Brevet FR2326686A1 — publié le 19770429

La présente invention a pour objet un doseur automatique d'un volume prédéterminé de liquide ou d'une poudre à granulométrie très faible, susceptible notamment d'assurer avec une grande fiabilité le prélèement, puis la délivrance d'échantillons successifs d'un volume reproductible dans le temps. Des doseurs de ce type sont d'un grand intérêt pour de nombreux dispositifs d'analyse automatique qui exigent des appareillages permettant de régler avec précision les quantités d'échantillons et de réactifs nécessaires pour chaque analyse. Jusqu'à présent, les systèmes utilisés pour remplir ces fonctions, étaient basés sur l'emploi de doseurs à pistons qui présentent l'inconvénient majeur de se détériorer dans le temps car leur fonctionnement répété entraîne l'usure de leurs parties en frottement, notamment avec des liquides corrosifs. On connaît également des burettes graduées munies d'un trop-plein de remplissage, qui permettent de délivrer sous le controle d'un opérateur,des volumes de liquide, par un système comportant deux vannes. Par ailleurs, ces burettes qui ne délivrent pas un volume constant reproductible ont le grave inconvénient de conduire au rejet à ltextérieur d'urne partie du liquide. La présente invention a pour objet un doseur qui pallie ces inconvénients car il fonctionne automatiquement et ne comprend pas de parties mobiles susceptibles de se détériorer par frottement en raison de sa conception qui lui permet de fonctionner par écoulement gravitaire. Selon l'invention, le doseur automatique d'un volume prédéterminé V de liquide, défini par la capacité d'un récipient o rempli de liquide à un niveau N ,se caractérise en ce que ledit récipient a une capacité supérieure au volume V et en ce qu'il o présente à sa partie supérieure une portion ouverte de section rétrécie dans laquelle débouche à un niveau correspondant au niveau N , une canalisation susceptible d'être reliée à un réservoir d'alimentation en ledit liquide, ladite canalisation permettant, par l'intermédiaire de moyens appropriés, d'une part le remplissage dudit récipient en ledit liquide à un niVeau supérieur au niveau N et, d'autre part, l'évacuation automa o tique dudit liquide présent dans ledit récipient au-dessus de ce niveau N de façon à ajuster le remplissage dudit récipient au o niveau No, ledit récipient comportant en outre à sa partie inférieure une conduite permettant l'évacuation du volume V dudit o liquide, ladite conduite étant munie d'un moyen de fermeture. Selon une caractéristique de l'invention, ladite canalisation a la forme d'un siphon, dont l'extrémité qui débouche dans ledit récipient est en forme de buse. Selon une autre caractéristique, ladite canalisation est équipée d'une vanne -à trois voies permettant de la relier soit à un réservoir d'alimentation, soit à un réservoir de récupération. Selon une variante, ladite canalisation est relief directement aud-it réservoir d'alimentation en ledit liquide. Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, ledit récipient est muni d'un corps mort suscep tible d'occuper en-dessous du niveau N un volume variable o à l'intérieur dudit récipient, pour permettre l'ajustement à la valeur V du volume dudit récipient rempli de liquide au o niveau N o Selon un mode de mise en oeuvre, le niveau dudit liquide dans ledit réservoir est inférieur au niveau N et o l'on provoque le remplissage dudit récipient à partir d'un réservoir d'alimentation rempli dudit liquide, par application d t une dépression à l'extrémité ouverte de la portion rétrécie. Selon un autre mode de mise en oeuvre du doseur, le niveau dudit liquide dans ledit réservoir est inférieur au niveau N et l'on provoque le remplissage dudit récipient à o partir d'un réservoir d'alimentation en appliquant à l'intérieur dudit réservoir d'alimentation une pression sur la surface dudit liquide. Selon une variante, on provoque le remplissage dudit récipient par écoulement gravitaire dudit liquide à partir d'un réservoir d'alimentation, le niveau dudit liquide dans ledit réservoir étant supérieur au niveau N o Enfin, les moyens de fermeture