Brevet FR2379055A1 — publié le 19780825

La présente invention due aux travaux de Monsieur Claude LAMOTTE du Commissariat à l'Energie Atomique, de Monsieur Gérard YSEBAERT de la Société YSEBAERT et de Monsieur Serge TRENNOY de la SEMEP, a pour objet un distributeur de volumes dosés d'un liquide plus particulièrement destiné à la distribution de produits corrosifs. Les distributeurs de tels produits conçus antérieurement à la présente invention ont notamment l'inconvénient d'être d'une grande complexité sans permettre l'obtention d'un débit satisfaisant de liquide. Ces distributeurs tels que les pompes à piston ou à membrane nécessitent par exemple la mise en oeuvre de clapets pour l'aspiration et le refoulement du liquide. La présente invention a précisément pour objet un distributeur permettant de pallier les inconvénients des distributeurs de ltart antérieur. Le distributeur objet de l'invention se caractérise en ce qu'il comporte au moins trois ensembles de dosage comportant chacun une chambre de dosage obturée par une membrane déformable et présentant des orifices d'entrée et de sortie du liquide et un piston solidaire par l'une de ses extrémités de ladite membrane et perpendiculaire à cette dernière et des moyens d'entralnement en rotation de ladite came autour d'un de ses points 0, lesdits pistons étant répartis autour dudit point O dans le plan de ladite came à intervalles angulaires constants et maintenus par leur extrémité libre au contact de ladite came, les orifices d'entrée et de sortie desdites chambres de dosage intercalées entre la première et la dernière chambre pour unie numérotation desdites chambres selon le sens de rotation de la came étant respectivement reliés à l'orifice de sortie de la chambre précédente et à l'orifice d'entrée de la chambre suivante, l'orifice d'entrée de la première chambre étant raccordé à un conduit d'arrivée du liquide à doser et l'orifice de sortie de la dernière chambre étant raccordé a un conduit de sortie des volumes dosés, ladite came présentant un arc de cercle de centre O et d'angle au centre égal à l'angle entre deux pistons consécutifs, ledit arc étant relié tangentiellement par chacune de ses extrémités à une courbe dont la concavité est tournée vers ledit point 0, cette courbe étant telle qu'un volume dosé de liquide soit refoulé de la dernière chambre pour une rotation de 2 W de la came et chacune desdites chambres étant telle que sa membrane obture de façon étanche son orifice d'entrée lorsque le piston est en contact avec ledit arc de cercle de la came. Ainsi, le distributeur tel que caractérisé ci-dessus a notamment l'avantage - de ne pas nécessiter de clapets pour l'aspiration et le refoulement du liquide grâce à sa conception telle qu'à tout instant lors de la rotation de la came de commande l'orifice d'entrée de l'une desdites chambres de dosage soit obturé de façon étanche, - de permettre l'obtention d'un débit à la fois important et régulier pour un nombre suffisant de chambres de dosage, - de permettre la distribution de liquides corrosifs grâce à la mise en oeuvre de membranes chimiquement inertes, - de permettre le dosage précis d'un volume prédéterminé de liquide pour un profil donné de la came dont dépend la course des membranes, Un distributeur selon l'invention comportant un nombre n pair d'ensembles de dosage se caractérise en ce que le profil de ladite came est constitué de quatre portions de courbe raccordées tangentiellement et dont la concavité est orientée vers le point 0, ces portions de courbe étant respectivement constituées d'un arc de cercle AB de centre 0 et d'angle au centre égal à 27, de deux portions de courbe AB' et BA' symétriques par rapport à la bissectrice de l'angle au centre dudit arc AB et dont les points sont à une distance du point 0 diminuant de A vers B' et de B vers A', A' et B' étant respectivement alignés avec les points 0 et A et les points 0 et B et d'une portion de courbe A'B' dont les points sont à une distance du point 0 inférieure ou égale à la distance des points A' et Bl du point 0. Un distributeur