Brevet FR2166308A1 — publié le 19730817

L'invention concerne un appareil qui peut être utilisé généralement, bien que non exclusivement, dans les laboratoire pour- faire écouler une quanti uvJrur té de liquide voulue entre un récipient/muni d'un orifice inférieur et un récipient récepteur, l'orifice de débit étant pourvu d'un tube verseur, tandis qu'un moyen de mesure de remplissage existe dans le récipient doseur. On connais déjà des tubes en verre dits "pipettes", munis d'une graduation latérale, et dont on arrête le débit d'écoulement en obturant la communication de la partie supérieure du tube avec l'atmosphère. On peut aussi arrêter le débit par un robinet ou un organe similaire situé à la base du tube. Mais le maniement de ces appareils simples, où la mesure s'effectue par visée sur une graduation, exige une certaine habileté des opérateurs pour pouvoir mesurer une quantité précise de liquide. Ils sont généralement incommodes et ne se prêtent pas sans perte de temps à des dosages répétés en série. En outre, les robinets dont sont munis certains appareils peuvent se gripper lorsque le liquide qui les traverse est une solution alcaline. L'invention élimine ces inconvénients en réalisant un certain automatisme de distribution et en assurant une très bonne constance des quantités de liquide débitées, cela avec une précision élevée. Elle vise plus particulièrement à fournir un réservoir doseur alimenté automatiquement depuis un contenant placé à un niveau supérieur, le réservoir doseur étant équipé de telle façon que le remplissage cesse à un niveau prédéterminé sous l'effet de la pression d'une cloche d'air se formant à ce dernier niveau. Ainsi est supprimée toute erreur sur une graduation et l'on a la possibilité de faire un nombre quelconque d'opérations de dosage avec une quantité de liquide invariable et précise. Dans un appareil doseur de liquides réalisé de préférence en une matière résistant aux produits chimiques agressifs, et comprenant un doseur tubulaire muni à sa partie inférieure d'un orifice d'écoulement obturé par une soupape, celle-ci ayant une tige de commande qui traverse verticalement le doseur; selon l'invention, la tige de commande coulisse avec un faible jeu dans un tube serré hermétiquement sur sa surface externe dans la partie supérieure du doseur, celui-ci étant alimenté par gravité au moyen d'un conduit de raccordement avec un distributeur pourvu d'une vanne de remplissage coopérant avec un moyen de commande; le distributeur est lui-même alimenté par un réservoir à niveau de charge constante; le tube entourant la tige de la soupape d'écoulement s'étend vers le haut de l'appareil pour former une cheminée d'équilibre par rapport au niveau de charge constante tandis que son extrémité inférieure détermine le ni veau de remplissage dans le doseur, et le conduit de çaccordement est conformé rL et après pour empêcher l'air refoulé dans le doseur pendant/son remplissage de remonter dans le conduit de raccordement quand la vanne du distributeur est ouverte, la soupape d'écoulement étant fermée. Pour que le doseur soit réglable en niveau, le tube formant cheminée d'équilibre est monté coulissant dans un capuchon vissé sur le collet du tube doseur, avec l'interposition d'un joint élastique, de manière qu'en desserrant le capuchon on peut régler la hauteur de l'extrémité inférieure du tube. Le conduit de raccordement du doseur avec le distributeur aboutit dans une tubulure latérale du tube doseur, ledit conduit ayant un diamètre tel que la tension superficielle du liquide qui le traverse empeche l'air de remonter dans ce et aDrês conduit pendant/Ie remplissage du doseur. Avec un diamètre plus grand du conduit, on peut prévoir que ce conduit est muni d'un siphon. Selon une forme de réalisation préférée, le distributeur est constitué d'un tube muni d'une soupape sur son fond reliée au conduit de raccordement, la tige de cette soupape étant entourée d'un tube formant cheminée d'équilibre serrée hermétiquement dans le collet du distributeur, tandis que ce dernier