Brevet FR2544890A1 — publié le 19841026

ta présente invention a pour objet un dispositif mesureur-doseur de fluides, utilisable par exemple pour le dosage de l'alimentation dans des élevages industriels de volailles, porcs, lapins, pour l'irrigation, pour tous les dosages liquides effectués en continu dans l'industrie, etc... Pour assurer le dosage d'un fluide additif à un fluide principal, par exemple un courant d'eau principal, on utilise des pompes d'inje#ction qui peuvent être réalisées de plusieurs manières. Ainsi, on connait des systèmes a venturi fonctionnant par dépression et des système à vessie et gicleur Ces dispositifs présentent l'inconvénient de ne pas injecter l'additif de manière strictement proportionnelle au débit du fluide principal.. De plus, dans le cas du système à vessie et g#icleur, il faut passer par un réservoir intermédiaire, ce qui complique le dispositif et augmente son prix de revient. On connaît également des dispositifs mesureurs doseurs dans lesquels le dosage est exécuté par un moteur a eau alternatif, commandant un piston qui règle l'injection d'additif. Un tel dispositif à moteur à eau alternatif est rigoureusement proportionnel au débit, mais, en raison de sa relative complexité, son prix de revient est élevé. L'invention a pour objet de proposer un dispositif mesureur-doseur de fluides assurant un débit d'additif rigoureusement proportionnel au débit de fluide principal et qui en outre soit considérablement simplifié parrapport aux dispositifs connus de manière à réduire son coût de fabrication tout en garantissant une excellente fiabilité de fonctionnement. Le dispositif mesureur-doseur de fluides visé par l'invention comprend un corps cylindrique percé d'ouvertures d'entrée et de sortie d'un courant de fluide principal, un rotor logé dans le corps coaxialement à celui-ci, et des moyens pour injecter et doser à travers le rotor un fluide additif venant se mélanger au fluide principal au voisinage de l'ouverture de sortie, le rotor étant entraîné en rotation par le fluide principal. Conformément à l'invention, le rotor comporte# au moins un élément radial à l'intérieur duquel est monté en coulisse un piston en appui contre la paroi intérieure du corps, et un organe de rappel élastique du piston contre la paroi du corps et disposé à l'intérieur du logement radial, la section intérieure du corps et la section du rotor étant telles que la distance entre le rotor et la paroi du corps à l'emplace- ment du piston varie durant la rotation du rotor afin de provoquer des déplacements alternatifs du piston, et un conduit d'alimentation en fluide, pourvu de clapets d'entrée et de sortie et communiquant avec le logement radial et ménagé dans le rotor. Si la section intérieure du corps et la section du rotor sont circulaires, le rotor est excentré par rapport à l'axe du corps cylindrique circulaire, de façon à provoquer des déplacements alternatifs du piston pendant les révolutions du rotor. Le piston exerce donc à chaque révolution une aspiration et un refoulement de fluides additifs, le clapet d'entrée étant agencé pour autoriser l'entrée d'additifs pendant la phase d'aspiration tandis que le clapet de sortie est fen:é, et viceversa durant la phase de refoulement de l'additif par le piston. L'entraînement du rotor en rotation est assuré par des palettes radiales montées coulissantes dans des fentes radiales du rotor et maintenues constamment en appui contre la paroi intérieure du corps par des éléments élastiques logés dans les fentes. Ces palettes effectuent donc des va et vient dans des directions radiales pendant la révolution du rotor qui se présente ainsi comme une sorte de roue à aubes. Un tel dispositif mesureur-doseur peut être réalisé avec un nombre de pièces réduit, cette simplicité par rapport au moteur alternatif à eau connu, permettant de diminuer considérablement son prix de revient par rapport à ce moteur. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés qui en illustrent à titre d'exemplesnonlimitatifs deux formes de réalisation. La Fig. 1 est une vue en perspective éclatée d'une première forme de réalisation du dispositif mesureur-doseur de fluide selon l'invention. La Fig. 2 est une vue en coupe transversale suivant 2 --;o de la Fig. 3. La Fig. 3 est une vue en coupe longitudinale axiale suivant 3 - 3 de la Fig. 2. La Fig. 4 est une vue en coupe transversale d'une seconde forme de réalisation du dispositif mesureur-doseur sélon l'invention. La Fig. 5 est une vue en coupe axiale du dispositif de la Fig. 4. Le dispositif mesureur-doseur de fluides illustré aux Fig. 1 à 3 est destiné à injecter une dose de fluide additif a un courant de fluide principal, par exemple un courant d'eau dans un élevage industriel de volailles pour italimentation de celles-ci ou l'ad ditlon d'huile de coupe à de liteau sur une :nachine-ou- til ou encore un engrais liquide à l'eau d'arrosage. Ce dispositif comprend un corps cylindrique 1 muni à ses deux extrémités de flasques 2,3 dans lesquels sont respectivement ménagées une ouverture d'entrée 4 et une ouverture de sortie 5. Des embouts 6 et 7 sont respectivement raccordés aux ouvertures 4 et 5 qui sont conver,aDlement décalées angulairement, les flasques 2,3 étant fixés au corps 1 par tout moyen approprié connu en soi, non représenté. Le dispositif comprend également un rotor cylindrique 8 de section circulaire monté dans le corps 1 de manière excentrée par rapport à l'axe de ce dernier.A cet effet, le rotor 8 comporte sur sDs deux faces d'extrémitesdes paliers axiaux 9,11 qui viennent s'engager dans es ouvertures correspondantes 12,13 agencées dans les flasques 2,3. Dans ces conditions, le rotor 8 est pratiquement en contact avec la paroi intérieure du corps 1 d'un côté, et les écartements entre la surface du rotor 8 et la paroi intérieure la du corps 1 augmentent progressivement de part et d'autre de cette génératrice de contact (Fig. 2). Le rotor 8 est équipé de plusieurs palettes radiales 13a, 13b, 13c, 13d, qui sont donc au nombre de quatre dans cet exemple, espacées angulairement de 900. Les palettes 13a - 13d sont engagées de manière coulissante dans des fentesradiales correspondantes 14a, 14b, 14c, 14d, du rotor 8 à l'intérieur desquelles sont places des éléments élastiques,non représentés pour simplifier le dessin, qui maintiennent constamment les palettes 13a-13d en appui contre la paroi intérieure la du corps 1 pendant les révolutions du rotor 8. Les éléments élastiques précités peuvent être par exemple des ressorts hélicoïdaux ou des lames cambrées élastiquement, prenant appui sur le fond des fentes radiales 14a-14d. Suivant une caractéristique essentielle de l'invention, le rotor 8 comporte un logement radial 15 (Fig. 2) à l'intérieur duquel est monté à coulisse un piston 16 en appui contre la paroi intérieure la du corps 1, la tête de ce piston étant convenablement agencée pour pouvoir glisser sur cette paroi. Un organe élastique 10, constitué dans cet exemple par un ressort hélicoïdal, est placé dans le logement 15 en appui sur son fond et sollicite constamment le piston 16 contre la paroi intérieure la, de manière à le maintenir constamment en appui contre celle-ci. Par ailleurs, suivant une particularité complémentaire de l'invention, un conduit 17 d'alimentation en fluide additif est ménagé axialement dans le rotor 8 d'une extrémité à l'autre de celui-ci, et ce conduit 17 communique par un perçage radial 18 avec le logement 15 du piston 16. Le conduit 17 est complété à ses extrémités par un clapet d'entrée 19 et un clapet de sortie 21. Le clapet 19 comprend un embout fixé au flasque 2 coaxialement au rotor 8 et au conduit 17, une bille 20 placée dans cet embout et un ressort 22 maintenant normalement la bille 20 appliquée sur son siège en obturant une canalisation 23 d'entrée de fluide additif.Le clapet de sortie 21 comprend un embout fixé dans le flasque 3 coaxialement au conduit 17, par exemple par vissage comme l'embout du clapet 19, une bille 24 et un ressort 25 maintenant normalement la bille 24 appliquée sur son siège en obturant une canalisation 26 de sortie du fluide additif. Complémentairement, le clapet de sortie 21 communique avec l'embout 7 de sortie du fluide principal par un raccord 27. Le clapet 19 est agencé de manière à s'ouvrir par décollement de la bille 20 de son siege sous l'effet d'une aspiration dans le conduit 17 ,tandis qu'inversement cette aspiration renforce l'application de la bille 24 sur son siège et donc la fermeture du clapet de sortie 21.Inversement, lorsqu'il