Brevet FR2548360A1 — publié le 19850104

La présente invention concerne un dispositif pour le prélèvement et la mesure du débit d'un liquide en circulation constante ou pulsée et s'applique tout particulièrement bien aux liquides moussants, le lait par exemple. On conna St des dispositifs de ce genre, notamment pour la mesure du lait, qui permettent d'en prélever un échantillon dont le volume est sensiblement proportionnel au débit Cet échantillon est ensuite 10 analysé, de façon à payer le paysan en fonction à la fois de critères de quantité et de qualité du lait. Un tel dispositif est décrit par exemple dans le brevet FR 1 424 746, mais il présente deux sortes de défauts Premièrement, sa mise en oeuvre nécessite une horizontalité parfaite pour que le facteur de proportionnalité entre le débit et le volume de l'échantillon prélevé soit constant On conviendra qu'il s'agit là de conditions difficiles à réunir d'une façon simple dans une étable. En outre, le volume de l'échantillon étant déterminé par une lecture de hauteur, on s'aperçoit que cette lecture est fort imprécise à réaliser En effet, le lait fraîchement trait est un liquide moussant qui ne présente pas de surface de séparation franche. Le dispositif selon l'invention résout les problèmes énoncés ci-dessus, tout en restant d'un maniement simple et aisé, même in situ Ce dispositif comprend une entrée et une sortie pour le liquide, des -2 moyens de prélèvement en proportions précises et constantes dans le temps d'un échantillon du liquide, un réceptacle pour l'échantillon ainsi prélevé et des moyens électriques de mesure du volume de l'é5 chantillon directement dans le réceptacle. Selon une première forme d'exécution, les moyens de prélèvement comprennent une chambre o le liquide est admis et distribué sur une surface convexe en forme de dôme, qui constitue le fond de la chambre, des moyens pour répartir uniformément l'écoulement du liquide sur la surface convexe, au moins une ouverture sensiblement verticale disposée régulièrement dans l'espace, permettant de prélever une proportion constante et donnée du liquide et débouchant dans le 15 réceptacle, et enfin au moins un orifice d'évacuation du liquide. Avantageusement, les ouvertures sont au nombre de trois, disposées à 120 l'une de l'autre. Selon une deuxième forme d'exécution, les moyens 20 de prélèvement comprennent une chambre cylindrique o le liquide est admis par une tête en forme d'entonnoir renversé et distribué uniformément sur une surface conique disposée à faibledistance de la tête, au moins une ouverture latérale ménagée dans la paroi de la chambre cylindri25 que, permettant de prélever une proportion constante et donnée du liquide et débouchant dans le réceptacle, et enfin au moins un orifice d'évacuation du liquide. Avantageusement, les ouvertures sont disposées latéralement et immédiatement au dessous de la surface 30 conique et, de préférence, leur axe est sensiblement parallèle à cette surface Il se forme un film de liquide d'épaisseur constante, sur toute la surface. Ainsi, les ouvertures latérales autorisent une prise proportionnelle de liquide. De préférence, la surface conique est fixée axialement sur des moyens élastiques de rappel, par exemple un ressort, agissant à l'encontre de l'enfoncement de cette surface dans la chambre cylindrique. 5 De préférence encore, la chambre cylindrique est entourée d'une autre chambre cylindrique, l'espace annulaire ménagé entre les deux chambres servant à recevoir la partie de liquide prélevée pour la mesure et, s'il y a lieu, à admettre un liquide de nettoyage du 10 réceptacle. Selon une troisième forme d'exécution, les moyens de prélèvement comprennent,d'un côté, une chambre d'admission o le liquide est uniformément distribué sur un plan incliné, de l'autre côté, une chambre d'évacuation 15 comportant un orifice d'évacuation et, à l'extrémité du plan incliné et à la jonction des deux chambres,au moins une ouverture sensiblement verticale permettant de prélever une proportion constante etdonnée du liquide. Avantageusement, les ouvertures sont au nombre de trois et consistent en des fentes parallèles entre elles et sensiblement parallèles au courant du fluide; le plan incliné est montant depuis