selon l'invention comportant un nombre n' impair d'ensembles de dosage se caractérise en ce que le profil de ladite came est constitué de trois portions de courbe respectivement constituées d'un arc de cercle AB de centre 0 et d'angle au centre égal à 2t, et de deux portions de courbe AC' et BC' symétriques par rapport à la bissectrice de l'angle au centre dudit arc AB et dont les points sont à une distance du point O diminuant de A vers C' et de B vers C'. Un distributeur selon l'invention comportant quatre ensembles de dosage se caractérise en ce que lesdits pistons maintenus par leur extrémité libre au contact de ladite came, sont répartis dans le plan de cette dernière de façon à ce que deux pistons consécutifs soient perpendiculaires et en ce que le profil de ladite came est constitué de quatre portions de courbe raccordées tangentiellement et dont la concavité est orientée vers le point 0, ces portions de courbe étant respectivement constituées d'un arc de cercle AB de centre 0 et d'angle au centre égal à 2 de deux portions de courbe AB' et BA' symétriques par rapport à la bissectrice de l'angle au centre dudit arc AB et dont les points sont à une distance dudit point 0 diminuant de A vers ss' et de B vers A', A' et B' étant respectivement alignés avec les points 0 et A et les points 0 et B et d'une portion de courbe A'B' dont les points sont à une distance du point 0 inférieure ou égale à la distance des points A' et B' de ce dernier, chacune desdites chambres étant telle que sa membrane obture de façon étanche son orifice d'entrée lorsque l'extrémité libre du piston est au contact de l'arc de cercle de ladite came. Selon l'invention, lesdites chambres de dosage sont de préférence constituées par une cavité ménagée dans un corps et obturée par une membrane conique, la paroi latérale de la cavité présentant à partir de ladite membrane une première et une deuxième surfaces tronconiques, ces surfaces étant contiguës et orientées de façon à ce que leur extrémité de plus grand diamètre soit la plus proche de ladite membrane et lesdits orifices d'entrée et de sortie étant respectivement prévus sur la première et la deuxième surfaces tronconiques, une partie de ladite membrane étant susceptible d'être appliquée de façon étanche contre le raccordement desdites surfaces. Ainsi, pour de telles chambres de dosage et de telles membranes on obtient l'obturation étanche de l'orifice d'entrée d'une chambre sans meurtrir la membrane grâce à un changement d'angle approprié de la paroi desdites chambres le long du raccordement des surfaces tronconiquesD Vautre part, selon l'invention l'obturation d'une chambre par une membrane est de préférence réalisée en appliquant le bord de la membrane contre le corps sur le pourtour de la cavité au moyen d'une contreplaque d'étanchéité vissée dans ledit corps et percée d'un orifice pour le passage du piston solidaire de la membrane. D'autre part, selon l'invention, lesdits pistons sont de préférence maintenus au contact de la came par un ressort de rappel interposé entre ladite contreplaque et un épaulement du piston Dans le but de distribuer des produits corrosifs, les membranes du distributeur de l'invention sont avantageusement réalisées en un matériau élastomère revêtu d'une matière inerte. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit d'un exemple de réalisation du distributeur de l'invention donné à titre illustratif mais nullement limitatif. Selon cet exemple de réalisation, le distributeur comporte 4 ensembles de dosage. Cette description sera faite au regard des figures annexées sur lesquelles on a représenté schématiquement en coupe horizontale - sur la figure 1, l'ensemble du distributeur de l'invention, - sur les figures 2a, 2b, 2c et 2d, la configuration des membranes dans chacune des chambres de dosage à la suite de rotations successives de la came égales à 2 à partir de sa position pour laquelle les orifices d'entrée des première et deuxième chambres de dosage sont obturés de façon étanche. Au vu de la figure 1, on voit que le distributeur de l'invention se