est relié latéralement à un réservoir à niveau constant. Dans cette forme -de réalisation, la tige de la soupape du doseur et la commande du distributeur sont reliées entre elles par un mécanisme à mouvements réciproques, de façon que l'une soit fermée quand l'autre est ouverte, et inversement.De préférence, le mécanisme est un levier dont le point de pivotement se trouve entre les articulations des tiges des deux soupapes sur le levier, ce dernier étant muni d'un moyen de rappel élastique pour fermer au repos la soupape du doseur, et le levier étant attaché à une tringle de commande parallèle au tube doseur, l'extrémité de cette tringle comportant un palpeur qui peut être attaqué par contact avec le récipient récepteur que l'on place sous l'écoulement du doseur. Le réservoir à niveau de charge constant peut être un vase, dit vase de Mariotte, composé d'une bouteille à tube plongeant passant dans le col de la bouteille par un capuchon hermét-ique, le fond de ce vase communiquant avec le distributeur. L'invention sera mieux comprise si l'on se reporte à la description ci-après d'une forme de réalisation, donnée à titre d'exemple non limitatif, et en se référant au dessin annexé. La figure représente le montage d'un doseur de laboratoire selon l'invention. Dour assurer par une commande simule la délivrance d'un volume ou pnarmlceurques précis de liquides, tels que réactifs analytiques, produits alimentaireq, parfums, etc. L'appareil se compose, en ses différentes parties, uniquement d'accessoires courants du commerce des appareils scientifiques, ce matériel étant en verre ou en matière plastique non attaquable par 1' immense majorité des liquides parmi ceux qui sont utilisés dans les laboratoires : réactifs, solutions titrées, solvants. Ainsi que cela apparait sur la figure, un support général 1 composé d'un socle 2 portant une colonne 3 de section carrée et munie de bras latéraux 4, 5 superposés en forme de planchettes d'équerre. La planchette inférieure 4 est plus longue que la planchette 5 située au-dessus d'elle, de façon à supporter un mat 6 qui repose, par son extrémité inférieure, sur la planchette 4 et s'appuie latéralement contre la tranche de la planchette 5. Comme on le verra ci-après, le mat 6 sert de support central des organes principaux du doseur. La partie saillante 4a de la planchette 4, en avant du mat 6, est pourvue d'un forage 4b dans lequel s'engage le tube d'écoulement 7 du doseur 8, qui est en forme générale de pipette.Le fond 8a du doseur se raccordant à son tube 7 est fermé par une soupape 9, dont la tige de commande 10 traverse entièrement de bas en haut le doseur et se prolonge à la partie supérieure sur toute la hauteur du mat 6 pour être attachée à un moyen de commande qui sera décrit dans ce qui suit. Le doseur 8 est un cylindre dont la capacité est déterminée d'après la quantité de liquide distribué prévue pour l'appareil. I1 est fermé à sa partie supérieure par un capuchon 11 vissé sur le col 8b du doseur. Par ailleurs, la tige 10 de la soupape est entourée d'un tube 12 ouvert aux deux extrémités, ce tube étant d'une longueur telle que son extrémité inférieure 12a peut descendre jusqu'au voisinage de la soupape, tandis que son extrémité 12b se trouve à un niveau de peu supérieur à celui du col 25 du récipient 24. Ce tube 12 doit avoir un diamètre intérieur juste suffisant pour permettre le passage sans frottement notable de la tige 10. Le capuchon vissé 11 est pourvu d'un orifice supérieur 13 d'un diamètre prévu pour s'ajuster à frottez nit doux sur le tube 12, tandis que 'une rondelle de matière plastique 14 est serrée sous le capuchon et contre la tranche du col 8b du doseur 8. Ainsi, en desserrant le capuchon 11, il est possible de régler la hauteur de l'extrémité 12a du tube 12 à l'intérieur du doseur 8. Ce dernier comporte en outre une courte tubulure latérale 15, située de préférence non loin du col 8b du doseur. La tubulure 15 est fermée par un capuchon 16 vissé sur un col 15a, le capuchon 16 étant identique au capuchon 11, de manière à bloquer