l'admission du liquide versl'ouverture de prélèvement; des moyens de nettoyage 25 sont prévus. Les moyens électriques peuvent mesurer le poids de la colonne de liquide présent dans le réceptacle, au moyen par exemple d'un capteur de pression dont les légères déformations engendrent un signal électrique va30 riable selon l'amplitude de ces déformations. Les moyens électriques peuvent également mesurer la constante diélectrique du liquide présent dans le réceptacle, au moyen d'une anode centrale s'étendant ver- ticalement depuis le fond du réceptacle, la seconde électrode étant constituée par la paroi périphérique du réceptacle ou par un revêtement apposé sur celle-ci. Ainsi se trouve réalisé un condensateur à capacité va5 riable. De préférence, le volume mesuré est affiché directement, le signal électrique ayant été traité par une logique de calcul. Selon une réalisation particulièrement avanta10 geuse, le dispositif s'intègre dans un ensemble automatisé permettant de vidanger l'échantillon hors du réceptacle, de nettoyer et de rincer le dispositif dans sa totalité On dispose donc, outre des circuits d'entrée et de sortie du liquide, d'un circuit pour la vidange du réceptacle et d'un circuit de nettoyage et de rinçage Ces circuits sont de préférence constitués par des tubulures souples et contrôlés par des vannes à dépression agissant directement sur ces tubulures Une logique commande les vannes à dépression 20 et leur séquence d'ouverture et de fermeture. A cet effet, les vannes à dépression peuvent comprendre un cylindre extérieur solidaire d'un support de la tubulure souple et un cylindre intérieur creux coulissant dans le cylindre extérieur et solidaire de l'organe d'écrasement de la tubulure, la dépression agissant sur le cylindre intérieur creux pour abaisser celui-ci et écraser la tubulure. Avantageusement, les vannes à dépression et leur séquence d'ouverture et de fermeture sont commandées 30 par une logique. Pour simplifier l'exposé, le dispositif sera décrit plus particulièrement dans son application au lait de traite, mais il faut bien comprendre qu'il peut être appliqué à tout autre liquide moussant et, a fortiori, -5 à tout liquide non moussant Signalons par exemple la bière, le pétrole naturel ou chargé d'agents tensioactif pour sa récupération, etc En outre, l'invention est illustrée par le des5 sin annexé, donné à titre d'exemple, dans lequel: la figure 1 est une vue en perspective, du haut et partiellement écorchée,des moyens de prélèvement du lait de traite, dans la première forme d'exécution, et du réceptacle; la figure 2 est une vue en coupe de ce même dispositif, la mesure de hauteur de l'échantillon dans le réceptacle étant du type diélectrique; la figure 3 est une vue schématique de ce dispositif intégré dans ses circuits de vidange, de lavage 15 et de rinçage; la figure 4 est une vue en coupe et en perspective des moyens de prélèvement, dans la deuxième forme d'exécution; la figure 5 est une vue en coupe et de côté des 20 moyens de prélèvement, dans la troisième forme d'exécution; la figure 6 est une vue de dessus des moyens représentés à la figure 5; la figure 7 est une vue en coupe et en perspec25 tive d'une vanne à dépression. la figure 8 est une vue de côté en coupe de la vanne à dépression, en position ouverte; enfin la figure 9 est une vue en coupe de côté de cette même vanne, en position fermée. Sur la figure 1, on voit le dispositif avec son socle 1 servant de support à l'ensemble Une tubulure -6 d'entrée 2 amène le lait jusqu'à un orifice de sortie 3 d'o il s'écoule sur une surface en forme de dôme 4. Les moyens de prélèvement proprement dits sont constitués de couteaux 5 munis de fines fentes 6 débouchant sur une chambre 7. Une partie du lait est prélevé par ces fentes 6 avant de s'écouler sur le dôme 4 et tombe dans la chambre 7 d'o, par l'intermédiaire d'une tubulure 8, il s'écoule dans le réceptacle 9. Le lait non prélevé, après avoir coulé sur le dôme 4 se rassemble dans une chambre 10 et, par l'intermédiaire de l'orifice de sortie 11, passe dans la tubulure de sortie 12. Les moyens pour répartir uniformément l'écoule15 ment du liquide vers le dôme 4 sont constitués d'un obstacle 13 situé à légère distance de l'orifice