Brevet FR2255585A1 — publié le 19750718

La présente invention a pour objet un dispositif de dosage à double enceinte utilisable notamment pour doser des produits visqueux à des débits préétablis et constants permettant de réaliser un dosage dans des opérations de fabrication semicontinues ou continues. Ce dispositif trouve une application particulière dans les industries des secteurs chimiques et parachimiques et peut être également utilisé au dosage de matériaux -ne pouvantpas etre admis dans les pompes doseuses classiques. Il est bien connu que les pompes doseuses classiques ne peuvent pas etre utilisées pour effectuer des dosages sur des fluides de viscosité supérieure à 500 poises, que ces pompes soient équipées de doseurs à piston ou de doseurs à membrane. De plus, lorsque les fluides à doser sont sensibles aux frottements, les pompes doseuses à piston ne peuvent pas etre utilisées et d'autres limitations d'emploi existent lorsque les fluides sont sensibles au milieu extérieur. La présente invention permet de remédier à ces inconvénients et a pour objet un dispositif de dosage à double enceinte permettant d'obtenir un débit connu avec précision, eventuellement sous pression. Le dispositif de dosage selon l'invention comporte au moins un accumulateur à double enceinte comprenant une paroi séparatrice déformable ou déplaçable délimitant de manière étanche deux enceintes à volumes variables complémentaires ; l'une de ces enceintes est"pourvue de moyens pour l'alimenter en fluide visqueux à doser et de moyens pour évacuer ledit fluide de cette enceinte une fois remplie vers le circuit d'utilisation ; l'autre enceinte est reliée à une pompe doseuse à débit constant alimentée par une source de fluide intermédiaire incompressible, ladite enceinte étant également munie de moyens pour la vidange de ce fluide incompressible de cette enceinte ; de plus, la paroi séparatrice ne doit exercer aucune force de rappel élastique sur les fluides contenus dans les deux enceintes. Selon un premier mode de réalisation, la paroi séparatrice est constituée par une membrane souple non élastique de surface sensiblement égale à la moitié de la surface des parois internes de l'accumulateur. De préférence, ladite membrane est réalisée en un élastomère éventuellement renforcé par une armature métallique. Plus particulièrement, cet accumulateur comporte un corps cylindrique tubulaire réalisé en deux parties sensiblement identiques superposées l'une à l'autre, et enserrant entre elles une membrane déformable qui partage l'intérieur dudit corps en deux enceintes à volume variable complémentaire, et qui peut venir épouser alternativement les parois internes de l'une ou l'autre enceinte. Selon une variante de ce mode de réalisation, le corps de l'accumulateur est sphérique et constitué de deux calottes hémisphériques fixées l-'une sur l'autre, et pinçant entre elles une membrane déformable de forme sensiblement hémisphérique. Selon un autre mode de réalisation, l'accumulateur comporte un corps cylindrique tubulaire et la paroi séparatrice est constituée par un piston mobile susceptible d'évoluer à l'intérieur dudit corps. Selon une caractéristique de l'invention, l'enceinte supérieure est destinée à recevoir le fluide visqueux à doser, et les moyens pour l'alimenter comprennent des dispositifs pour le remplissage par gravité. Selon une autre caractéristique, la pompe doseuse est du type à mouvement alternatif à grande fréquence et amplitude de mouvement. Selon une autre caractéristique encore, un ballon amortisseur à faible volume est intercalé sur le circuit d'amenée de fluide intermédiaire incompressible, afin de régulariser le débit et la pression, dans le cas où le produit à doser est sensible aux variations de pression. Selon une nouvelle caractéristique, l'enceinte destinée à recevoir le fluide visqueux à doser est reliée à un circuit de mise sous vide. Selon une autre variante, au moins deux accumulateurs sont montés en parallèle sur une pompe doseuse unique pour les dosage d'au moins deux fluides visqueux à mélanger juste avant l'emploi. On décrit ;'invention dans ce qui suit en référence au dessin ci-joint sur lequel la figure unique représente une vue schématique en coupe-élévation du dispositif selon l'invention. Si l'on se réfère à la figure unique du dessin, le dispositif de dosage à double enceinte selon l'invention comporte un corps cylindrique tubulaire 1 réalisé en deux parties sensiblement identiques la, 1 b, lesquelles sont fixées l'une à l'autre à l'aide de boulons 2 et enserrent entre elles une membrane déformable 3 qui partage l'intérieur du corps cylindrique en deux'enceintes à volume variable 4, 5 et qui peut venir épouser alternativement les paroisinternes de l'une ou l'autre-partie la, lb. Cette membrane est réalisée en un matériau non élastique, mais souple et étanche aux gaz, par exemple en un élastomère éventuellement renforcé par une armature métallique, en particulier en caoutchouc nitrile renforcé par une toile métallique. Le fond de la partie supérieure la du corps cylindrique est prolongé par une tubulure 6 d'admission de produit à doser, fixée à la partie inférieure d'une trémie de chargement de produit à doser 7. Cette tubulure d'admission est munie d'une