compose essentiellement d'une part, de 4 chambres de dosage D1, D2, D3 et D4 respectivement ménagées dans des corps C1, C2, C3 et C4 et obturées par des membranes M1, M2, M3 et M4, lesdits corps C1 à C4 étant fixés par l'in termédiaire de vis telles que 3 sur le corps principal 1 du distributeur et d'autre part, de 4 pistons P1, P2, P3 et P4 respectivement guidés en translation dans des logements tels que 5 ménagés dans ledit corps 1, rendus solidaires par l'une de leurs extrémités desdites membranes M1, M2, M3 et M4 et maintenus par leur autre extrémité au contact d'une came C de commande de leur mouvement Selon la caractéristique essentielle du distributeur de l'invention ayant la composition précitée, la structure desdites chambres D1 à D4 et de leurs membranes, le profil de la came C ainsi que l'agencement relatif des chambres, des pistons et de la came étant tels qu'à chaque rotation de 2w de la came C selon la flèche F, un volume dosé du liquide à distribuer soit refoulé de la chambre de dosage D4, un volume de liquide égal au volume dosé étant aspiré dans la chambre de dosage D1. Plus précisément, on voit que chacune des chambres de dosage est constituée comme la chambre D3 par une cavité ménagée dans un corps (C3 pour D3) et obturée par une membrane (M3 pour D3), la paroi latérale de la cavité présentant deux surfaces tronconiques respectivement référencées S3 et S3 et ladite membrane étant de forme conique. On voit que dans chaque chambre telle que la chambre D3 débouche sur la surface S3 un conduit de refoulement R3 et sur la surface 83' un conduit d'entrée de liquide E3.On note que le liquide à doser arrive dans le distributeur par le conduit d'entrée E1 de la chambre D et est distribué par volumes dosés par le conduit R4 de la chambre D4, les conduits de refoulement R1, R2 et R3 des chambres D1, D2 et D3 étant respectivement reliés aux conduits d'entrée E2, E3 et E4 des chambres D2, D3 et D4 par l'intermédiaire de conduits tels que 7 ménagés dans le corps principal 1 du distributeur. On précise que l'alimentation du distributeur en liquide à doser (non représentée sur cette figure) peut être réalisée en faisant déboucher le conduit E1 dans le liquide d'un récipient en charge. On remarque d'autre part que l'obturation d'une chambre par une membrane est réalisée au moyen d'une contreplaque d'étanchéité 9 assurant l'écrasement du bord de la membrane lors de la fixation du corps de la chambre sur le corps principal 1 par l'intermédiaire des vis 3, ladite contreplaque d'étanchéité 9 étant percée d'un orifice 11 pour le passage d'un piston P. Dès à présent on peut noter que les 4 pistons P1, P2, P3 et P4 sont répartis à intervalles angulaires constants égaux à K autour du point 0 autour duquel la came est entrat- née en rotation de préférence par un motoréducteur à courant continu de vitesse variable et que les chambres de dosage de D1 à D4 sont orientées de façon à ce que la base de leur membrane au repos soit perpendiculaire auxdits pistons, ces derniers étant rendus solidaires des membranes au milieu de leur base On note également que chacun des pistons est maintenu au contact de la came par un ressort de rappel 6 interposé entre un épaulement du piston et la contreplaque 9 correspondante. Au vu de la figure 1, en désignant par p la distance d'un point M de la came C au point 0 autour duquel la came est entraînée en rotation, et par O l'angle (OX, OM), le profil de ladite came C peut être défini de la façon suivante # - pour e variant de O a 2 P est constant et égal à R corres- pondant au rayon de l'arc de cercle AB, - pour des variations de e de -à qr et de 0 à - 2 pour les- quelles les courbes p = f(e) sont identiques, p diminue de R à une valeur X inférieure à R (OM = X quand M est en A' ou B'), - pour e variant de w à 2, P est inférieur ou égal à z. Ainsi, comme cela apparaîtra plus clairement ciaprès, le volume dosé refoulé pour chaque rotation de 2s de la came C sera égal à deux fois le volume déplacé par une membrane lorsque le piston solidaire de cette dernière parcourt la portion de courbe