hermétiquement un conduit d'alimentation 17 pénétrant dans la tubulure 15. Le conduit 17 fait corps avec un distributeur cylindrique 18 dont le fond 18a repose sur la planchette 5, le conduit 17 traversant celle-ci. Des précautions constructives particulières sont nécessaires en ce qui concerne ce conduit 17 qui doit être agencé pour empêcher les remontées - -. - -, . - - plus - - - - d'air quand le liquide du distributeur lu/s ecoule7vers le doseur o. Pour cela, si l'on tient compte des forces capillaires des liquides utilisés dans le doseur le diamètre intérieur du tube 17 ne doit pas excéder 5 mm. Cette dimension peut avoir pour inconvénient de freiner le débit du liquide, donc de ralentir le remplissage du doseur. Si l'on désire un remplissage plus rapide, il faut prévoir un conduit de diamètre plus grand avec un siphon 17a en contrecoudant le conduit 17, comme cela est visible sur le tracé pointillé de la figure. Le distributeur 18 est fermé en son fond 18a par une soupape 19 munie d'une tige de commande 20. La tige 20 traverse entièrement, de bas en haut, le distributeur, avec interposition d'un tube 21 traversant le capuchon 11, ce montage étant exactement le même par rapport au distributeur 18 que celui de la soupape 9 et sa tige 10 par rapport au doseur 8. Toutefois, comme on le verra dans la suite de cet exposé, le tube 21 se prolonge vers le haut jusqu'à un niveau légèrement supérieur à celui du col 25 du réservoir alimentant le dis tr ibuteur. Le distributeur 18 est muni latéralement d'une tubulure 22 fermée par un capuchon hermétique 11, laissant passer un tube d'alimentation 23 du réservoir 24. Le réservoir 24 repose sur une platine qui coiffe le sommet de la colonne 3 du support 1, de manière à déterminer le niveau général de charge de remplissage par gravité de l'ensemble de l'appareil. Dans le cas présent, le réservoir 24 est du genre connu sous le nom de vase de Mariotte. C'est une bouteille raccordée au conduit 23 par son fond et dont le col 25 est traversé par un tube plongeant 26. Un capuchon vissé hermétique 27 assure l'étanchéité sur le tube 26. La partie supérieure du tube plongeant 26, s'étendant hors de la bouteille est pourvue d'un protecteur 28 formant cloche non hermétique contre les poussières et l'évaporation du liquide.La partie inférieure du tube 26 est coupée en sifflet 29 dont le bord 29a détermine le niveau de référence N formant la charge du liquide. En effet, selon le principe connu du vase de Mariotte, dès qu'une quantité initiale de liquide s'est écoulée par le fond du vase, la partie supérieure au-dessus du liquide se trouve en dépression désignée sur la figure par D, et la pression atmosphérique fait rapidement descendre le liquide se trouvant dans le tube 26 jusqu'au niveau de l'ex- trémité 29a. A partir de ce moment, toute quantité minime s'écoulant par le tube 23 provoque un accroissement de dépression et immédiatement des bulles d'air passent du bec 29a du tube 26 vers la dépression D. Le niveau de charge est donc celui du bec 29a indiqué par la ligne N en traits interrompus sur la figure. On remarquera ici qu'il est possible d'utiliser d'autres formes de réservoir à niveau constant, notamment s'il stagissait d'un doseur industriel avec des réservoirs plus importants. Le réservoir 24 pourrait etre une simple cuve à niveau constant alimentée en permanence par un dispositif automatique de pompage et/ou par un robinet à flotteur. I1 ressort de l'examen de la figure que les tiges 10 et 20 des soupapes sont reliées à un mécanisme de manoeuvre désigné en général par 30, situé en haut du mat 6. k cette fin, la partie supérieure des tiges 10 et 20 est respectivement tenue avec un léger jeu par deux équerres 31a, 31b qui sont montées à la partie supérieure du mat 6. Le sommet 6a du mât 6 comporte un pivot 32c pour un fléau 32 ayant un double bras de levier. Du cté du doseur, le bras 32a du fléau est muni de deux articulations : à savoir, une articulation 33 pour une tige de manoeuvre pendante 34 et une articulation 35 pour la tige 10 de la