Brevet FR2453997A1 — publié le 19801107

La présente invention est relative à un appareil de dosage réglable pour fluides divers et elle concerne, plus particulièrement, les appareils du type dans lesquels un fluide doit etre mélangé en dose déterminée avec un autre fluide amené à traverser l'appareil de dosage. L'objet de l'invention est de réaliser un appareil de dosage particulièrement simple, précis et peu encombrant ne possédant qu'un nombre minimal de pièces mobiles et permettant d'assurer un dosage proportionnel du fluide à mélanger par rapport au débit du fluide principal circulant. L'objet de l'invention est, en outre, prévu pour qu'il soit possible de régler la proportion de fluide dosé pour un débit déterminé de fluide principal. L'objet de l'invention trouve une application dans tous les cas ou il convient d'assurer le dosage en proportion déterminée d'un produit secondaire par rapport à un produit primaire en tenant compte des variations de circulation de ce produit primaire. L'objet de l'invention est plus particulièrement destiné à etre monté comme élément de régulation sur des installations utilisant, en tant que produits alimentant une machine quelconque à fonctionnement continu, deux fluides issus de sources différentes. Conformément à l'invention, appareil de dosage réglable pour fluides divers, du type comprenant un corps délimitant une veine de circulation d'un fluide primaire et au sein de laquelle s'ouvre un orifice de sortie d'un conduit d'amenée d'un fluide secondaire devant etre mélangé en proportion déterminée au fluide primaire, est caractérisé en ce qu.'il comprend un conduit d'amenée sous pression relative d'un fluide secondaire, l'orifice dudit conduit étant contrôlé par une soupape asservie, en fermeture, par un organe de rappel et, en ouverture, par un dispositif de dosage et de réglage de proportion comprenant un obturateur commandé et à fermeture automatique et un moyen de réglage de l'ouverture proportionnelle de la soupape en fonction de la course de l'obturateur. Diverses autres caractéristiques ressortent de la description ci-dessous faite en référence au dessin annexé qui montre, à titre d'exemple, une forme de réalisation de l'objet de l'invention. La fig. unique est une coupe-élévation de l'appareil conforme à l'invention. Selon le dessin, l'appareil de dosage réglable pour fluides divers comprend un corps 1 du type tubulaire délimitant une veine 2 de circulation pour un fluide primaire amené à circuler dans le sens de la flèche fl. Selon le type d'utilisation et/ou d'application, la circulation du fluide primaire dans le sens de la flèche f1 peut résulter, soit d'une mise en pression dudit fluide en amont de l'appareil de l'invention, soit d'une mise en dépression dudit fluide en aval de l'appareil. De préférence, le corps 1 est constitué en deux demi-corps la et lb qui sont assemblés entre eux par tout moyen convenable de manière à établir une étanchéité totale entre le milieu environnant et la veine 2 qu'ils délimitent. Cette disposition est choisie de manière à faciliter la réalisation des demicorps la et lb ainsi que le montage, la mise en place et/ou le réglage des organe s internes de l'appareil de dosage. Bien que cela ne soit pas indispensable, le corps lb peut etre muni d'un dispositif d'étranglement 3 permettant de contrôler la section de passage offerte par ledit corps lb et pouvant aller d'une ouverture maximale disponible à une fermeture totale. En particulier, un tel dispositif 3 peut etre nécessaire dans un cas de fonctionnement par dépression en aval du doseur. Le demi-corps lb assure le maintien, de toute façon convenable, à l'intérieur de la veine 2, d'un conduit 4 d'amenée d'un fluide secondaire délivré sous une pression relative depuis un réservoir non illustré au dessin. Le conduit 4 peut etre amené au sein de la veine 2 de plusieurs façons possibles, et, selon l'invention, ce conduit 4 est délimité par un support 5, en forme de barreau, qui est monté à l'intérieur du demi-corps lb par l'intermédiaire de moyens de fixation 6 et 7. Le support 5 possède un orifice de sortie 8 qui est orienté en aval par rapport à la circulation