A'B ou B'A de la name Le fonctionnement du distributeur de l'invention tel que décrit ci-dessus va être explicité ci-après au vu des figures 2a, 2b, 2c et 2d. Après la mise en fonctionnement du distributeur consistant à le remplir de liquide, le processus de distribution d'un volume dosé de liquide pour une rotation de 2w de la came C peut être expliqué de la façon suivante - lors de la rotation de la came de 2 (figure 2a > figure 2b) à partir de sa position occupée sur la figure 2a, un volume donné V de liquide-est aspiré dans la chambre D1 puisque l'extrémité du piston P1 parcourt la portion AB' du "péri mètre" de la came tandis qu'un volume V de liquide est trans féré de D3 à D4 puisque l'extrémité du piston P3 parcourt la portion A'B, un volume V de liquide étant par suite refoulé de D4. - lors de la rotation suivante de la came de 2 (figures 2b à 2c) 'n volume V de liquide est transféré de D1 à D2 puisque 1'ex- trémité de P2 parcourt A'B', un volume V étant de ce fait apsiré dans D1 et un volume V est refoulé de D4 puisque l'ex- trémité de P4 parcourt A'B', - lors de la rotation suivante (2c - > 2d) un volume V de liquide est transféré de D1 à D2 et de D2 à D3, l'orifice d'entrée de D4 demeurant obturé. Ainsi, pour chaque rotation de 2s de la came , un volume dosé égal à 2V est refoulé de D4. Le distributeur décrit ci-dessus comporte de préférence, notamment pour la distribution de solutions d'acides, un corps 1 en matière chimiquement inerte, des chambres de dosage de même constitution obtures par une membrane en élastomère recouvert de polytétrafluoroêthylène et des pistons en délérin. REVENDICATIONS 1. Distributeur de volumes dosés d'un liquide, caractérisé en ce qu'il comporte au moins trois ensembles de dosage comportant chacun une chambre de dosage obturée par une membrane deformable et présentant des orifices d'entrée et de sortie du liquide et un piston solidaire par l'une de ses extrémités de ladite membrane et perpendiculaire à cette derniere, une came et des moyens d'entraînement en rotation de ladite came autour d'un de ses points 0, lesdits pistons étant répartis autour dudit point 0, dans le plan de ladite came, à intervalles angulaires constants et maintenus par leur extrémité libre au contact de ladite came, les orifices d'entrée et de sortie desdites chambres de dosage intercalées entre la première et la dernière chambre pour une numérotation desdites chambres selon le sens de rotation de la came étant respectivement reliés à l'orifice de sortie de la chambre précédente et à l'orifice d'entrée de la chambre suivante, l'orifice d'entrée de la première chambre étant raccordé à un conduit d'arrivée du liquide à doser et l'orifice de sortie de la dernière chambre étant raccordé à un conduit de sortie des volumes dosés, ladite came présentant un arc de cercle de centre 0 et d'angle au centre égal à l'angle entre deux pistons consécutifs, ledit arc étant relié tangentiellement par chacune de ses extrémités à une courbe dont la concavité est tournée vers ledit point 0 et telle qu'un volume dosé de liquide soit refoulé de la dernière chambre pour une rotation de 27 de la came, chacune desdites chambres étant telle que sa membrane obture de façon étanche son orifice d'entrée lorsque le piston est en contact avec ledit arc de cercle de la came. 2. Distributeur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un nombre n pair d'ensembles de dosage et en ce que le profil de ladite came est constitué de quatre portions de courbe raccordées tangentiellement et dont la concavité est orientée vers le point 0, ces portions de courbe étant respectivement constituées d'un arc de cercle AB de centre 0 et d'angle au centre égal a n de deux portions de courbe AB' et BA' symétriques par rapport à la bissectrice de l'angle au centre dudit arc AB et dont les points sont à une distance du point 0 diminuant de A vers B' et de B vers A', A' et B' étant respectivement alignés avec les points O et A et les points O et B et d'une portion de courbe A'B' dont les points sont à une distance du point 0 inférieure ou égale à la distance des points A' et B' du point 0. 