soupape 9. Du côté opposé sur le fléau 32, le bras 32b comporte une articulation 36 pour la tige 20 de la soupape 19.Enfin, un bouton 37, à llex- trémité du bras 32a, permet d'attacher une bande élastique 38 fixée d'autre part à un bouton 39 monté sur l'extrémité de l'équerre 31a. Ainsi le fléau 32 agit comme une bascule, la bande élastique 38 assure la fermeture de la soupape 9 à l'état de repos en maintenant ouverte la soupape 19. La tige de commande 34 se prolonge le long du doseur 8 jusqu'au dessous de son fond 8a et elle est munie à son extrémité d'un palpeur 40, en forme de crochet, qui entoure le tube d'écoulement 7. Si un vase récepteur 41 est placé sur le socle 2, on voit immédiatement que, par le soulèvement du vase, le col 42 de celui-ci pourra attaquer le palpeur 40 et communiquer à la tige 34 une translation vers le haut pour déplacer le bras 32a. Ainsi la soupape 9 est levée pour laisser écouler le contenu du doseur dans le récipient 41, tandis que la soupape 19 du distributeur 18 est fermée. Si, au contraire, on laisse refermer la soupape 9, le doseur étant vidé, la soupape 19 est ouverte par le bras 32b sous l'action du rappel élastique de la bande 38. Le processus de remplissage est alors le suivant Sous la charge de liquide correspondant au niveau N, le distributeur 18 est rempli jusqu'au niveau de l'extrémité inférieure 21a du tube 21, puisque l'espace du distributeur au-dessus de ce niveau forme une cloche d'air. La soupape 19 étant ouverte, le liquide s'écoule dans le doseur jusqu'au niveau de l'extrémité 12a du tube 12. Le remplissage du doseur 8 s'arrente en un peint légèrement plus élevé que l'extrémité 12a, en raison de la légère compression de l'air dans la partie supérieure du doseur qui forme une cloche d'air.Cette cloche est déterminée, d'une part, par la fermeture hermétique du bouchon 11, d'autre part, du fait que le conduit 17 est conformé pour emp8- cher la remontée de l'air, comme cela a été dit précédemment.Par contre,à l'intérieur des tubes 12 et 21 qui communiquent avec la pression atmosphérique,le niveau s'établira au niveau N de la charge,Mais le volume de liquide inclus respectivement autour des tiges de soupape 10 et 20 est très petit vis-à-vis du volume dosé par l'extrémité 12a, et d'ailleurs ce volume parasite ne peut nuire à la précision du doseur puisqu'il reste constant. I1 en résulte que l'on peut doser d'une manière répétitive et exacte un volume de liquide.Pour éviter que le tube d'écoulement 7 n'introduise une erreur de mesure du liquide débité, on donne à ce tube un diamètre suffisant, par exemple plus grand que 8 mm, afin qu'il ne reste pas de liquide retenu par capillarité après le vidage. Enfin, ce tube 7 est coupé en sifflet 7a dont l'extrémité aiguë 7b est quelque peu cambre vers l'extérieur pour toucher la paroi interne du col 42 et ainsi fait écouler la dernière goutte. On observera que les tubes 12 et 21 se comportent comme cheminées d'équilibre et qu'en conséquence leurs extrémités supérieures doivent se trouver au-dessus du niveau du col 25 du réservoir 24, pour qu'au moment du remplissage, lorsque le bouchon 27 du réservoir 24 est enlevé, il ne se produise pas de débordement par ces tubes 12 et 21. I1 va de soi que le dispositif qui vient d'être décrit est susceptible de recevoir de nombreuses variantes de construction sans que l'on s'écarte de l'esprit de l'invention. Le distributeur pourrait être muni de tout autre système de vanne de vidange. Le mécanisme de commande des soupapes pourrait etre une commande à distance par électro-aimant, le réservoir supérieur et le support général pourraient recevoir toutes formes de construction industrielle, le palpeur pourrait être agencé de telle sorte que le vase récepteur agisse sur lui par son poids. REVENDICATIONS 1. Appareil doseur de liquide réalisé de préférence en une matière résistant aux produits chimiques agressifs, et comprenant un doseur tubulaire muni à sa partie inférieure d'un orifice d'écoulement obturé par une soupape, celle-ci ayant une tige de commande qui