dans le sens de la flèche f1 du fluide primaire.De préférence, l'orifice 8 est orienté axialement par rapport au corps 1 et se trouve contré p3Lr une soupape 9 qui est constituée sous la forme d'une aiguille cylindrique guidée dans un alésage 10 présenté par un corps de doseur 11 formé par le support 5. La soupape 9 possède une portée tronconique 12 destinée à venir coopérer en position de fermeture avec un siège complémentaire de l'orifice 8 contre lequel ladite portée est maintenue par l'intermédiaire d'un organe élastique 13 asservissant en fermeture la soupape 9.De préférence, l'organe élastique 13 est constitué par un ressort hélicoidal, travaillant à la compression, enfilé concentriquement à la soupape 9, de manière à prendre appui sur le fond d'un logement 14 du type cylindrique délimité par le corps de doseur 11 pour recevoir et guider un prolongement cylindrique 15 formé par un étrier de réglage 16. La seconde extrémité du ressort héllcoldal 13 prend appui sur le prolongement 15 et sollicite l'équipage mobile formé par la soupape 9 et l'étrier 16 en appui contre une butée 17 portée par le corps de doseur 11. La butée 17 est, de préférence, réglable et, par exemple, constituée par un excentrique, de manière que, dans tous les cas, un réglage possible puisse etre apporté pour obtenir une fermeture étanche de l'orifice 8. Le dessin montre que, de préférence, dans le fond du logement 14 est prévue une gorge de réception d'un joint d'étanchéité 18, du type torique, entourant la soupape 9, de manière à établir une séparation étanche entre le logement 14 et l'alésage 10 qui communique avecle conduit 4 et l'orifice 8 d'amenée du fluide secondaire. Le pointeau 9 est asservi en ouverture par un dispositif de dosage et de réglage dont l'étrier 16 fait partie. L'étrier 16 est monté réglable en position axiale sur la soupape par une vis-pointeau 19 traversant l'amie 20 de l'étrier 17. L'amie 20 est prolongée de façon diamétralement opposée par deux branches 21 qui s'étendent de façon sensiblement parallèle à la soupape 9 en étant orientées en direction du support 5.Les branches 21 sont logées en permanence à l'intérieur de deux fentes 22 qui sont ménagées dans le corps de doseur 11, de telle sorte que l'étrier 17 ne peut etre soumis à déplacement angulaire de façon concomitante au déplacement axial qui lui est autorisé par coulissement de la soupape 9 dans l'alésage 10. ll y a lieu de noter que le guidage axial de la soupape 9 est complété par la coopération du prolongement 15 avec la paroi périphérique du corps de doseur 11 délimitant le logement 14. Les extrémités des branches 21 de l'étrier 17 sont munies de deux parties terminales 23 en forme de pattes repliées vers r'extérieurpar rapport à l'axe longitudinal de la soupape 9. Les pattes 23 sont engagées dans l'une des spires d'un organe élastique 24, du type hélicordal, travaillant à la compression, pre- nant appui sur le support 5 et sur un obturateur 25 sollicité par ledit ressort en position de fermeture de la venue 2 en amont de l'orifice de sortie 8 par rapport au sens de circulation selon la flèche fl. Le ressort 24 et l'obturateur 25 forment avec l'étrier 16 le dispositif de dosage et de réglage de proportions. L'obturateur 25 est constitué par un chapeau 26 de forme tronconique coopérant, par sa paroi périphérique extérieure, avec un siège 27 présenté par le demi-corps la. Le chapeau 26 est orienté pour que sa petite base soit dirigée face au sens de circulation dans le sens de la flèche fl. Le chapeau 26 est prolongé par une queue tubulaire 28 qui est enfilée avec possibilité de coulissement axial, sur le corps de doseur 11. La queue tubulaire 28 comporte, dans sa partie terminale, des fentes axiales 29 qui sont destinées à livrer passage aux branches 21 de l'étrier 16, tout en permettant le coulissement axial possible de l'obturateur. 