Brevet FR2245906A1 — publié le 19750425

La présente invention concerne un accumulateur destiné b amortir les pulsations de débit. L'utilisation d'une pompe à double effet pour as urer le déplacement du liquide dans une colonne de chromatographie ou tout autre instrument peut donner lieu à de fortes variations périodiques de pression. Ces variations sont fonction de la fréquence de pompage et produisent des pulsations de débit. En maintes circonstances, ces variations périodiques de la pression et du débit rendent impossibles l'obtention et ltenregi tre ent de données au moyen d'instruments sensibles. Dans cette optique, le recours à un accumulateur d'amortissement est tout à fait indiqué. Un des dispositifs diamortissement les plus simples consiste en un manomètre du type Bourdon raccordé å la sortie de la pompe. I1 est important que le manomètre ne comporte pas de butée servant b réduire le déplacement de l'aiguille indicatrice. Une longueur de tube capillaire est aussi montée entre la sortie de la pompe et l'instrument alimente. Ce tube joue le rôle d'une résistance et provoque l'absorption dans le manomètre d'une partie du débit de refoulement de pompe.Au cours du temps d'aspiration du piston, le fluide emmagasiné dans le manomdtre est restitué au circuit tendant ainsi à réaliser un courant continu. Cependant, l'efficience de ce dispositif est limitée aux débits très faibles, car il est impossible au manomètre de restituer une quantité quelconque de fluide à un circuit hydraulique sans une perte de charge sensible. La plupart des manomètres enregistrent une variaion d'au moins kg/cm pour un gain ou une perte minime de fluide. Des pulsations de debit se produisent regulièrement pendant le temps de refoulement du piston de la pompe, c'est-à-dire lorsqu'il expulse le liquide. Leur fréquence dépend de la vitesse de la pompe. A trente coups par minute, les pulsations se produisent trente fois par minute. Au cours des trente secondes restantes (temps d'aspiration), la pompe se remplit du fait du retour du piston. L'equivalent électrique de cespulsations est un courant continu pulse. L'amplitude des pulsations est fonction de la rdsis- tance dans-le circuit sous forme de tubes, obturateurs et colonnes garnies. Si aucune résistance n'est opposée à l'écoulement, les pulsations ne se remarquent pas. Cependant, la vitesse d'écoulement du fluide sera tout de même modifiée. Par conséquent, si la pompe fonctionne mame en présence d'une résistance minime, il se produira tout de même de grandes variations de débit. L'amortissement se produit lorsque les périodes d'aspiration du cycle de -pression sont comblees par du fluide sous pression, de sorte que celui-ci peut s'écouler malgré la résistance dans le circuit, L'un des moyens les plus efficaces et les plus économiques de réaliser l'amortissement consiste b utiliser une partie du fluide expulsé de la pompe au cours du temps de refoulement précédent. Ce procédé rend inutile le recours à une seconde pompe ou tête de pompe, ce qui aurait résultat d'accroître le volume mort et d'amplifier la moindre fuite dans l'ensemble de la robinetterie, ce qui acerott la difficulté de réaliser un courant continu pour les faibles débits.Si l'on désire utiliser une partie du fluide déplacé à chaque temps de refoulement du piston, il faut emmagasiner ce fluide sous pression jusqu'au temps d'aspiration suivant, Pour obtenir un amortissement satisfaisant, il est essentiel que le fluide emmagasiné soit restitué å la pression d'utilisa tion du circuit, Un simple manomètre de pression ne peut sten charger car, lorsqu'il restitue le fluide à un circuit hydraulique, la pression varie brusquement, comme l'indique le manomètre.Ceci bien entendu concerne un manomètre qui ne comporte pas de butée destinée à réduire les variations de l'aiguille indicatrice. Un manomètre à butée n'indique que la pression moyenne et ne contribue pas à amortir le circuit. Le fait que le manomètre d butée ne bouge pas permet de fortes variations de pression et de débit dans le circuit. En conséquence, l'invention a pour objet essentiel un amortisseur de pulsations pu̲r un circuit hydraulique å pompe foulante. D'autres objets de l'invention sont constitués par un accumulateur qui emma gasine du fluide à chaque temps de refoulement et le restitue à chaque temps d'aspiration; qui contrôle très précisement la pression de fluide; et qui maintient un courant-sensiblement Continu. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux comprms à la lecture de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation et en se réferant-aux dessins annexés,sur lesquels - la figure 1 est une vue schématique d'un dispositif de chromatographie en phase liquide comprenant un amortisseur de pulsation conforme à l'invention; - la figure 2 est une vue en coupe de l'amortisseur de pulsation selon l'invention; et - les figures 3 à 6 illustrent les divers modes de fonction lement de l'amortisseur de l'invention. La figure 1 représente un dispositif de chromatographie en phase liquide comprenant un réservoir 10 de solvant raccordé à une pompe 12 et à un té 14. L'une des branches du te est raccordée å ltorifice d'entrée d'une colonne 16 de chromatographie. L'orifice de sortie de la colonne 16 débouche dans une vidange 20 par l'intermédiaire d'un détecteur 18. L'autre branche du té est raccordee à un orifice d'entrée 22 de prélèvement et un manomètre 24 da type passage direct du tuyau.L'autre orifice du manomètre 24 communique par l'intermediaire d'une soupape à soufflet 26 avec un amortis seur 28 de pulsations. L'amortisseur 28 communíque aussi avee un orifice de purge 30 La figure 2 illustre