de la conduite peuvent être constitués soit d'une vanne, soit d'un siphon. Les caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description qui suit en se référant aux dessins annexés sur lesquels - la figure 1 représente le doseur selon l'invention dans le cas où la fermeture inférieure est une vanne - la figure 2 représente une variante du doseur selon l'invention dans lequel la fermeture inférieure est un siphon. Le doseur représenté à la figure 1 comprend un récipient 2 ouvert à son extrémité supérieure 4 et muni à sa partie inférieure d'une conduite d'évacuation 6 fermée par une vanne 7. Le récipient 2 est conformé à sa partie supérieure defaçon à présenter une portion de section rétrécie 2a, dans laquelle débouche à un niveau que l'on appellera par la suite le niveau No, l'extrémité 8a d'une canalisation 8. De préférence, l'extrémité 8a est en forme de buse tournée vers le bas. Le récipient 2 est tel que son volume soit supérieur au volume prédéterminé V que l'on veut doser. o A l'intérieur du récipient 2, on voit un corps mort 10 qui traverse de façon étanche la paroi du récipient 2 par l'intermédiaire d'un joint coulissant 12 et qui peut etre manoeuvré de l'extérieur, pour occuper un volume plus ou moins important à l'intérieur du récipient 2, dans l'espace situé en-dessous du niveau N o Le rôle de ce corps mort 10 est de permettre l'ajustement à une valeur exacte, fixée à l'avance, de la capacité du récipient 2 rempli de liquide au niveau N o La canalisation 8 est reliée à un réservoir 14 rempli du liquide à doser, à un niveau inférieur au niveau N o Ce réservoir 14 est fermé à sa partie supérieure et on peut le mettre à la pression atmosphérique par l'ouverture 20 ou lui appliquer une surpression par l'intermédiaire de la conduite 22 reliée à une source de pression P. Le réservoir d'alimentation 14 est relie directement au récipient 2 par l'intermédiaire de la conduite 8 qui présente la forme d'un siphon dont l'une des extrémités 8a débouche dans le récipient 2 au niveau N et dont l'autre extrémité 8b est plongée dans le o liquide du réservoir d'alimentation 14. Le fonctionnement de ce dispositif est le suivant La vanne 7 étant fermée, on applique une surpression à l'intérieur du réservoir 14 par l'intermédiaire de la source de pression P. Du fait de cette surpression, le liquide contenu dans le réservoir 14 monte par la canalisation 8 et s'écoule dans le récipient 2. Dans certains cas, il est avantageux de prévoir dans la portion rétrécie 2a, un flotteur susceptible d'obturer l'extré- mité ouverte 4 du récipient 2, en cas de surpression pour éviter le rejet de liquide. De manière générale, lorsque le liquide atteint, dans le récipient 2, un niveau N supérieur au niveau N0, on coupe la source de pression P et on met le réservoir d'alimentation 14 à la pression atmosphérique. A ce moment, le liquide compris dans la partie 2a du récipient 2 entre le niveau N et le niveau No, retourne au réservoir 14 par siphonnage. Grace à la forme de buse renversée de l'extrémité 8a de la canalisation 8, on évite, d'une part, la segmentation du liquide dans cette canalisation par formation de bulles d'air et l'on parvient, d'autre part, à réaliser un désamorçage franc du siphon assurant ainsi une définition précise et reproductible du niveau N à l'intérieur du récipient 2. De ce fait, le niveau o du liquide dans le récipient 2 s'ajuste automatiquement au niveau No, et le volume occupé par le liquide dans le récipient 2 correspond au volume VO--à prélever. On l'évacue ensuite par gravité en ouvrant la vanne 7 de la conduite d'évacuation 6. Ce mode de fonctionnement présente un avantage important car il ne donne lieu à aucune perte de liquide puisque,lors de l'ajustage butomatique du niveau dans le récipient 2, le liquide en excédent retourne au réservoir 14 d'alimentation en liquide. Avec cette même disposition du réservoir d'alimentation 14, on peut aussi provoquer le remplissage du récipient 2 en laissant le récipient 14 à la pression atmosphérique et en appliquant une dépression à l'extrémité supérieure 4 du récipient 2, par exemple à l'aide d'un venturi. Sur