Brevet FR2544102A1 — publié le 19841012

1, La présente invention concerne un appareil de dosage pour des fluides. On a besoin de tels appareils de dosage dans beaucoup de branches techniques A cet égard, on peut citer en parti- culier, les techniques de la chimie, de la pharmacie et de la médecine, et les techniques de mesure en rapport avec la chimie et la physique. On connaît des pompes de dosage qui fonctionnent sui- vant différents principes de déplacement, avec cet inconvé- nient systématique d'avoir un débit intermittent On connaît aussi des appareils de dosage, dans lesquels une chambre de volume constant se trouve remplie de fluide àl'endroit d'un orifice d'entrée, puis isolée par rapport à celui-ci, pour être mise en communication avec un orifice de sortie, par lequel s'écoule tout le fluide contenu dans la chambre de dosage Ce système ne convient pas pour effectuer un dosage précis de très faibles quantités de fluide, car il n'est pas possible de réduire à volonté le volume de la chambre, sous peine d'y interdire l'entrée et la sortie du fluide. On peut réaliser une opération de dosage au moyen d'or- ganes de dosage connus, permettant un débit d'une certaine valeur sous l'effet d'un abaissement de la pression Mais les caractéristiques de débit de ces organes de dosage ont tendance à varier fortement lorsque le profil de leurs arê- tes d'étranglement commence à s'arrondir, même légèrement, ne serait-ce que sous l'effet des dépôts ou des salissures. Avec de faibles valeurs de débit en volume, correspondant par conséquent à des sections d'étranglement de faible va- leur, on risque, en outre, une obturation complète de l'é- tranglement par des particules entraînées par le fluide. Le but de l'invention est de réaliser un appareil de dosage d'un prix favorable, permettant de doser des fluides d'une manière précise, jusqu'à des débits volumétriques de valeurs très réduites, sans risque d'encrassement par les salissures, et en évitant en outre, dans une large mesure, et d'une manière simple, l'inconvénient d'un débit pulsa- toire. Selon l'invention, on obtient ces résultats avec un 2. appareil de dosage caractérisé en ce qu'il fonctionne par effet de compressibilité du fluide à doser, et en ce qu'il comporte au moins une cavité de volume sensiblement cons- tant, et constamment remplie par le fluide; cette cavité sert alternativement à prélever par effet de compression un volume déterminé de fluide, à l'endroit d'au moins un orifice d'arrivée, o règne une pression relativement éle- vée; cette cavité est ensuite complètement isolée de l'ori- fice d'arrivée, pour être mise en communication avec au moins un orifice de sortie, o existe un niveau de pres- sion relativement plus faible; cet orifice de sortie permet alors, par effet de détente du fluide, la sortie du volume de fluide prélevé par compression à l'endroit de l'orifice d'entrée. Le débit volumétrique de fluide obtenu grâce à l'in- vention peut avoir une valeur extrêmement faible, dans le cas des liquides qui sont très peu compressibles Comme le volume de chaque cavité du système est beaucoup plus impor- tant que le volume d'expansion, le système est pratiquement insensible à l'effet des salissures S'il existe plusieurs cavités que l'on met alternativement en communication avec l'orifice d'arrivée et avec l'orifice de sortie, on peut pratiquement réaliser un débit de dosage quasi constant, sans complication supplémentaire Le débit volumétrique de l'appareil de dosage peut être fonction de la fréquence de commutation des cavités, associées tour à tour avec l'ori- fice d'arrivée et avec l'orifice de sortie, ce débit étant, en outre, réglable, en agissant sur la chute de pression correspondante. Suivant une particularité intéressante de l'invention, l'appareil de dosage comporte au moins deux disques, étroi- tement appliqués l'un contre l'autre; l'un des disques est fixe, et percé de part en part de trous constituant les ori- fices d'arrivée et de sortie; le second disque, mobile par rapport au premier