un exemple de réalisation pratique de l'amortisseur 28 de pulsations. Il comprend un boîtier 32 cylindrique qui définit une chambre 34 de ressort cylindrique qui se termine å l'une de ses extrémités par un évidement 36 qui forme un épaulement 38 jouant le rle de butée supérieure de fin de course, comme on le verra par la suite.A la meme extrémité du boîtier 32 est fixé le capot cylindrique 40 d'un soufflet au moyen de boulons 42 traversant le rebord 44. A l'autre extrémite du boitier 32 un manchon de guidage 46 taraudé est fixé au moyen d'une plaque de montage 48 et de boulons 50. La plaque de montage définit un évidement 51 annulaire recevant le rebord 52 du manchon de guidage. A ltextrémité placez contre le boitier 3S, le capot de soufflet 40 porte une paroi 54 terminale annulaire sur laquelle est monts un scafflet 56 étanche au fluide qui remplit sensiblement le capot 40 et comporte un fond 58 Le fond 58 est rendu solidaire par un moyen de fixation convenable, tel qu'une vis 60, d'une tige 62, laquelle traverse un orifice pratique dans la paroi annulaire 54. Un collet 64 formé sur la tige 62 vient se loger dans l'évidement 36 tandis que la partie 66 en saillie de la tige s'étend axialement dans la chambre de ressort 34.Une tige filetée de réglage 68 est montée dans le manchon 46 et se termine par une poignée 70 maintenue par un goujon 72. L'extrémité de la tige de réglage 68 insérée dans la chambre 34 est munie d'un-collet 74 à tête 76 et tige 78 Un ressort de compression 80 est logé dans la chambre 34 de façon prendre appui d'un côté contre sa tête de guidage 76 et de l'autre contre la pointe 66 de la tige 62.Le capot 40 communique avec llappareil d'analyse par chromatographie par une conduite d'alimentation 82 qui traverse sa paroi terminale extérieure Suivant une caractéristique essentielle de l'invention, la conduite dlali- mentation 82 est toujours en communication avec ltespace situé entre le soufflet 56 et le capot 40. Geci reste vrai même lorsque le collet 64 est appliqué contre la butée constituée par la paroi terminale 54. Une conduite d purge 84 pénétrant latéralement dans le capot 40 relie celui-ci à l'ori- fice de purge 30. Les figures 3 à 6 illustrent les divers modes de fonctionnement du dispositif de l'invention: La figure 3 illustre le mode d'amortissement partiel. Ceci est utilisé en particulier pour les débits faibles, mais peut être appliqué å n'importe quel débit, à condition toutefois que les pulsations ne soient pas trop fortes, On fait tourner la poignée 70 à fond daús le sens des aiguilles d'une Montre afin de comprimer totalement le ressort 80.Cette manoeuvre a pour effet d'appliquer fortement le collet 64 contre la butée inférieure constituée par la paroi terminale 54 Afin de réfuire å néant les pulsations de pression, on tourne partiellement la poignée dans le sens contraire des aiguilles d'une montre. Ceci diminue la compression du ressort et permet au collet 64 de s'éloigner de la butée inférieure (figure 4) pendant une partie de chaque pulsation, de sorte que l'amplitude de ces pulsations diminue Si l'on poursuit la rotation de la poignée 70 dans le sens contraire des aiguilles d'une montre, la compression du ressort diminue encore davantage.Le collet 64 est maintenant libre d'osciller entre les butées supérieure et inférieure (figure 5), Pour ce réglage, le soufflet suit automåtiquement l'awglitude de pression de l'appareil et il en résulte un amortissement intégral, La poignée 70, placée dans la position de la figure 5, suppose que la pression augmente dans l'appareil, La compression du ressort augmente également et le collet 64 se déplace vers une nouvelle position neutre et oscille entre de nouveites limites (figure 6). Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art au dispositif qui vient d'être décrit, sans sortir dú cadre de l'invention. R E V E N D I C A T I O N S 1 - Amortisseur de pulsations pour-circuit hydraulique, utilisé notamment dans un appareil d'analyse de liquides par chromatographie comprenant un premier réservoir de liquide, une colonne de chromatographie munie d'orifices dtentrée et de sortie et des moyens d'aspiration du liquide contenu dans le réservoir afin de le faire passer dans ladite colonne, caractérisé en ce qu'il comprend un bottier délimitant une première et une seconde chambre sensiblement cylindriques et dans le prolongement l'une de ltåutre, un souf- flet remplissant sensiblement ladite première chambre, mais delititant avec celle-ci un réservoir de fluide pour toutes les positions adoptées par le soufflet, un passage de fluide faisant communiquer le réservoir de fluide avec le circuit hydraulique, un ressort de compression logé dans ladite seconde chambre, un moyen d'application de la force du ressort d la dilatation du soufflet, une butée permettant de limiter la course du soufflet, et un moyen de réglage sélectif de la compression du ressort. 2 - Amortisseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit moyen de réglage sélectif est une tige filetée vissée dans la seconde chambre. 3 - Amortisseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen d'application de la force du ressort est une tige fixée audit soufflet et reliée au ressort. 4 - Amortisseur selon la revendication 3, caracterise en ce que ladite butée est constituee par un évidement défini par ladite seconde chambre et un collet associé à ladite tige de façon à se déplacer dans les limites dudit évidement. 5 - Amortisseur selon la revendication 4, caractérisé--en ce que ledit moyen de réglage sélectif comprend une tige filetée vissée dans ladite seconde chambre et une poignée de réglage fixée à ladite tige.