cette figure 1, on a représenté également une variante du mode de fonctionnement de ce dispositif. Cette variante consiste en un mode de disposition différent du réservoir d'alimentation 14. Dans ce cas, le niveau du liquide dans le réservoir d'alimentation 14 que l'on a représenté en tirets en 14' est situé à un niveau N supérieur au niveau N o La canalisation 8 est reliée par l'intermédiaire d'une vanne à trois voies 25 soit à ce réservoir 14' rempli du liquide à doser, soit à une conduite 26 qui débouche dans un réservoir de récupération non représenté.Dans le réservoir 14', le liquide atteint un niveau N supérieur au niveau N Par contre, l'extrémité de la conduite 26 débouche dans le réservoir de récupération à un niveau inférieur au niveau N o Le volume prédéterminé V que l'on peut doser à o l'aide de ce dispositif, se définit par la quantité de liquide contenue dans le récipient 2 lorsqu'il est rempli au niveau N o Le fonctionnement de ce dispositif est le suivant La vanne 7 étant fermée, on manoeuvre la vanne à trois voies 25 de façon à mettre en communication le réservoir de liquide 14' avec la conduite 8.A ce moment, le liquide du réservoir d'alimentation 14' s'écoule par gravité dans le récipient 2 et dès que ce liquide atteint dans le récipient 2 un niveau N supérieur au niveau N , on manoeuvre la vanne à trois voies 25 de façon à mettre en communication la canalisation 8 avec la induite 26. Il en résulte que le liquide compris dans le récipient 2 entre le niveau N et le niveau N , s'écoule par gravité dans la conduite 26 vers le réservoir de récupération non représenté. De ce fait, le niveau du liquide dans le récipient 2 s'ajuste automatiquement au niveau N et le o récipient 2 contient le volume prédéterminé de liquide. Par ouverture de la vanne 7, on peut à ce moment provoquer l'écoule- ment par gravité du volume prédéterminé d'échantillon par la conduite d'évacuation 6. En se reportant maintenant à la figure 2, on peut voir une variante du doseur de l'invention dans laquelle on a supprimé la vanne 7 située sur la conduite d'évacuation 6. Dans ce cas, la conduite d'évacuation 6 a la forme d'un siphon dont l'une des branches 6a s'élève à un niveau sensiblement égal à celui de l'extrémité ouverte 4 du récipient 2. Cette conduite est d'un diamètre relativement faible, par exemple de l'ordre du millimètre. L'introduction-du liquide à l'intérieur du récipient 2 peut être effectuée selon l'un des modes qui ont été illustrés précédemment. D'une manière identique, on remplit le récipient 2 et, en conséquence, la canalisation 6a jusqu'à un niveau N supérieur au niveau N . Après ajustage automatique au niveau N o o du remplissage du récipient 2 et de la conduite 6a, on procède à l'évacuation de l'échantillon en appliquant une pression gazeuse d'amorçage du siphon d'évacuation 6a, à l'extrémité supérieure 4 du récipient 2. On maintient cette pression jusqu a la vidange totale du liquide qui peut s'effectuer sans segmentation, en raison du diamètre faible de la conduite 6.Dans ce cas, le volume prédéterminé d'échantillon correspond à la quantité de liquide comprise dans le récipient 2 et la canalisation 6a toutes deux remplies au niveau N o Dans tous les cas, on ajuste au préalable le volume VO du récipient 2 rempli de liquide au niveau N à la valeur o souhaitée,en réglant la position du corps mort 10. Ce réglage étant eff-ectué, le corps mort 10 est bloqué dans cette position et le doseur est prêt à fonctionner. Afin d'assurer la meilleure reproductibilité des volumes d'échantillons prélevés puis délivrés par ce doseur automatique, il est avantageux que la portion rétrécie 2a du récipient 2 ait une section horizontale petite, mais néanmoins compatible avec les phénomènes de capillarité. Ce doseur peut être réalisé en différents matériaux, par exemple en verre, en plastique et dans certains cas en acier inoxydable. Du fait que le fonctionnement de ce doseur ne nécessite aucune pièce mobile, sa durée de vie n'est liée éventuellement qu'à celle de la vanne de fermeture, ce qui le rend avantageux pour diverses applications non seulement dans les dispositifs d'analyse, mais