part, à sa partie supérieure et sous la trémie 7, d'une vanne d'alimentation 8 de grand diamètre, et, d'autre part, latéralement et au-dessous du niveau de ladite vanne, d'une tubulure de refoulement 9 sur laquelle est montée une vanne de sortie 10. Le fond de la partie inférieure lb du corps cylindrique est prolongé par une tubulure 11 d'amenée de fluide intermédiaire tel que l'huile ou 11 eau pour commander la déformation de la membrane 3 , cette tubulure amenée est relie à une pompe doseuse à piston 12 alimentée parut réservoir de fluide intermédaire 13 via un conduit adducteur 14. De préférence, la pompe doseuse est du type à mouvement alternatif à grande fréquence et faible amplitude de mouvement. La vidange du fluide intermédiaire se fait par une tubulure 15 solidaire du fond de la partie inférieure lb du corps l et munie d'une vanne d'évacuation 16. En fonctionnement, le cycle opératoire débute lorsque la membrane 3 est en position basse 3a-au voisinage des parois de la partie inférieure lb du corps, conférant ainsi un volume maximum à l'enceinte supérieure 4 qui est remplie par le produit fluide 17 à doser La vanne d'entrée 8 est refermée et la vanne de sortie 10 est ouverte, tandis que la vanne d'évacuation 16 est fermée. La pompe doseuse 12 est mise en fonctionnement et le liquide intermédiaire 18 contenu dans le réservoir 13 est aspiré dans la pompe par le conduit adducteur 14 La pompe doseuse refoule le fluide intermédiaire dans la tubulure d'amenée 11 dans des conditions préétablies de débit moyen constant.Le fluide intermédiaire repousse la membrane 3 qui transmet intégralement la pression et comprime le produit fluide à doser contenu dans l'enceinte supérieure 4 provoquant ainsi son évacuation à volume constant par la tubulure de refoulement 9 vers l'appareillage d'utilisation. Lorsque l'opération de dosage à débit constant est terminée, la membrane 3 se trouve en position haute 3b au voisinage des parois de la partie supérieure la du corps et la pompe doseuse 12 est mise hors fonctionnement. La vanne de sortie 10 est refermée tandis que les vannes d'entrée 8 et d'évacuation 16 sont ouvertes. Le produit à doser s'écoule par gravité de la trémie 7 dans l'enceinte supérieure 4 via la tubulure d'admission 6, tandis que le fluide intermédiaire contenu dans l'enceinte inférieure 5 est évacuée dans le réservoir 13 via la tubulure de vidange 15. Lorsque l'opération de remplissage en produit à doser est terminée, la membrane est en position basse 3a au voisinage des parois de la partie inférieure lb du corps et le dispositif de dosage à double enceinte se retrouve dans les conditions initiales lui permettant un nouveau cycle opératoire. Le dispositif et le fonctionnement décrits ci-dessus peuvent donner lieu à différentes variantes : en effet, le corps I au lieu d'être cylindrique, peut être constitué de deux calottes hémisphériques fixées l'une sur l'autre et pinçant entre elles une membrane sensiblement hémisphérique. De même, il est possible notamment d'installer sur la tubulure d'amenée Il du fluide intermédiaire, un ballon amortisseur à faible volume qui regularise le débit et la pression lorsque le produit à doser est sensible aux variations de pression. Des possibilités d'application intéressantes peuvent être réalisées lorsqu'on introduit dans le cycle opératoire une phase supplémentaire permettant de faire le vide dans l'enceinte supérieure 4, lorsque celle-ci est remplie et que la vanne d'entrée 8 et la vanne de sortie 1O sont fermées Le pompage (mise sous vide) peut être effectué, soit par la tubulure de refoulement 9, soit par une prise de vide spéciale prévue au niveau de la tubulure d'admission 6. Le cycle opératoire étant essentiellement discontinu, on peut associer en parallèle deux dispositifs de dosage à double enceinte avec une seule pompe doseuse Un tel système de dosage continu est avantageusement associé aux pompes doseuses classiques lorsque ce système est utilisé au remplissage d'un mélangeur ou d'un malaxeur, dans lequel des produits de faible viscosité doivent être également introduits. Le dispositif de dosage à double enceinte décrit ci-dessus permet non seulement de doser des produits liquides à mélanger juste avant l'emploi, même très visqueux (polymères chargés, colles, etc.), mais encore d'obtenir le produit à doser sous pression/ce qui permet par exemple d'injecter ou de couler une quantité donnée de produit dans un moule de forme quelconque, meme très étroit et cela dans des conditions parfaites d'isolement et de sécurité, surtout lorsque l'enceinte supérieure du corps est mise sous vide et que l'on utilise une paroi mobile constituée par une membrane déformable. La dépressurisation de l'enceinte supérieure permet d'obtenir un débit de sortie de produit à doser rigoureusement égal au débit de la pompe doseuse lorsque la viscosité du produit à doser est constante, et la pression du produit évacué dans la tubulure de refoulement est egale à la pression donnée par la pompe, à la faible différence des pertes de charge près.Lorsque le produit à doser présente une viscosité très élevée, les tubulures d'admission et de refoulement doivent avoir un diamètre important et une longueur minimum afin de limiter les pertes de charge, néanmoins, les