celle qui a été mentionné plus haut en regard de la Fig.2, tandis que la deuxième position est représentée sur 25 la Fig.5. La Fig.6 représente nn agencement capable de provoquer la rotation de la broche 300 ainsi qu'on le décrira dans la suite. Sur la face de la plaque 302 qui est à l'opposé de celle représentée sur la Fig.2, est prévu un dispositif à cylindre commaMé 30 par le fluide, qui comporte un bloc 324 relié au piston et qui peut se déplacer alternativement suivant une trajectoire perpendiculaire au plan du dessin . Pour relier le bloc 324 à la broche 300, il est prévu une tige 326 et une bague 328. La tige 326 est articulée sur le bloc du piston 324 par un 35 joint universel ( non représentéde sorte que le mouvement alternatif est transformé en un mouvement rotatif de la tige autour d'un axe défini par la broche 300. Un trou fileté 329 prévu dans la bague coopère avec l'extrémité filetée de la tige 326'. La broche 300 présente, un méplat. 330 contre Me quel prend appui 40 la face terminale de la tige 326 .Par conséquent, lursque le bloc 6909619 2005432 324 est animé d'un mouvement alternatif, la broche 300 tourne et imprime un mouvement de rotation à l'élément central l4. Les surfaces de portée des éléments 12 et l6 de l'appareil sont de préférence faites d'une résine synthétique et elles con-5 pèrent avec des surfaces de portée finement polies de l'élément central 14 pour assurer à l'appareil un fonctionnement doux et à faible frottement . Bien que cette construction puisse se révéler satisfaisante pour la plupart des applications, les surfaces de portée risquent de présenter une certaine usure après 10 un. grand nombre de manoeuvres et, ensuite, elles tendEaient à fuir . C'est pourquoi l'appareil suivant 1'invention est muni, dans la forme de réalisation représentée sur la Fig.6, de moyens capables de réduire l'usure par frottement et de prolonger ainsi sa durée utile . 15 L'extrémité filetée de la vis 312 est vissée dans un pis ton 33^ qui est monté coulissant dans un boîtier 336. Entre le piston et la paroi interne du boîtier est interposé un ressort 338 qui est retenu par des épaulements annulaires 340 et 342. De cette façon, le ressort 338 sollicite le piston 33^ vers la 20 droite . Pour limiter le mouvement du piston 334, le boîtier 336 est muni d'une rainure radiale 343 et le piston est traversé par une goupille 344 de telle sorte que le contact entre cette goupille 344 et les parois de la rainure 343 définit les limites du mou-25 vement du piston . En raison delà prise entre la vis 312 et le piston 334 , ainsi qu'entre cette vis et l'élément extérieur 16 de l'appareil, la force du ressort 338 tend à màiûtenir les éléments de l'appareil assemblés . Toutefois, le ressort 338 n'a pas une force 30 suffisante pour assurer I napplication à joint étanche qui est nécessaire lorsqu'on introduit un fluide sous pression dans l'appareil 10.Au contraire, le ressort est choisi pour assurer uniquement l'effet d'étanchéité nécessaire pour empêcher les fuites pendant le mouvement de l'élément central . 35 Pour compléter l'action du ressort 338 et fournir la force nécessaire pour obtenir un contact d'étanchéité étroit le piston 334 et le boîtier 335 sont munis d'extrémités à collerettes 346 et 348 respectivement, qui sont construites de façon à définir entre elles une dhambre à fluide 350 .Entre les collerettes est 40 interposé un diaphragme 356 qui ferme l'èxtrémité extérieure de bad original 6909619 «• 2005432 la chambre 350» Une bague d'étanchéité 360 est en contact avec la surface interne du boîtier 336 pour fermer à joint étanche l'autre extrémité de la chambre 350. La collerette terminale 3^-6 est munie d'une soupape 358, de sorte que l'on peut introduire un fluide sous pression dans la chambre 350 pour refouler le piston 33^ vers la droite et augmenter la sollicitation exercée sur la vis 312 pour tendre à appliquer les élément 12,14 et l6 de l'appareil en contact d'étanchéité les uns sur les autres . 0 Par conséquent, lorsque l'appareil de transfert décrit ci- dessus est utilisé dans une installation.de dilution automatique , on peut se servir des moyens de programmation de l'instal lation pour introduire le fluide dans la chambre 350 lorsqu'un échantillon liquide est aspiré dans le passage P9 ou P10 ou ^5 bien lorsque le diluant est introduit dans l'appareil 10, de façon à déplacer le piston 33^ axialement et à appliquer de même les éléments 12,14 et 16 de l'appareil en contact d'étanchéité les uns sur les autres .Immédiatement avant la manoeuvre de l'élément central 14, la pression du fluide dans la chambre 20 350 est automatiquement abaissée, ce qui rëduit ainsi la force qui teçtd à resserrer les éléments de l'appareil les uns sur i les autres .La manoeuvre de l'élément central se produit donc à un moment où les forces de frottement contre les surfaces en contact ont diminué, ce qui réduit considérablement l'usure des 25 surfaces de portée et accroît la durée utile de l'appareil » . Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été choisi qu'à titre d'exemple . 6909619 9 2005432 REVENDICATIONS 1-Appareil pour le transfert de fluides, destiné à être utilisé dans une installation de dilution d'échantillons de fluide, du type comprenant plusieurs élémehts qui sont en con- 5 tact face contre face, au moins l'un des éléments étant agencé pour se déplacer par rapport aux éléments contre lesquels il est appliqué face contre face, au moins un passage de fluide qui est formé dans ledit premier élément, des orifices qui traversent un autre des éléments, cet appareil étapt caractérisé 10 en ce qu'au moins deux circuits de fluide sont définis par l'agencement des orifices pour permettre un écoulement choisi séparément par communication avec ce passage, la sélection des circuits étant déterminée par la position relative du premier élément de l'appareil, l'un des circuits étant agencé pour recevoir 15 l'échantillon de fluide, un autre de ces circuits étant agencé pour débiter l'échantillon de fluide dilué, le mouvement relatif des éléments de l'appareil isolant dans ledit premier passage une quantité précise d'échantillon de fluide et transférant cet échantillon du premier circuit audit autre circuit > et un 20 dispositif de serrage étant prévu pour maintenir les éléments de l'appareil appliqués les uns contre les autres en contact étroit d'étanchéité au fluide pendant la réception du fluide dans l'appareil et l'expulsion du fluide de cet appareil et étant également adapté pour relâcher le contact d'étanchéité pendant 25 le déplacement relatif des éléments de l'appareil . 2-Appareil suivant la revendication 1, dans lequel une broche rotative définit un axe commun pour les éléments de l'appareil, cette broche étant en liaison d'entraînement avec le premier élément de l'appareil et une tringlerie de transmission 30 étant accouplée à la broche pour déterminer une rotation périodique prédéterminée de cette broche, cetvappareil étant caractérisé en ce que le dispositif de serrage comprend des éléments qui réduisent effectivement la longueur axiale de la broche pour appliquer les éléments de l'appareil en contact plus étroit les 35 uns contre les autres. 3-Appareil suivant la revendication 2, caractérisé en ce que les éléments du dispositif de serrage comprennent un piston ayant, à une extrémité, une face active qui bute sur une face d'extrémité desdits éléments de l'appareil, ce piston ayant 40 deux positions qui correspondent respectivement à la position 6909619 2005432 d'étanchéité et à la position de libération des éléments de l'appareil . 4-Appareil suivant la revendication 3, caractérisé en ce que les éléments du dispositif de serrage comprennent de plus 5 une chambre qui est prévue à l'autre extrémité du piston et une paroi terminale mobile de cette chambre qui bute contre le piston, la paroi d'extrémité étant agencée pour être animée d'uh mouvement de translation de façon à amener le piston dans lesdites deux positions . 1° 5-Appareil suivant la revendication 4, caractérisé en ce que ladite chambre est ageçicée pour être influencée par la commande d'une pression de fluide qui provoque la translation du piston au moyen de ladite paroi terminale . 6-Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce 15 que le dispositif de serrage comprend un boîtier et un piston qui coulisse dans ce boîtier, le piston étant accouplé auxdits éléments de l'appareil et pouvant être actionnés pour tendre à amener les éléments de l'appareil en contact étroit d'étanchéité. 2t> 7-Appareil suivant la revendication 6, caractérisé en ce que le boîtier et le piston définissent une chambre de fluide telle que, sous l'effet de l'introduction d'un fluide sous pression dans la chambre, le piston se déplace axialement pour appliquer les éléments de l'appareil les uns sur les autres en 25 contact étroit d'étanchéité. 8-Appareil,suivant la revendication 7, caractérisé en ce qu'un diaphragme flexible est fixé au boîtier et au piston pour fermer la chambre à joint étanche . 9-Appareil suivant l'une quelconque des revendications 1 50 à 8, caractérisé en ce qu'il comprend un ressort qui exerce une force constante pendant à maintenir les éléments de l'appareil assemblés pour permettre ainsi aux éléments de l'appareil de décrire un mouvement relatif sans fuite lorsque le dispositif de serrage n'applique pas les éléments de l'appareil les uns sur 55 les autres en contact d'étanchéité . 10-Appareil suivait l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce.qu'il comprend un deuxième passage à travers le premier élément.de l'appareil, deux autres circuits de fluide étant définis par lesdits orifices, le deuxième passage 40 eç les deux autres circuits de fluide, étant agences les uns 09619 2005432 par rapport aux autres pour recevoir l'échantillon de fluide dilué et pour lui faire subir une autre dilution •