Brevet FR2734619A1 — publié le 19961129

La présente invention a pour obJet un dispositif de vanne doseuse de haute précision destiné à permettre le prélèvement gravitaire ou sous pression de liquides. Dans de nombreux domaines industriels il est nécessaire de pouvoir prélever, par exemple en vue de la réalisation d'un mélange, une quantité de liquide allant du gramme à plusieurs centaines de kilogrammes. En pratique le liquide prélevé est recueilli dans un récipient placé sur une balance de précision, son débit d'écoulement étant réduit progressivement pour finir par un goutte à goutte permettant de prélever très précisément la quantité désirée. Les dispositifs connus à ce jour présentent l'inconvénient d'être complexes et coûteux, et souvent inadaptés au prélèvement à la fois de grandes et de très petites quantités de liquides, les électrovannes pneumatiques qu'ils mettent fréquemment en oeuvre présentant notamment l'inconvénient de ne pas être assez progressives. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients en proposant un dispositif de vanne doseuse d'une très grande précision, d'un faible coût de fabrication et susceptible d'être aisément motorisé en vue de son pilotage par un ordinateur. Le dispositif de vanne doseuse selon l'invention se caractérise essentiellement en ce qu'il comprend d'une part un corps dans lequel sont pratiqués un trou d'arrivée du liquide et un trou, d'axe vertical, de sortie du liquide; et d'autre part un pointeau conique qui assure l'obturation d'un orifice circulaire pratiqué entre lesdits ts trous avec l'aide d'un ressort appliquant la surface conique dudit pointeau contre le siège dudit orifice, et qui est solidarisé, avec un léger jeu longitudinal, à un axe monté coulissant horizontalement dans une douille et dont le déplacement est contrôlé, ledit pointeau comportant un canal axial dont une extrémité débouche dans le trou de sortie à travers un tube vertical solidaire dudit pointeau, et dont l'autre extrémité est obturée par l'extrémité conique dudit axe coulissant, le jeu longitudinal dudit axe permettant le passage du liquide dans le canal sans déplacement du pointeau. Selon une caractéristique additionnelle du dispositif selon l'invention le trou de sortie communique avec une arrivée d'air comprimé disposée au-dessus. Le déplacement de l'axe longitudinal détermine le débit du liquide prélevé, en effet tant que ce déplacement se limite au jeu entre le pointeau et l'extrémité dudit axe, le liquide passe par le canal dudit pointeau et s'écoule à faible débit par le tube vertical, tandis qu'un déplacement plus important de l'axe a pour effet de comprimer le ressort et de provoquer le recul du pointeau, permettant ainsi un débit d'écoulement important à travers l'orifice circulaire. Les avantages et les caractéristiques de la présente invention ressortiront plus clairement de la description qui suit et qui se rapporte au dessin annexé, lequel en représente un mode de réalisation non limitatif. Dans le dessin annexé - la figure 1 représente une vue en coupe partielle d'un dispositif de vanne selon l'invention. - la figure 2 représente une vue en coupe partielle du même dispositif lors d'un prélèvement à faible débit. - la figure 3 représente une vue en coupe partielle du même dispositif lors d'un prélèvement à fort débit. Si on se réfère à la figure 1 on peut voir qu'un dispositif de vanne doseuse selon l'invention comporte un corps 1 comprenant un trou de sortie 10 d'axe vertical et un trou d'entrée 11, communiquant l'un avec l'autre par l'intermédiaire d'un orifice circulaire 12. L'orifice 12 est obturé, de manière classique, par un pointeau 2 qui présente, du côté du trou de sortie 10, une surface conique 20, et du côté du trou d'entrée 11 une face verticale 21 à laquelle est solidarisée fixement une plaque 3 percée centralement d'un orifice 30 dans lequel passe et peut se déplacer longitudinalement un axe 4 horizontal monté coulissant dans une douille 40 solidaire du corps 1, le coulissement étant commandé par une roue moletée 5 incorporant un mécanisme de démultiplication de type connu qui ne sera pas décrit, actionnable manuellement ou susceptible d'être connectée à un système motorisé, lequel peut être accouplé à demeure à la roue moletée 5, ou être mobile en vue d'actionner successivement plusieurs vannes selon l'invention. La surface conique 20 du pointeau 2 est maintenue appliquée contre le siège 13 de l'orifice 12 par l'intermédiaire d'un ressort 14 placé entre la douille 40 et la plaque 3. Un évidement conique 22 est pratiqué centralement dans la face verticale 21 du pointeau 2, en regard de l'extrémité 41 de l'axe 4, qui présente une conicité identique à celle de l'évidement 22. L'extrémité de l'axe 4 comporte en outre, entre le pointeau 2 et la plaque 3, un moyen de retenue 42, qui peut être une goupille traversante ou un collier élastique, permettant la solidarisation, avec un certain jeu, de l'axe 4 à l'ensemble pointeau 2 et plaque 3, de manière que l'extrémité conique 41 de l'axe 4 puisse entrer en contact ou non, selon la position de l'axe 4, avec la surface conique de l'évidement 22. Le pointeau 2 comporte axialement un canal 23 débouchant par une