disque, et animé, par exemple, d'un mou- vement de rotation ou d'un mouvement oscillant, porte les cavités constituées par des évidements qui débouchent uni- quement en regard du premier disque; sous l'effet du mou- 3. vement de rotation ou du mouvement oscillant du second dis- que, ces cavités sont-mises en communication alternativement avec les orifices d'arrivée et avec les orifices de sortie du premier disque. Conformément à l'invention, il est prévu de confec- tionner les disques en une matière céramique, telle que l'alumine En effet, une telle matière permet de réaliser des surfaces d'étanchéité d'excellente qualité, empêchant pratiquement tout débit de fuite indésirable entre l'ori- fice d'arrivée et l'orifice de sortie, de manière à assurer un isolement complet entre l'arrivée et la sortie du fluide, lorsque la cavité est à l'arrêt S'il s'agit d'opérer dans des conditions relativement moins sévères, on-peut évidem- ment utiliser aussi d'autres matières, telles que par exem- ple des matières plastiques. On va maintenant décrire, à titre d'exemples, quelques modes de réalisation de l'invention, en référence aux des- sins annexés, dans lesquels: Fig la à ld représentent un appareil de dosage à deux disques, conforme à l'invention, dans lequel le disque su- périeur est animé d'un mouvement oscillant; Fig 2 représente un appareil de dosage à deux disques, conforme à l'invention, dans lequel le disque supérieur est animé d'un mouvement de rotation; Fig 3 est un schéma de principe d'un autre appareil de dosage à deux disques, conforme à l'invention, dans le- quel l'un de ces disques est animé d'un mouvement de rota- tion; le déplacement du fluide s'effectuant dans le sens radial, de l'extrémité vers l'intérieur, ou vice versa; Fig 4 est encore un autre schéma de principe d'un ap- pareil de dosage à deux disques, conforme à l'invention, dans lequel l'un de ces disques est animé d'un mouvement de rotation, le déplacement du fluide s'effectuant dans le sens radial, de l'extérieur vers l'intérieur, ou vice versa, et le nombre des cavités internes étant différent du nombre des orifices d'entrée et de sortie. Sur les Fig la) à ld), pa signifie "arrivée" et ps signifie "sortie". 4. Comme on le voit d'après la Fig 1, on fait communi- quer alternativement une cavité 1 de l'un des disques, tantôt avec un orifice d'arrivée 2 et tantôt avec un ori- fice de sortie 3 de l'autre disque, par exemple au moyen de mouvements d'oscillation Dans le cas de la Fig la, la cavité est déjà pleine du fluide à doser Sur la Fig lb, la cavité communique avec l'orifice d'arrivée 2 qui est soumis à une pression plus élevée Ceci assure donc l'in- troduction d'une quantité définie du fluide dans la cavité 1, par suite de la compressibilité du fluide et de l'expan- sion élastique de la cavité-1 Ensuite, on isole la cavité 1 par rapport à l'orifice d'arrivée 2, comme schématisé sur la Fig lc Enfin (Fig ld), on fait communiquer la cavité 1 avec l'orifice de sortie 3, o règne une pression plus faible On permet ainsi une détente du fluide qui se trou- vait contenu sous forte pression dans la cavité 1 Ce fai- sant, la cavité 1 reste pleine, et c'est seulement le volume de fluide correspondant à la détente de celui-ci qui passe dans l'orifice de sortie 3. Dans le mode de réalisation de la Fig 2, les cavités d'un disque supérieur sont mises en communication alterna- tivement avec un orifice-d'arrivée et un orifice de sortie ménagés dans un disque inférieur, sous l'effet d'un mouve- ment de rotation du-disque supérieur Dans ce dispositif, on peut utiliser à volonté un grand nombre de cavités de volume relativement réduit, pourvu que ces cavités ne met- tent pas directement en communication l'orifice d'arrivée- et l'orifice de sortie, pour assurer le fonctionnement dont on vient d'exposer le principe Dans le cas de la Fig 2, le mouvement du fluide s'effectue donc suivant un trajet circulaire. Dans le cas du schéma de principe de la Fig 3, le transport du fluide est également assuré par des mouve- ments de rotation, mais dans le sens radial de l'extérieur vers l'intérieur, ou vice versa On peut, au besoin, pré- voir le mouvement circulaire de plusieurs cavités (il y en a 8 dans le dispositif schématisé à titre d'exemple), et utiliser plusieurs orifices d'arrivée et de sortie. 