s'excerce une surpression dans le conduit 17, la bille 20 obture la canalisation entrée 23,tandis que la bille 24 est décollée de son siège à 11 encontre de la sollicitation antagoniste du ressort 25, ce qui permet au fluide introduit dans le conduit 17 de passer par le raccord 27 dans l'embout de sortie 7 du fluide principal. La mise en oeuvre de ce dispositif mesureur doseur est la suivante Le fluide principal, par exemple de l'eau, entre par l'embout 6 et l'ouverture 4, pénètre dans le volume intercalaire entre le rotor 8 et le corps 1, et entraîne en rotation le rotor 8 par les palettes 13a-13d, puis sort par l'embout 7. Durant chaque révolution du rotor 8, les palettes 13a-13d effectuent un va et vient par glissement dans les fentes 14a-14d en restant en contact avec la paroi intérieure la, et de même le piston 16 exécute un déplacement alternatif entre sa position représentée Fig. 2,dans laquelle il est presqu' entièrement à l'extérieur du logement 15, et une position diamètralement opposée dans laquelle il est presque complètement rentré dans le logement 15. Ces déplacements radiaux du piston 16, égaux à ceux des palettes 13a-13d,sont rigoureusement synchrones avec les révolutions du rotor 8, c'est-à-dire proportionnels au débit du fluide principal traversant le mesureur doseur. Le piston 16 coulisse vers l'extérieur de son logement 15, il produit par le perçage 18 une aspiration dans le conduit 17, qui ouvre le clapet d'entrée 19 et ferme le clapet de sortie 21 comme expliqué ci-dessus. Le clapet 19 étant relié à un réservoir de fluide additif non représenté, une dose d'additif est donc aspirée dans le conduit 17. Puis, lorsque le piston 16 redescend à l'intérieur du logement 15, c'est-à-dire durant un demi-to.ur effectué à partir de sa position de la Fig. 2 jusqu'à une position dans laquelle il est diamétralement opposé à cette position de départ, une surpression de refoulement est crée par le conduit 17. Cette surpression déclanche la fermeture du clapet d'entrée 19 et ouvre le clapet de sortie 21 dont la bille 24 s'écarte de son siège, de sorte que durant cette phase de refoulement, la dose de fluide additif contenue dans le rotor 8 est chassée par le raccord 27 jusqu'à l'embout de sortie 7, où elle se mélange au fluide principal. Ce processus se répète à chaque révolution du rotor 8. Le mesureur-doseur conforme à l'invention est réalisé avec un nombre minimum de pièces, ce qui simplifie sa fabrication et réduit considérablement son prix de revient par rapport au mesureur-doseur antérieur à moteur alternatif à eau. En outre, il peut fonctionner à plus basse pression d'eau et à plus faible débit que ce dispositif antérieur, car -les frottements y sont très inférieurs. Ceci constitue un avantage important, car les débit de liquides d'alimentation sont souvent faibles dans les élevages industriels de volailles, par exemple de poulets alors qu'ils doivent être élevés dans les applications de nettoyage par exemple. L'appareil doit pouvoir fonctionner avec des écarts importants entre petit et grand débit. Dans le seconc' 7:##e o réalisation -.u -esurnlr- doseur illustré Taures 4 et 5, le corps 23 a une section intérieure 28a ovale ou sensiblement elliptique, tandis que la section du rotor 29 est circulaire. Le rotor 29 est monté dans le corps 28 coaxialement à celui-ci, de façon à réserver de part et d'autre du rotor 29 deux volumes intercalaires à section en forme de croissant de lune. Le rotor 29 présente au moins une paire de logements radiaux 31 , 32 diamétralement o1i#?osés visible à la Figure 4 , et a la Figure 5 Ce, logements 31 , 32 débouchent dans un conduit axial 33 traversant le rotor 29 de part en part, les pistons 34, 35 étant montés coulissants dans ces logements. Des ressorts hélicoïdaux 36 disposés dans les logements 31 exercent sur les pistons 34 une sollicitation élastique qui maintient ceux-ci constamment appliqués contre la paroi intérieure 28a. Le rotor 29 est muni sur ses faces opposées de paliers 37, 38 coaxiaux au conduit 33 et engagés dans des flasques 39, 41, le flasque 39 étant pourvu d'un embout 42 d'entrée de fluide principal, tandis que le flasque 41 comporte un embout 43 de sortie du fluide principal. D'autre part, une lumière 44 est ménagée dans