25. Le ressort hélicoldal 24 représente ainsi un organe assumant une première fonction soDlcitaticn de l'obturateur 25 contre son siège 27 et une seconde fonction de liaison avec les pattes 23 de l'étrier 16. Le ressort 24 est réalisé de manière à etre immobilisé en rotation par rapport au support 5 et, à cet effet, il peut etre prévu de conformer la partie terminale de la dernière spire pour lui faire comporter un ergot 30 destiné à etre engagé dans l'un quelconque. de plusieurs trous 31 pratiqués dans le support 5 à partir de la base du corps de doseur 11. De préférence, les trous 31 sont équidistants et sont inclinés depuis la base du corps de doseur 11 en direction de l'orifice de sortie 8 au niveau et à la périphérie duquel ils débouchent. L'appareil de dosage décrit ci-dessus fonctionne de la façon suivante Dans la position représentée au dessin, le ressort 24 maintient l'obturateur 25 contre le siège 27 et, simultanément, le ressort 13 maintient la soupape 9 dans sa position de fermeture de l'orifice 8. Dans cet état, on admet qu'une pression voisine de zéro règne à lntérieur de la veine de circulation 2 dans sa partie comprise entre l'obturateur 25 et le dispositif d'étranglement 3Jet que le fluide secondaire, délivré ou issu sous une pression relative de la source de production non représentée, est contenu dans le conduit 4 sans etre délivré dans la veine 2. Si, dans cette position, on considère que le principe de fonctionnement fait int ervenir une dépression régnant dans la chambre 2a de la veine de circula tion 2 comprise entre l'obturateur 5 et le dispositif d'étranglement 3, comme cela serait le cas lors de l'ouverture de ce dernier dans un exemple d'applica tion où le dispositif, l'installation, la machine ou l'appareil faisant suite à l'objet de l'invention produit, par son fonctionnement, une dépression qui est transmise à la chambre 2a lors de l'ouverture du dispositif d'étranglement 3, il se produit alors un déplacement de l'obturateur 25 dans le sens de la flèche fl contre l'action de l'organe élastique 24 qui est soumis à compression pro gressive jusqu à un seuil de stabilisation correspondant à un état d'équilibre de l'obturateur 25.L'ouverture du siège 27 entraine une aspiration ou une circulation dans le sens de la flèche f1 du fluide primaire qui est amené à traverser le corps 1 dans des conditions constantes tant que l'équilibre cidessus n'a pas été modifié, par exemple, par une variation de la dépression régnant dans la chambre 2a. Le déplacement de l'obturateur 25 dans le sens de la flèche f1 a pour effet de provoquer un rapprochement progressif des différentes spires du ressort 24, de sorte que celle en contact avec les pattes 23 de 1 'étrier 15 agit sur ce dernier dans le meme sens et commande, par conséquent, le coulissement de la soupape 9 dans le sens pour lequel la portée tronconique 12 s'éloigne du siège d'appui de l'orifice 8. Le fluide secondaire amené par le conduit 4 est ainsi dirigé et distribué dans la chambre 2b délimitée de façon fictive dans la veine 2 à partir du support 5 dans le sens de circulation selon la flèche fl. Le fluide secondaire est ainsi pulvérisé par la circulation du fluide primaire dans la veine 2 et un mélange se produit dans la chambre 2b selon un dosage qui reste constant tat que les conditions d'ouverture ne sont pas modifiées. Il y a lieu de noter qu'une pulvérisation du produit ou fluide secondaire intervient également par l'intermédiaire du fluide primaire amené à traverser les trous 31 dont ltorientatixn a pour effet d'établir, en périphérie de l'orifice 8, une veine annulaire de soufflage qui améliore l'effet de pulvérisation primaire résultant de l'arrivée sous pression relative du fluide secondaire et de l'effet d'aspiration induit par la circulation du fluide primaire. Si la dépression régnant dans la chambre 2a, ou, tout au moins, dans la chambre de mélange 2b, croit par suite des conditions d'utilisation en aval du mélange, une modification des conditions d'équilibre en résulte, de sorte que l'obturateur 25 est sollicité en ouverture plus grande par rapport au siège 27 contre l'action de l'organe élastique 24. ll en résulte une ouverture proportionnellement plus grande de l'orifice de distribution du fluide secondaire par un éloignement plus grand de la portée 12 par rapport au siège de l'orifice 8 Par conséquent, l'appareil,conforme à 1'invention,permet d'obtenir une ouverture proportionnelle à la