5. La Fig 4 est un autre schéma de principe d'un dispo- sitif conforme à l'invention, dans lequel le transport du fluide s'effectue également par des mouvements de rotation, le nombre des cavités étant alors différent de celui des orifices d'arrivée et de sortie Grâce à cette disposition, on assure alternativement une mise en communication de toutes les cavités, tantôt avec les orifices d'arrivée, et tantôt avec les orifices de sortie, Soit "n" le nombre des orifices d'arrivée, et des orifices de sortie, et "n + 1 " le nombre des cavités A chaque tour, on traite ainsi n.(n + 1) volumes élémentaires de fluide, soit 20 volumes élémentaires, dans le cas concret schématisé sur la Fig 4. Conformément à l'invention, on peut envisager plusieurs orifices d'arrivée séparés, de manière à réaliser simulta- nément des opérations de dosage avec des fluides différents, et des mélanges entre ces fluides, Conformément à l'inven- tion, on peut aussi prévoir des orifices de sortie qui communiquent séparément avec différents postes d'utilisa- tion Un tel mode de réalisation permet d'effectuer une répartition régulière du fluide traité, pour amener celui- ci à différents postes d'utilisation. Les disques représentés sur les Fig sont confectionnés, par exemple, en alumine Cette matière est particulièrement dure et à l'épreuve de l'usure, et permet de donner aux dis- ques des surfaces d'étanchéité très régulières et très lis- ses, en empéchant pratiquement tout débit de fuite. Comme déjà indiqué, les modes de réalisation que l'on vient de décrire à titre d'exemples ne constituent en rien une limitation du domaine de l'invention En effet, au titre du principe de l'invention, il existe nombre d'autres pos- sibilités de réalisation, quant à la disposition et à la configuration des cavités, ainsi que des orifices d'arrivée et de sortie On peut aussi prévoir, par exemple, un appareil de dosage à trois disques, comportant un disque intermédiaire mobile, et pourvu de cavités constituées par des trous qui traversent ce disque, les deux autres disques pouvant alors comporter des orifices d'arrivée et de sortie. 6. R E V E N D I C A T I O N S 1 Appareil de dosage pour traiter des fluides, ca- ractérisé en ce qu'il fonctionne par effet de compressibi- lité du fluide à doser, et en ce qu'il comporte au moins une cavité ( 1) de volume sensiblement constant et constam- ment remplie par le fluide; cette cavité servant d e manière intermittente à prélever, par effet de compression, un volume déterminé de fluide, à l'endroit d'au moins un orifice d'arrivée ( 2) o règne une pression relativement élevée; cette cavité étant ensuite complètement isolée de l'orifice d'arrivée ( 2), pour être mise en communication avec au moins un orifice de sortie ( 3), o existe un niveau de pression relativement plus faible; cet orifice de sor- tie ( 3) permettant alors, par effet de détente du fluide, la sortie du volume de fluide prélevé par compression à l'endroit de l'orifice d'arrivée ( 2). 2 Appareil de dosage conforme à la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux disques étroitement appliqués l'un contre l'autre; l'un des dis- ques étant fixe, et percé par des passages constituant les orifices d'arrivée ( 2) et les orifices de sortie ( 3); et l'autre disque étant mobile, et animé par exemple d'un mouvement de rotation ou d'un mouvement oscillant, et pour- vu de cavités ( 1) constituées par des évidements, qui dé- bouchent seulement en regard du premier disque; ces cavités ( 1) pouvant ainsi être mises alternativement en communica- tion avec les orifices d'arrivée et de sortie ( 1, 3) du premier disque. 3 Appareil de dosage conforme à la revendication 2, caractérisé en ce que les disques sont réalisés en une matière céramique.