la paroi du palier d'entrée 37 sur un secteur angulaire convenable, de façon à communiquer durant une fraction de chaque révolution du rotor 29, avec une canalisation 45 d' entrée de fluide additif . Un,l seconde lumière 46, partiellement visible à la Figure 5, est agencée dans le palier de sortie 38 sur un secteur angulaire égal à celui de la lumière d'entrée 44, de façon à communiquer pendant la fraction correspondante r évolution du rotor 29, avec un passage 47 percé dans le flasque 41. Le passage 47 communique à son tour avec l'ouverture 50 Se sortie du fluide principal, formée dans le flasque 41. Les lumières 44 et 46 communiquent bien entendu en permanence avec le conduit axial 33, et sont convenablement décalés angulairement de façon que lorsque l'une est obturée,l'autre soit ouverte par communication avec la canalisation correspondante 45 ou 47. Ces ouvertures et fermetures des lumières 44, 46 remplaçant les clapets d'entrée et de sortie de la forme de réalisation précédente sont évidemment synchronisées avec les phases d'aspiration et de refoulement créées dans le conduit 33 par les déplacements alternatifs des pistons 34 et 35. Des palettes radiales 48, au nombre de six dans cet exemple de réalisation, à raison de trois de chaque côté du plan diamétral défini par les pistons 34, 35, sont montées coulissantes dans des fentes du rotor 28 dans lesquelles sont placés des organes e#lastiques constitués par des lames métalliques cambrée 51, qui maintiennent les palettes 48 en contact glissant avec la paroi intérieure 28a. Les flasques 39, 41 sont fixés au corps 28 par tout moyen approprié non représenté, et de manière étanche grâce à des joints 52. Des creusures 53, 54 ménagées dans les faces intérieures des flasques 39, 41 respectivement, établissent la communication entre d'une part l'ouverture d'entrée 54 de l'embout 42 et le volume intercalaire entre le rotor 29 et le corps 28,et d'autre part entre ce volume intercalaire et l'ouverture de sortie 48. Dans ce mode de réalisation, la phase d'aspira tion du fluide additif est assurée par le coulissement simultané des pistons 34, 35 vers l'extérieur de leurs logements,lalumière 44 étant alors ouverte, et complémentairement le refoulement de la dose d'addi tif aspirée dans le conduit 33 est créé par le retour des pistons 34, 35 dans leurs logements, la lumière 44 étant alors obturée tandis que la lumière 46 est en communication avec le passage 47. A chaque refoulement, la dose d'additif aspirée est donc chassée par le passage 47 dans l'ouverture 48 ou elle se mélange avec le liquide principal. Cette forme de réalisation présente par rapport à la précédente, l'avantage d'équillbrer toutes les rEac- tions développées dans le mesureur-doseur grâce à la disposition diamétralement opposée des pistons 34, 35. Ceci permet de réduire au minimum les efforts sur les paliers 37, 38 et, par effet bénéfique sur leur rendement, accroît les limites d'utilisation et la précision de fonctionnement du dispositif. L'invention n'estpas limitée aux modes de réalisation décrits et peut comporter des variantes d'exécution. Ainsi, on peut réaliser un corps de type conchoïdal à trois lobes; dans ce cas, on disposera trnis jeux de pistons, espacés de 1200. Le principe fondamental étant que tous les pistons fonctionnent en synchronisme puisqu'ils communiquent avec un collecteur commun 33. Le corps peut être une conchoide à n lobes, 3600 avec des pistons espacés de n .n D'autre part, dans le cas ou la partie intérieure de la section du stator est constituée par un nombre impair d'alvéoles conchoïdales (au moins une), le(s) ressort(s) de rappel du (des) piston(s) peut (peuvent) avantageusement être remplacéts) par une tige d'un diamètre inférieur à celui du piston. La tige associée à chaque piston prolonge alors ce dernier en traversant le rotor, afin d'être toujours en contact avec la surface intérieure du stator, la rotation du rotor provoquant automatiquement un mouvement alternatif du piston. REVENDICATIONS 1 - Dispositif mesureur-doseur de fluides, notamment pour - les dosages industriels d'additifs liquides à un liquide principal, - le dosage d'engrais liquide en arrosage, - l'alimentation d'élevages industriels, comprenant un corps cylindrique (1, 28) ,- per- cé