extrémité 24 dans le fond de la cavité conique 22, et par son autre extrémité 25 dans un tube 26, solidaire du pointeau 2, positionné verticalement dans le trou de sortie 10 et maintenu entre deux tiges parallèles 15, dont une seule est visible sur la figure, solidaires du corps 1 et s'étendant horizontalement dans le trou de sortie 10. Sur cette figure la vanne est fermée, l'axe 4 est repoussé au maximum, son extrémité conique 41 obstruant l'extrémité 24 du canal 23, et la surface conique 20 du pointeau 2 est appliquée contre le siège 13 de l'orifice 12. Si on se réfère maintenant à la figure 2 on peut voir qu'un petit déplacement longitudinal de l'axe 4, d'une amplitude au plus égale au jeu existant, écarte l'extrémité 41 de l'axe 4 de la surface conique de l'évidement 22, ce qui permet l'écoulement dans le canal 23 du liquide provenant du trou d'entrée 11 et traversant la plaque 3 par des orifices 31 coaxiaux à l'orifice 30. Le liquide s'écoule ensuite dans le tube 26 et tombe verticalement à petit débit sans toucher la paroi interne 16 du trou de sortie 10, ce qui évite le phénomène de gouttage. Si on se réfère maintenant à la figure 3 on peut voir que lorsque le déplacement de l'axe 4 est accentué de manière à comprimer le ressort 14, le pointeau 2 recule et le liquide peut alors également s'écouler à fort débit par l'orifice 12. Le corps 1 comporte supérieurement, dans le prolongement du trou de sortie 10, un orifice 17 permettant la connexion d'une arrivée d'air comprimé servant au soufflage du trou de sortie 10 afin de faire tomber les gouttes de liquide accrochées à sa paroi 16. En pratique, l'opération de prélèvement d'une quantité précise de liquide débute par un prélèvement à fort débit, puis le prélèvement est stoppé et le trou de sortie est soufflé, enfin le prélèvement est repris à faible débit, et est progressivement réduit jusqu'au goutte à goutte afin d'atteindre la quantité désirée de liquide avec tout la précision souhaitée. Ainsi qu'il a déjà été dit, le dispositif selon l'invention est susceptible d'être entraîné par un moteur piloté par ordinateur, en vue de la réalisation précise de programmes de prélèvements prédéfinis. Il va de soi que la présente invention ne saurait être limitée à la description qui précède d'un de ses modes de réalisation, susceptible de subir un certain nombre de modifications sans pour autant sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1) Dispositif de vanne doseuse de haute précision destiné à permettre le prélèvement gravitaire ou sous pression de liquides, caractérisé en ce qu'il comprend d'une part un corps (1) dans lequel sont pratiqués un trou (11) d'arrivée du liquide et un trou (10), d'axe vertical, de sortie du liquide; et d'autre part un pointeau conique (2) qui assure l'obturation d'un orifice circulaire (12) pratiqué entre lesdits trous (10, 11) avec l'aide d'un ressort (14) appliquant la surface conique (20) dudit pointeau (2) contre le siège (13) dudit orifice (12), et qui est solidarisé, avec un léger jeu longitudinal, à un axe (4) monté coulissant horizontalement, de façon contrôlée, dans une douille (40), ledit pointeau (2) comportant un canal axial (23) dont une extrémité (25) débouche dans le trou de sortie (10) à travers un tube vertical (26) solidaire dudit pointeau (2), et dont l'autre extrémité (24) est obturée par l'extrémité conique (41) dudit axe (4), le jeu longitudinal dudit axe (4) par rapport au pointeau (2) permettant le passage du liquide dans le canal (23) sans déplacement dudit pointeau (2). 2) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le pointeau (2) comporte du côté du trou d'entrée (11) une face verticale (21) à laquelle est solidarisée fixement une plaque (3) percée centralement d'un orifice (30) dans lequel passe et peut se déplacer longitudinalement l'axe horizontal (4), déplacement limité par un moyen de retenue (42) permettant la solidarisation avec un certain jeu de l'axe (4) à l'ensemble formé par le pointeau (2) et la plaque (3). 3) Dispositif selon la revendication 1 ou la revendication 2 caractérisé en ce que la face verticale (21) du pointeau (2) comporte un évidement conique (22) dans le fond duquel débouche le canal (23), et en ce que l'extrémité (41) de l'axe (4) est conique et de même conicité que celle dudit évidement (22). 4) Dispositif selon la revendication 2 ou la revendication 3 caractérisé en ce que la plaque (3) est percée d'orifices (31) coaxiaux à l'orifice (30) de passage de l'axe (4). 5) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le tube (26) solidaire du pointeau (2) est maintenu en position verticale entre deux tiges (15) parallèles solidaires du corps (1) et s'étendant horizontalement dans le trou de sortie (10). 6) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le corps (1) comporte supérieurement un orifice (17) débouchant dans le trou de sortie (10) et permettant la connexion d'une arrivée d'air comprimé. 7) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le déplacement longitudinal de l'axe (4) est assuré par une roue moletée (5) incorporant un mécanisme de démultiplication, actionnable manuellement ou susceptible d'être connectée à un système de motorisation.