d'entrée 3. Enfin, le tout est fermé par un couvercle 14 prenant appui sur le support 1. Les couteaux 5 sont au nombre de trois, disposés 20 régulièrement à 120 On comprendra ainsi qu'une inclinaison du dispositif est sans influence sensible sur le prélèvement, puisque la quantité prélevée par les couteaux "plus bas" compense la quantité prélevée par les couteaux "plus hauts". Comme on le voit sur cette figure 1, et encore mieux sur la figure 2, le réceptacle 9 présente une anode centrale 91 et sa paroi périphérique est recouverte d'un revêtement conducteur 92, le circuit électrique étant fermé en position 93. Cette position 93 est reliée à une logique de calcul qui déduit de la mesure diélectrique la hauteur du lait dans le réceptacle 9, donc son volume. De préférence, à ces moyens de calcul sont associés des moyens d'affichage, de façon à obtenir par simple lecture le volume du lait prélevé. En variante, on rencontre également des moyens 5 de calcul et de mémoire permettant de stocker les informations et de faire des calculs statistiques, par vache traite, par paysan propriétaire ou encore par biotope. En variante, les électrodes 91 et 92 du récep10 tacle 9 sont remplacées par un capteur de pression noyé dans le fonds et mesurant la pression exercée sur lui par la colonne de liquide Les légères déformations engendrent un signal électrique variable selon l'amplitude de ces déformations, signal qui est traité 15 par une logique pour livrer le volume de l'échantillon prélevé. Dans la figure 3, on voit les divers circuits de vidange, de rinçage et de nettoyage, réalisés dans des tubulures souples et munis de vannes de commande Ainsi, 20 la tubulure d'entrée 2 comprend une vanne 16 à dépression, la tubulure de sortie 12 comprend une vanne à dépression 17, tandis que le circuit de vidange est composé d'une tubulure souple 15 munie de sa vanne à dépression 18 On rencontre encore une dérivation entre 25 les tubulures 2 et 15, constituées d'une tubulure souple 19 munie de sa vanne à dépression 20. De préférence, ces vannes ferment les circuits en écrasant les tubulures souples, tandis que les circuits sont ouverts lorsque ces vannes sont en position 30 de repos, les tubulures n'étant pas écrasées Bien entendu, ces vannes peuvent être de n'importe quel autre type connu. -8 Comme on le comprendra aisément sur cette figure, la tubulure 15 sert à la vidange du réceptacle 9, la vanne 18 étant en position ouverte Par cette même tubulure 15, ainsi que par les tubulures 2 et 12, sont introduits des liquides de nettoyage, puis de rinçage, permettant le nettoyage complet de l'appareil et de ses accessoires de sortie, d'entrée et de vidange entre deux traites. Sur la figure 4, qui correspond à la deuxième forme d'exécution, on voit une tête 101 pour l'admission du lait par l'intermédiaire de la tubulure 102, qui se termine en forme d'entonnoir renversé 103 On notera également une tubulure 104 pour le nettoyage. Cette tête 101 forme couvercle et vient se loger, 15 au niveau de l'entonnoir 103, dans une chambre cylindrique 106 juste au-dessus d'une surface conique 105, de façon à ce que le lait admis soit distribué uniformément Cette surface conique 105 se prolonge, selon son axe, par une tige de maintien 108, qui repose dans 20 un logement sur un ressort 109 La pression du lait admis contrebalance l'effet du ressort 109 de rappel, de sorte qu'un espace suffisant est maintenu entre l'entonnoir 103 et la surface conique 105 En variante, le ressort peut être suppri25 mé, l'axe supportant le cône continuant ou non à être mobile. Dans les parois de la chambre cylindrique 106 sont ménagées des ouvertures latérales 110, dont l'axe est sensiblement parallèle à celui de la surface conique 30 105 et qui sont disposées juste immédiatement au- dessous de celle-ci. Le lait non prélevé, c'est-à-dire ne passant pas -9 par les ouvertures latérales 110, est récupéré par les orifices d'évacuation 11, qui se réunissent en une tubulure de sortie 111. Le lait prélevé quant à lui, passe dans les tubu5 lures 112 pour être collecté dans le réceptacle 9. On remarquera que la chambre cylindrique 106 est entourée d'une autre chambre cylindrique 113, ce qui définit un espace annulaire 114 par o passe un liquide de nettoyage ou de rinçage du réceptacle 9, liquide qui est admis par la tubulure 104. Sur les figures 5 et 6, qui correspondent à la troisième forme d'exécution, on a représenté un corps 201 et une tubulure 202 pour l'admission du lait dans une chambre d'admission 203, o il est uniformément distribué sur un plan incliné 204, en pente montante. 