aussi pour les installations de conditionnement, comme par exemple dans l'industrie pharmaceutique pour le conditionnement des médicamentE En effet, le doseur peut fonctionner à distance de façon automatique, sans nécessiter l'intervention d'un opérateur, puisque les phases de remplissage, d'ajustage du volume et de vidange s'effectuent sous l'influence de commandes à distance. Le doseur automatique, objet de I;nvention, est intéressant pour le prélèvement de liquides et la description précédente a été faite dans ce sens, mais il est bien évident que sans sortir du cadre de l'invention, on peut également l'utiliser de la même façon pour le prélèvement et le dosage de volumes déterminés de poudres de granulcmétrie faible. REVENDICATIONS 1. Doseur automatique d'un volume prédéterminé V de o liquide, défini par la capacité d'un récipient rempli de liquide à un niveau No, caractérisé en ce que ledit récipient a une capacité supérieure au volume V et en ce qu'il présente à sa o partie supérieure une portion ouverte de section rétrécie dans laquelle débouche à un niveau correspondant au niveau Nz, une canalisation susceptible d'être reliée à un réservoir d'alimentation en ledit liquide, ladite canalisation permettant, par l'intermédiaire de moyens appropriés, d'une part le remplissage dudit récipient en ledit liquide à un niveau supérieur au niveau N et, d'autre part, l'évacuation automatique dudit liquide o présent dans ledit récipient au-dessus de ce niveau No, de façon à ajuster le remplissage dudit récipient au niveau N , ledit récipient comportant en outre à sa partie inférieure une conduite permettant l'évacuation du volume dudit liquide, ladite conduite étant munie d'un moyen de fermeture. 2. Doseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite canalisation a la forme d'un siphon dont l'extré- mité qui débouche dans ledit récipient est en forme de buse. 3. Doseur automatique selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite canalisation est reliée directement audit réservoir d'alimentation en ledit liquide. 4. Doseur automatique selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite canalisation est équipée d'une vanne à trois voies permettant de la relier soit à un réservoir d'alimentation, soit à un réservoir de récupération. 5. Doseur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le moyen de fermeture de ladite conduite d'évacuation est une vanne. 6. Doseur automatique selon l'une quelconque des revendication 1 à 4, caractérisé en ce que le moyen de fermeture de ladite conduite d'évacuation est un siphon. 7. Doseur automatique selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit récipient est muni d'un corps mort susceptible d'occuper, en-dessous du niveau N , un volume variable à l'intérieur dudit récipient, pour permettre l'ajus tage à la valeur V du volume dudit récipient rempli de liquide o au niveau N o 8. Procédé de mise en oeuvre du doseur selon la revendication 3, caractérisé en ce que le niveau dudit liquide dans ledit réservoir d'alimentation étant inférieur au niveau No, on provoque le remplissage dudit récipient à partir dudit réservoir en appliquant à l'intérieur dudit réservoir d'alimentation une pression sur la surface dudit liquide. 9. Procédé de mise en oeuvre du doseur selon la revendication 3, caractérisé en ce que le niveau dudit liquide dans ledit réservoir d'alimentation étant inférieur au niveau N , on provoque le remplissage dudit récipient à partir dudit réservoir par application d'une dépression à l'extrémité ouverte de la portion rétrécie. 10. Procédé de mise en oeuvre du doseur selon la revendication 4, caractérisé en ce quton provoque le remplissage dudit récipient par écoulement gravitaire dudit liquide à partir d'un réservoir d'alimentation en ledit liquide, le niveau dudit liquide dans ledit réservoir étant supérieur au niveau N o t1. Procédé de mise en oeuvre du doseur selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'on provoque l'évacuation du volume V de liquide contenu dans ledit récipient par appli o cation d'une pression de gaz, à l'extrémité ouverte de la portion rétrécie.