traverse verticalement le doseur, Ca- ractérisé par le fait que la tige de commande coulisse avec un faible jeu dans un tube serré hermétiquement sur sa surface externe dans la partie supérieure du doseur ; que celui-ci est alimenté par gravité au moyen d'un conduit de raccordement avec un distributeur pourvu d'une vanne de remplissage coopérant avec un moyen de commande ;que le distributeur est lui-meme alimenté par un réservoir à niveau de charge constante ; que le tube entourant la tige de la soupape d'écoulement s'étend vers le haut de l'appareil pour former une cheminée d'équilibre par rapport au niveau de charge constant tandis que son extrémité inférieure détermine le niveau de remplissage dans le doseur ; et que le conduit de raccordement est conformé pour empêcher l'air refoulé dans et anres - - - - - - - - - le doseur pendant/son rempltssage de remonter dans le conduit de raccordement quand 1a vanne du distributeur est ouverte, la soupape d'écoulement étant fermée. 2. Appareil doseur selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le tube formant cheminée d'équilibre est monté coulissant dans un capuchon vissé sur le collet du tube doseur avec interposition d'un joint élastique, de manière qu'en desserrant le capuchon on puisse régler la hauteur de l'extrémité inferieure du tube. 3. Appareil doseur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que le conduit de raccordement du doseur avec le distributeur aboutit dans une tubulure latérale du tube doseur, ledit conduit ayant un diamètre tel que la tension superficielle du liquide qui le traverse empêche l'air de re n+ anrês - monter dans ce conduit pendant/le tempiissage du doseur. 4. Appareil doseur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que le conduit est muni d'un siphon. 5. Appareil doseur selon la revendication 1 et l'une quelconque des revendications 2, 3 et 4, caractérisé par le fait que le distributeur est constitué d'un tube muni d'une soupape sur son fond relié au conduit de raccordement, la tige de cette soupape étant entourée d'un tube formant cheminée d'équilibre serré hermétiquement dans le collet du distributeur, tandis que ce dernier est relié latéralement à un réservoir à niveau constant. 6. Appareil selon la revendication 1 et l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé par le fait que la tige de la soupape du doseur et la commande du distributeur sont reliées entre elles par un mécanisme à mouvements réciproques, de façon que l'une soit fermée quand l'autre est ouverte, et inversement. 7. Appareil selon la revendication 6, caractérisé par le fait que le mécanisme est un levier dont le point de pivotement se trouve entre les articulations des tiges des deux soupapes sur le levier, ce dernier étant muni d'un moyen de-rappel élastique pour fermer au repos la soupape du doseur, et le levier étant attaché à une tringle de commande parallèle au tube doseur, l'extrémité de ladite tringle comportant un palpeur qui peut être attaqué par contact avec le récipient récepteur que l'on place sous l'écoulement du doseur. 8. Appareil selon la revendication 1 et l'une quelconque des revendications 2 à 7, caractérisé par le fait que le réservoir à niveau de charge constant est un vase, dit vase de Marotte, composé d'une bouteille à tube plongeant passant dans le col de la bouteille par un capuchon hermétique, le fond de ce vase communiquant avec le distributeur. 9. Appareil selon la revendication 1 et l'une quelconque des revendications 2 à 7, caractérisé par le fait que le réservoir à niveau de charge constante est pourvu d'un dispositif automatique de pompage et/ou d'un robinet à flotteur. 10. Appareil selon la revendication 1 et l'une quelconque des revendications 2 à 8, caractérisé par le fait que l'orifice d'écoulement du doseur est muni d'un tube d'un diamètre suffisant pour empêcher les retenues de liquide par capillarité et que le tube se termine par un biseau effilé et légèrement courbé vers l'extérieur pour pouvoir s'appliquer contre la paroi interne d'un vase récepteur.