circulation du fluid e primaire, et par suite, d'assurer un dosage proportionnel du fluide secondaire selon les conditions de demande, d'utilisation, ou de consommation ultérieures. On conçoit que des conditions de fonctionnement similaires pourraient intervenir en supposant que la dépression de la chambre 2a ou 2b, génératrice du déplacement en ouverture de l'obturateur 25, soit remplacée par une mise en pression du fluide primaire dans la zone de la veine de circulation située en amont de l'obturateur 25 par rapport au sens de circulation selon la flèche fl. En effet, dans un tel cas, la pression régnant alors s'exerce sur l'obturateur 25 et repousse ce dernier contre l'action du ressort 24 tant que la réaction de ce dernier à la compression imposée ne vient pas équilibrer la pression du fluide primaire régnant en amont.Il en résulte, par conséquent, des conditions d'équilibre dans lesquelles l'obturateur 25 détermine une section de passage pour le fluide primaire qui est ainsi amené à circuler selon un débit donné dans la veine 2 à l'intérieur de laquelle il prend en charge le fluide secondaire délivré selon le dosage établi par l'intermédiaire de l'ouverture de l'aiguille 9. Compte tenu du montage du ressort 24, on conçoit que l'écrasement des spires se produit de façon différentielle lors de l'ouverture de l'obturateur 25 et que les spires situées progressivement plus près de l'obturateur sont soumises à un déplacement axial proportionnellement plus grand. Cette caractéristique est mise à profit pour permettre une correction de proportion. En effet, en modifiant la position relative des pattes 23 avec les spires, on modifie, en conséquence, l'ouverture de la soupape 9 pour une amplitude d'ouverture donnée de l'obturateur 25. A cette fin, il suffit de dégager l'e r- got 30 du ressort 24 du trou 3dans lequel il est engagévpour faire tourner sur lui-meme le ressort 24, et modifier,en e n conséquencevla position axiale de l'étrier 16 par défilement de la spire en contact avec les pattes 23. Cette caractéristique est aussi mise à profit pour permettre le réglage de proportion du fluide secondaire. Si, par exemple, il est souhaité augmenter la richesse de ce fluide par rapport au fluide primaire, on procède au desserrage de la vis 19, de manière à libérer l'étrier 16 par rapport à la soupape 9. L'étrier 16 est alors élevé sur l'aiguille 9 de manière que les pattes 23 de ces branches 21 soient amenées à pouvoir etre engagées dans la spire immédiatement supérieure à celle illustrée au dessin. La vis 19 est ensuite de nouveau bloquée de manière à rétablir la solidarisation de l'étrier 16 et de la soupape 9 Dans un tel cas, étant donné que la spi re active pour le ressort est située plus haut que la précédente, pour une ouverture donnée de l'obturateur 25, et, par conséquent, une compression déterminée du ressort 24, il en résultera une plus grande ouverture de la soupape 9 et un dosage de produit secondaire supérieur. Un réglage en prop > ortion plus faible s'effectue en opérant de façon inverse. Dans les deux cas ci-dessus , il est évidemment possible de réaliser ensuite un ajustement ou une correction du taux de mélange choisi en procédant comme décrit précédemment au moyen de la modification de la position de l'ergot 30 dans l'un quelconque des trous 31 entourant la base du corps de dosage il dans le support 5. Les opérations ci-dessus peuvent etre menées à bien en désolidarisant le demi-corps la du demi-corps lb ou en prévoyant des moyens de réglage accessibles à partir de l'obturateur 25. L'appareil conforme à l'invention est conçu de manière à présenter un fonctionnement automatique s'ajustant aux variations de conditions de circulation du fluide primaire. Cependant, dans certains cas, il peut etre nécessaire ou utile de pouvoir disposer d'un dispositif de correction manuellevlorsqu'il convient d'ajuster momentanément la proportion de fluide secondaire par rapport au fluide primaire pour réaliser une adaptation à des conditions de fonctionnement qui ne seraient pas susceptibles de faire intervenir une variation des conditions d'équilibre déterminant l ' ouverture de l'obturateur 25. Dans