3. Distributeur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un.nombre n' impair d'ensembles de dosage et en ce que le profil de ladite came est constitué de trois portions de courbe respectivement constituées d'un arc de cercle AB de centre 0 et d'angle au centre égal à 2 et de deux portions de courbe AC' et BC' symétriques par rapport à la bissectrice de l'angle au centre dudit arc AB et dont les points sont à une distance du point 0 diminuant de A vers C' et de B vers C'. 4. Distributeur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte 4 ensembles de dosage comportant chacun une chambre de dosage obturée par une membrane déformable et présentant des orifices d'entrée et de sortie et un piston solidaire par l'une de ses extrémités de ladite membrane et perpendiculaire à cette dernière, une came et des moyens d'entralnement en rotation de cette dernière autour d'un de ses points 0, lesdits pistons étant répartis dans le plan de ladite came de façon à ce que deux pistons consécutifs soient perpendiculaires et étant maintenus par leur extrémité libre au contact de ladite came, les orifices d'entrée et de sortie des deuxième et troisième chambres, pour une numérotation desdites chambres selon le sens de rotation de la came, étant respectivement reliés à l'orifice de sortie de la chambre précédente et à l'orifice d'entrée de la chambre suivante, l'orifice d'entrée de la première chambre et l'orifice de sortie de la quatrième chambre étant respectivement raccordés à un conduit d'arrivée du liquide à doser et à un conduit de refoulement des volumes doses de liquide, le profil de ladite came étant constitué de quatre portions de courbe raccordées tangentiellement et dont la concavité est orientée vers le point 0, ces portions de courbe étant respectivement constituées d'un arc de cercle AB de centre 0 et d'angle au centre égal à Tr , de deux portions de courbe AB' et BA' symetriques par rap- port à la bissectrice de l'angle au centre dudit arc AB et dont les points sont à une distance du point 0 diminuant de A vers Bl et de B vers A', A' et B' étant respectivement alignés avec les points O et A-et les points 0 et B et d'une portion de courbe A'B' dont les points sont à une distance du point 0 inférieure ou égale à la distance des points A' et B' du point 0, chacune desdites chambres étant telle que sa membrane obture de façon étanche son orifice d'entrée lorsque l'extré- mité libre du piston est au contact de l'arc de cercle de ladite came. 5. Distributeur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'une chambre de dosage est constituée par une cavité ménagée dans un corps et obturée par une membrane conique, la paroi latérale de la cavité présentant à partir de ladite membrane une première et une deuxième surfaces tronconiques, ces surfaces étant contiguës et orientées de façon à ce que leur extrémité de plus grand diamètre soit la plus proche de ladite membrane et lesdits orifices d'entrée et de sortie étant respectivement prévus sur la première et la deuxième surface tronconique, une partie de ladite membrane étant susceptible d'être appliquée de façon étanche contre le raccordement desdites surfaces. 6. Distributeur selon la revendication 5, caractérisé en ce que le bord de la membrane est appliqué contre le corps sur le pourtour de la cavité au moyen d'une contreplaque d'étanchéité vissée dans ledit corps et percée d'un orifice pour le passage du piston solidaire de la membrane. 7. Distributeur selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'extrémité libre de chacun des pistons est maintenue au contact de la came par un ressort de rappel interposé entre ladite contreplaque et un épaulement du piston 8 Distributeur selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que lesdites membranes sont en un matériau élastomère revêtu d'une matière inerte. 9. Distributeur selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que lesdits moyens d'entraînement en rotation de la came sont constitués par un motorêducteur à courant continu.