Brevet FR2732078A1 — publié le 19960927

La présente invention est du domaine du dosage volumétrique des fluides et elle pour objet un procédé de dosage et de mélange de deux liquides et ses dispositifs de mise en oeuvre.. On connaît des procédés de dosage mettant en oeuvre des ensembles cylindre-tige-piston, analogues à des vérins ou à des seringues, dans lesquels un premier fluide est introduit dans la partie dite "chambre de piston" comprise entre une première extrémité du cylindre et une premières face du piston, par opposition à la partie dite "chambre de tige" comprise entre la seconde extrémité du cylindre et la seconde face du piston reliée à la tige, cette chambre de tige étant traversée longitudinalement par la tige, dans lesquels un second fluide est introduit de manière dans la chambre de piston du second vérin, dans lesquels enfin le "mélangeage" (voir ci-après la définition de ce terme) dosé est opéré en soutirant les deux fluides dans un conduit commun; on pourra par exemple se reporter à la publication FR-2.595.121 (JLB OUTILLAGE) pour connaître un dispositif du domaine technique. Le but de la présente invention est de proposer un procédé de mélangeage-dosage grâce auquel le mélange dosé est constamment disponible sous pression avec camme source d'énergie une pression de fluide disponible sur le lieu de mise en oeuvre du procédé, et sans risque de déréglage des quotités du mélange. Selon la présente invention, un procédé de mélangeage-dosage (dans la suite de la description on désignera par "mélangeage" l'opération de transfert du premier fluide dans le second vérin, et par soutirage l'opération de prélèvement du mélange à la vanne de sortie) volumétrique de deux fluides dits premier et second, en provenance respectivement d'une première source et d'une seconde source, consiste dans sa généralité, les pistons occupant une position initiale dans laquelle du mélange des fluides rempli la chambre de mélangeage, la tige de piston du second vérin étant sortie et celle premier vérin, rentrée, la chambre de piston du second vérin ayant une capacité volumique supérieure à celle du premier, les pistons étant reliés par leurs tiges en cinétique inversée (à un déplacement de l'un des pistons dans sa chambre correspondant un déplacement inverse de l'autre piston dans sa chambre), à autoriser le soutirage du mélange et simultanément à appliquer sur les tiges de piston un effort dans un premier sens tendant à faire rentrer la tige de piston du second vérin et faire sortir celle du premier, de manière à expulser le mélange vers la sortie de soutirage et simultanément remplir, depuis la dite première source, la chambre de dosage, jusqu'à épuisement du mélange contenu dans la chambre de mélangeage, puis à appliquer un effort dans un second sens pour faire rentrer la tige de piston du premier vérin et faire sortir celle du second vérin, simultanément interdire le retour du premier fluide vers la première source et mettre la chambre de mélangeage en relation fluidique avec la chambre de dosage et la seconde source jusqu'à ce que la chambre de mélangeage soit à nouveau remplie, c'est à dire jusqu'au retour à la position initiale. La cinétique inversée des pistons résulte, de préférence, de ce que leurs tiges sont assemblées en bout l'une de l'autre pour ne former qu'une tige unique; cependant les tiges peuvent aussi être reliées par articulation à un élément intermédiaire tel qu'un fléau, ou balancier. De préférence encore l'interdiction d'écoulement du premier fluide en direction de la première source est obtenue par un clapet antiretour, dit premier, interposé sur une conduite reliant la première source à la chambre de piston du premier vérin, tandis que l'interdiction d'écoulement du mélange en direction de la chambre de piston du premier vérin est obtenue par un deuxième clapet anti-retour interposé sur une conduite reliant la chambre de piston du premier vérin à la chambre de piston du second vérin, et e direction de la seconde source par une vanne, ou par un troisième clapet anti-retour, interposée sur un conduite entre la seconde source et la chambre de piston du second vérin. Suivant des dispositions particulières de mise en oeuvre du procédé, a) les efforts appliqués sur les tiges résultent - pour l'effort appliqué dans un premier sens, de la pression exercée sur le second piston par le second fluide qui est lui-même sous pression (par exemple eau du