débits restent faibles et, pour un dispositif d'une capacité d'une dizaine de litres, n'excèdent pas quelques litres par minute lorsque la viscosité atteint 10,000 poises A titre d'exemple d'application, le dispositif selon l'invention a été utilisé dans le cadre du moulage des petits blocs de propergol composite pour couler, dans un moule de diamètre 60 mm et de longueur 400 mm comportant un noyau central de section étoilée de diamètre extérieur, 40 mm environ, 2 kg d'une composition liquide de viscosité élevée, réalisée par mélange de deux constituants de base : le premier constituant qui entre dans le mélange dans la proportion de 95 % présente une viscosité de 10.000 poises, une densité de 1,7 et une durée de vie en pot de 30 minutes. Le second constituant, qui entre pour 5 % dans le mélange, présente une viscosité d'une poise. La buse d'entrée du moule a un diamètre de 10 mm et la cadence de coulée adoptée est de 1 coulée par minute. Le dispositif de dosage à double enceinte selon l'invention a été employé pour doser le premier constituant à haute viscosité. Ce dispositif est desservi par une pompe doseuse donnant un débit de deux litres par minute sous une pression de 50 bars. Le corps du dispositif de dosage est sphérique et présente un volume interne de 10 litres permettant de placer 16 kg du constituant à haute viscosité dans l'enceinte supérieure- 4 du dispositif. La tubulure d'admission 6 présente un diamètre de 100 mm qui permet le remplissage par gravité de l'enceinte supérieure en 1 minute. Le second constituant de faible viscosité est pompé directement à l'aide d'une pompe doseuse donnant un débit de 0.1 litre par minute sous 50 bars Les deux constituants sont injectés dans un mélangeur statique de type "static mixer" de KENICS CORPORATION de diamètre 50 mm et de longueur 1'500 inra, terminée par une buse d'injection de diamètre 10 mm et de largeur 20 mm. La durée de remplissage du moule est d'environ 35 secondes et en comptant, d'une part, le délai nécessaire pour changer de moule-qui est de 15 secondes, et, d'autre part, le délai de remplissage de l'enceinte supérieure en produit à doser qui est d'une minute toutes les 9 minutes, la cadence de coulée fixée à une coulée par minute est satisfaite. REVENDICATLONS 1. Dispositif de dosage à double enceinte utilisable notamment pour produits visqueux, comportant au moins un accumulateur à double enceinte comprenant une paroi séparatrice déformable ou déplaçable délimitant de manière étanche deux enceintes à volumes variables complémentaires, l'une de ces enceintes étant pourvue de moyens pour l'alimenter en fluide visqueux à doser et de moyens pour évacuer ledit fluide de cette enceinte, une fois m remplie, vers le circuit d'utilisation, l'autre enceinte étant reliée à une source de fluide intermédiaire de commande, caractérisé en ce que l'accumulateur comporte un corps réalisé en deux parties sensiblement identiques superposées l'une à l'autre, et enserrant entre elles une membrane souple mais non-élastique qui partage l'intérieur dudit corps en deux enceintes superposées à volume variable complémentaire, et qui peut venir épouser alternativement les parois internes de l'une ou l'autre enceinte, l'enceinte supérieure étant destinée à recevoir le fluide visqueux à doser, et les moyens pour l'alimenter comprenant des dispositifs pour le remplissage par gravité, l'enceinte inférieure étant alimentée par une source de fluide intermédiaire incompressible par l'intermédiaire d'une pompe doseuse à débit constant, ladite enceinte étant également munie de moyens pour la vidange de ce fluide incompressible de cette enceinte, la membrane séparatrice ne devant exercer aucune force de rappel élastique sur les fluides contenus dans les deux enceintes. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens pour alimenter en fluide visqueux à doser dans l'enceinte supérieure ont une grande section de passage, tandis que les moyens pour évacuer ledit fluide vers le circuit d'utilisation ont une rable section de passage. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite membrane est réalisée en un élastomère éventuellement renforcé par une toile métallique. 4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce. que le corps de l'accumulateur est sphérique et constitué de deux calottes hémisphériques fixées l'une sur l'autre, et pinçant entre elles une membrane déformable de forme sensiblement hémisphérique. 5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pompe doseuse est du type à mouvement alternatif à grande fréquence et faible amplitude de mouvement. 6. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un ballon amortisseur à faible volume est intercalé sur le circuit d'amenée de fluide intermédiaire incompressible, afin de régulariser le débit et la pression dans le cas où le produit à doser est sensible aux variations de pression. 7. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'enceinte destinée à recevoir le fluide visqueux à doser est reliée à un circuit de mise sous vide. 8. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins deux accumulateurs sont montés en parallèle sur une pompe doseuse unique pour le dosage d'au moins deux fluides visqueux à mélanger juste avant l'emploi.