un tel cas, le corps 1 peut supporter une commande 32, par exemple manuelle, constituée sous la forme d' un levier 33 articulé dont l'une des extrémités est reliée à un organe de transmission 34, tandis que l'autre extrémité est munie d'un rouleau 35 prenant appui sur la tete du chapeau 26 de l'obturateur 25. Ainsi que cela ressort de ce qui précède, l'appareil de dosage conforme à l'invention est de conception particu lièrement simple et peut donc etre produit à un prix de revient faible. En outre, les pièces mobiles relativement sont en nombre réduit et ne possèdent pas d'articulation relative, de sorte que l'appareil de dosage est d'un fonctionnement précis et fiable. L'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation représenté et décrit en détail car diverses modifications peuvent y etre apportées sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1 - Appareil de dosage réglable pour fluides divers du type comprenant un corps délimitant une ve ine de circulation d'un fluide primaire et au sein de laquelle s'ouvre un orifice de sortie d'un conduit d'amenée d'un fluide secondaire devant etre mélangé en proportion déterminée au fluide primaire, caractérisé en ce qu'il comprend un conduit d'amenée sous pression relative d'un fluide secondaire, l'orifice dudit conduit étant contrôlé par une soupape asservie, en fermeture, par un organe de rappel et, en ouverture, par un dispositif de dosage et de réglage de proportion comprenant un obturateur commandé et à fermeture automatique et un moyen de réglage de l'ouverture proportionnelle de la soupape en fonction de la course d'ouverture de l'obturateur. 2 - Appareil de dosage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la soupape contrôlant l'orifice de sortie du fluide secondaire est associée à un dispositif de dosage et de réglage comprenant un obturateur disposé dans la veine en amont de l'orifice de sortie du fluide secondaire par rapport au sens de circulation du fluide primaire. 3 - Appareil selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la soupape contrôlant l'orifice de sortie du fluide secondaire est assocideà un dispositif de dosage et de réglage comprenant un obturateur de forme générale tronconique disposé dans la veine du fluide primaire en amont de l'orifice de sortie et orienté pour présenter sa petite base en opposition du sens de circulation du fluide primaire, ledit obturateur étant sollicité en fermeture contre un siège d'appui par un organe élastique. 4 - Appareil de dosage selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la soupape est associée à un dispositif de dosage et de réglage comprenant un obturateur guidé axiale ment et sollicité en fermeture contre un siège par un organe élastique interposé entre l'obturateur et le support de la soupape et constituant également un élément de commande en ouverture de la soupape. 5 - Appareil de dosage selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la soupape est associée à un dispositif de dosage et de réglage comprenant un obturateur guidé axialement et sollicité par un ressort du type hélicor- dal, travaillant à la compression, disposé concentriquement à un étrier immobilisé angulairement mais coulissant axiale ment dans un support de la soupape auquel il est fixé, ledit étrier engageant, par deux branches qu'il forme, l'une des spires dudit ressort. 6 - Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que le ressort hélicoïdal de l'obturateur est immobilisé en rotation par une extrémité recourbée engagée dans l'un des moyens de retenue présentés par le support de la soupape. 7 - Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'étrier occupe une position réglable axiale ment sur la soupape. 8 - Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que la soupape est associée à un organe élastique sollicitant ladite soupape en appui contre une butée de fermeture réglable portée par le support de la soupape. 9 - Appareil selon l'une des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que la soupape est associée à un dispositif de dosage et de réglage comprenant un obturateur associé à une commande de réglage de pré-ouverture.