d'ouvertures (4, 5; 54, 50) d'entrée et de sortie d'un courant de fluide principal, un rotor (8, 29) logé dans le corps et des moyens pour injecter et doser à travers le rotor (8, 29) un fluide additif venant se mélanger au fluide principal au voisinage de l'ouverture de sortie (5, 48), le rotor (8, 29) étant entraîné en rotation par le fluide principal, caractérisé en ce que le rotor (8, 29) comporte au moins un logement radial (15, 31)à l'intérieur duquel est monte à coulisse un piston (16, 34, 35) en appui contre la paroi intérieure (la, 28a) du corps, et un organe de rappel élastique (17, 31) du piston (16; 34, 35) contre la paroi du corps (1, 28) est disposé à l'intérieur du logement radial (15, 31), la section intérieure du corps (1, 28) et la section du rotor (8, 29) étant telles que la distance entre le rotor et la paroi du corps à l'emplacement du piston (16; 34, 35) varie durant la rotation du rotor afin de provoquer des déplacements alternatifs du piston, et un conduit (17, 33) d'alimentation en fluide additif, pourvu de clapets d'entrée et de sortie, est ménagé dans le rotor (8, 29) et communique avec le logement radial (15, 31). 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le clapet d'entrée (19) est agencé pour s'ouvrir et permettre l'introduction de fluide additif dans le conduit (17) lorsque le piston (16) coulisse vers l'extérieur de son logement (15) et exerce de ce fait une aspiration dans le conduit (1-), tandis que zirltivement le clapet de sortie (21) est agencé pour se fermer, et inversement lorsque le piston {16) s'enfonce dans son logement radial (45) durant une partie de chaque révolution du rotor (8) en exerçant une compression, lors de laquelle la dose de fluide aspiréeest alors chassée et mélangée au fluide principal à la sortie (7) du corps (1). 3 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les clapets (19, 21) sont du type anti-retour à bille (21, 24) sollicitée iar un ressort de rappel (22, 25) sur son siège, le conduit (33) étant formé axialement dans le rotor (8), qui est excentré par rapport au corps cylindrique (1). 4 - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le corps (1, 28) a un contour circulaire, ou ovale, ou conchoïdal. b - uisPositi-' selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps (28) ayant une section inté- rieure ovale ou conchoïdale, tandis que la section du rotor (29) est circulaire, le rotor (29) présente au moins une paire de logements radiaux (31) diamétralement oi??osés et qui contiennent deux pistons (34, 35) montés coulissants dans ces logements, dans lesquels sont placés des ressorts (36) de rappel des pistons (34, 35) contre la paroi (28a) du corps,et des lumières (44, 45) sont agencées dans des paliers (37, 38) d'extrémités du rotor (29), en communication d'une part avec un canal d'entrée (45) du fluide additif et d'autre part avec un passage (47) de coetnunica- tion avec l'ouverture de sortie (48) du mélange du fluide principal et de l'additif, ces lumières (44,45) s'étendant sur des secteurs an glaires convenablement décalés pour que la lumière d'entrée (44) communique avec le conduit axial (33).du rotor (29) pendant la phase d'aspiration par deuxdespistons (34, 35) tandis que la lumière de sortie (46) est alors obturée et ne commu nique pas avec le passage de sortie, et vice-versa pendant la phase de refoulement de la dose de fluide additif introduite. 6 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le corps a une forme du genre conchoidal a n lobes, le rotor comportant des logements radiaux séparés par des intervalles angulaires égaux, à 3600 dans chacun desquels est monté coulissant un n piston maintenu constamment en appui contre la paroi intérieure du corps par un organe élastique de rappel. 7 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que, dans le cas ou la partie intérieure de la section du rotor est constituée par un nombre impair d'alvéoles concholdales, le (ou les) piston(s) est prolongé(s) à travers le rotor par une tige dont l'exy trémité opposée au piston est toujours maintenue en contact avec la surface intérieure du stator, la rotation du rotor provoquant automatiquement un mouvement alternatif du piston et la tige ayant un diamètre inférieur à celui du piston.