15 De l'autre côté, on trouve une chambre d'évacuation 205 pour le lait non prélevé, qui est collecté au niveau de l'orifice d'évacuation 11 et sort par une tubulure 206. A la jonction des deux chambres 203,205, sont 20 disposées des ouvertures 207 en forme de fentes, qui prélèvent une quantité précise et définie de lait et l'évacue vers le réceptacle 9. On notera que la chambre d'évacuation 205 comprend une tubulure 208 pour l'admission d'un liquide de netto25 yage On remarquera également une tubulure 209 permettant de maintenir une pression constante dans le réceptacle 9. Dans les figures 7, 8 et 9, on areprésenté une vanneà dépression du type utilisé dans la figure 3 Cette vanne comprend un cylindre extérieur 301 fixé sur un socle 302 et un cylindre intérieur 303 coulissant dans le cylindre extérieur 301 Il n'est pas nécessaire que l'étanchéité soit parfaite lors du coulissement En revanche, en butée, un joint 304 assure l'étanchéité et évite les fuites entre les cylindres 301 et 303 En 5 effet, le cylindre intérieur 303 est creux et son déplacement est commandé par la dépression admise par la conduite 305. Un support 306 pour la tubulure souple 307 est fixé sur le cylindre extérieur 301, tandis qu'un or10 gane d'écrasement 308, ici une tigre, est solidaire du cylindre intérieur 303 Cet organe d'écrasement 308 est en réalité fixé sur un support 309, lequel est à son tour fixé sur le cylindre intérieur 303. Lorsque la dépression est admise par la conduite 15 305, le cylindre 303 est déplacé vers le bas jusqu'à sa position de butée contre le joint 304 assurant l'6tanchéité Ce faisant, l'organe d'écrasement 308 est entraîné vers le bas, tandis que la tubulure 307 reste dans sa position, immobilisée qu'elle estdansson sup20 port 306 Il est clair qu'ainsi la tubulure est écrasée et que la circulation du liquide qui la traverse est interrompue. Comme indiqué plus haut, le dispositif selon l'invention peut être utilisé pour n'importe quel liquide moussant ou non moussant, par exemple le lait de traite. Dans ce type d'utilisation, la dépression commandant les vannes et contrôlant tout l'ensemble du dispositif et de ses accessoires est fournie directement par la machine à traire. JA 2548360 REVENDICATIONS 1 Dispositif pour le prélèvement et la mesure du débit d'un liquide en circulation constante ou pulsée, notamment d'un liquide moussant, caractérisé en ce qu'il comprend une entrée ( 3) et une sortie ( 4) pour 5 le liquide, des moyens de prélèvement en proportions précises et constantes dans le temps d'un échantillon du liquide, un réceptacle ( 9) pour l'échantillon ainsi prélevé et des moyens électriques de mesure du volume de l'échantillon directement dans le réceptacle ( 9). 10 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de prélèvement comprennent une chambre o le liquide est admis et distribué sur une surface convexe en forme de dôme ( 4) qui constitue le fond de la chambre, des moyens ( 13) pour répartir 15 uniformément l'écoulement du liquide sur la surface convexe, au moins une ouverture ( 6) sensiblement verticale disposée régulièrement dans l'espace, permettant de prélever une proportion constante et donnée du liquide et débouchant dans le réceptacle ( 9), et enfin 20 au moins un orifice d'évacuation du liquide ( 11). 3 Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les ouvertures ( 6) sont au nombre de trois, disposées à 120 l'une de l'autre. 4 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de prélèvement comprennent une chambre cylindrique ( 106) o le liquide est admis par une tête ( 101) en forme d'entonnoir renversé et distribué uniformément sur une surface conique ( 105) disposée à faible distance de la tête, au moins une ouverture la- térale ( 110) ménagée dans la paroi de la chambre cylindrique ( 106), permettant de prélever une proportion constante et donnée du liquide et débouchant dans le réceptacle ( 9), et enfin au moins un orifice d'évacuation du liquide ( 11). Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend au moins-deux ouvertures latérales ( 110) d'axe sensiblement parallèle à la surface conique ( 105) et disposées immédiatement au-dessous de celle-ci. 10 6 Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la surface conique ( 105) est fixée axialement sur des moyens élastiques ( 109) de rappel agissant à l'encontre de son enfoncement dans la chambre cylindrique ( 106). 7 Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens élastiques ( 106) sont constitués d'un ressort. 8 Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la chambre cylindrique ( 106) est entourée d'une autre chambre cylindrique ( 113), l'espace annulaire ( 114) ménagé entre les deux chambres servant à admettre un liquide de nettoyage du réceptacle ( 9). 9 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de prélèvement comprennent, d'un 25 côté une chambre d'admission ( 203) o le liquide est uniformément distribué sur un plan incliné ( 204), de l'autre côté, une chambre d'évacuation ( 205) comportant un orifice d'évacuation ( 11) et, à l'extrémité du plan incliné ( 204) et à la jonction des deux chambres 30 ( 203,205), au moins une ouverture ( 207) sensiblement verticale permettant de prélever une proportion constante et donnée du liquide. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que les ouvertures ( 207) sont au nombre de trois et consistent en des fentes parallèles entre elles et sensiblement parallèles au courant du fluide. 11 Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que le plan incliné ( 204) est montant depuis l'admission du liquide vers l'ouverture de prélèvement ( 207). 12 Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce qu 'il comprend un tube ( 208) pour l'admission 10 d'un liquide de nettoyage. 13 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens électriques mesurent le poids de la colonne de liquide présent dans le réceptacle ( 9). 14 Dispositif selon la revendication 13, caractéri15 sé en ce que les moyens électriques comprennent un capteur de pression dont les légères déformations engendre un signal électrique variable selon l'amplitude de ces déformations. Dispsositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens électriques mesurent la constante diélectrique du liquide présent dans le réceptacle ( 9). 16 Dispositif selon la revendication 15, caractérisé en ce que les moyens électriques comprennent une anode centrale ( 91) s'étendant verticalement depuis le fond du réceptacle ( 9), la seconde électrode étant constituée par la paroi périphérique du réceptacle au par un revêtement ( 92) apposé sur celle-ci. 17 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comiprend des moyens d'affichage et une lo30 gique de calcul du volume en fonction du signal électrique reçu, en vue de l'affichage direct dudit volume. 18 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend outre les circuits d'entrée ( 2) et de sortie ( 12) du liquide, un circuit pour la vidange ( 15) du réceptacle ( 9) et un circuit de rinçage et de nettoyage. 19 Dispositif selon la revendication 18, caractéri5 sé en ce que tous les circuits sont constitués par des tubulures souples et contrôlés par des vannes à dépression agissant directement sur ces tubulures. Dispositif selon la revendication 19, caractérisé en ce que les vannes à dépression comprennent un 10 cylindre extérieur ( 301) solidaire d'un support ( 306) de la tubulure souple ( 307) et un cylindre intérieur creux ( 302) coulissant dans le cylindre extérieur ( 301) et solidaire de l'organe d'écrasement ( 308) de la tubulure, la dépression agissant sur le cylindre intérieur 15 creux ( 303) pour abaisser celui-ci et l'organe ( 108), écrasant la tubulure. 21 Dispositif selon la revendication 19, caractérisé en ce que les vannes à dépression et leur séquence d'ouverture et de fermeture sont commandées par une 20 logique. 22 Utilisation du dispositif selon la revendication 1 pour le lait de traite. 23 Utilisation du dispositif selon les revendications 1 et 20 pour le lait de traite, la dépression com25 mandant les vannes étant fournie par la machine à traire.