réseau), - pour l'effort appliqué dans un second sens, de la pression exercée sur le second piston par un fluide sous pression qui peut être de l'air comprimé, ou encore le second fluide lui-même si son rejet ne pose pas de problèmes. b) l'inversion du sens de l'effort est commandée par des capteurs de fin course déplaçables disposés sur la tige unique, à savoir un premier capteur proche du premier vérin commandant l'ouverture d'une vanne autorisant l'admission du fluide sous pression - un second capteur proche du second vérin commandant l'ouverture d'une vanne autorisant l'admission du second fluide en vue de son admission dans la chambre de piston du second vérin On notera que le dosage des fluides est indéréglable puisqu'il ne dépend que du rapport des sections des deux vérins. On notera encore que le caractère alternatif des opérations de mélangeage et de soutirage, pourrait être pallié en utilisant les chambres de tiges de manière analogue à celle des chambres de piston. Dans ce cas cependant l'effort sur les tiges, dans son deuxième sens, (soutirage) ne pourra plus résulter de l'air comprimé, mais devra résulter soit de la pression du second fluide s'il est sous pression, soit d'un effort mécanique de sens alterné sur les tige. Dans ce cas d'utilisation le soutirage ne serait interrompu que pendant le laps de temps très bref correspondant à l'inversion. On notera encore que dans le cas où la vanne de sortie serait ouverte en permanence, le dispositif de l'invention peut fonctionner sans interruption, soit en débit alternatif (cas où les fluides à mélanger ne sont admis que dans les seules chambres de piston), soit en débit quasi continu (cas où les fluides à mélanger sont admis dans les deux types de chambre). Le dispositif pourra ainsi fonctionner de façon autonome et continue, tant que le second fluide, qui tient lieu de fluide moteur, lui sera fourni sous pression; cette disposition pourra être utilisée par exemple dans le traitement des eaux de réseaux dont l'approvisionnement est effectué en "tout ou rien". On notera enfin qu'un ou plusieurs autres premiers vérins, avec chacun sa réserve de premier fluide, lesquels premiers fluides pourraient être des fluides différents, pourraient être montés en parallèles les uns des autres , chacun avec ses conduites pourvues de clapets anti-retour, leur tige étant reliée à la tige du second vérin. I1 restera toutefois la condition que la somme des sections de ces premiers vérins soit inférieure à la section du second vérin. La présente invention sera mieux comprise, et des détails en relevant apparaîtront, à la description qui va être faite de sa forme préférée, en relation avec les figures de la planche unique annexée dans laquelle - la fig.l est un schema hydraulique de principe de la pompe doseuse-mélangeuse de l'invention, - la fig.2 illustre à plus petite échelle, le même en situation de soutirage - la fig.3 illustre de façon analogue le même en situation de mélangeage - la fig.4 illustre de façon analogue une pompe de l'invention à plusieurs premiers fluides. Sur la fig.1, une pompe doseusemélangeuse mettant en oeuvre le procédé de l'invention est particulièrement destinée au dosage d'un antiseptique dans l'eau du réseau en vue de la décontamination des circuits d'alimentation des pulvérisateurs des unités dentaires. Cette pompe comprend un premier vérin 1 dit doseur, dont la chambre 2 de piston 2' est en relation hydraulique par une conduite 3 avec une réserve 4' de premier fluide 4, et par une conduite 5 avec la chambre 7' de piston d'un vérin 7, dit second ou moteur, de section plus importante que le premier; des premier 8 et deuxième 9 clapets anti-retour sont placés sur la conduite 3 et sur la conduite 5, entre la chambre 2' et, respectivement la réserve 4' et la chambre 7', mais le plus près possible de la chambre 2'. On remarque que la chambre 2" de tige du vérin 2 est pourvue d'un échappement permanent 17. Les tiges de piston 11 et 12 respectivement des vérins 2 et 7 sont reliées dans le prolongement l'une de l'autre à leurs extrémités par une pièce de raccordement 13 faisant saillie pour agir alternativement sur un premier capteur 14 et second capteur 15, dits de fin de course, déplaçables pour régler la quantité de mélange débité à chaque alternance. La chambre 7" de tige du vérin 7 est en relation fluidique avec une source d'air comprimé 20 par l'intermédiaire d'une conduite 23 et d'une vanne, dite première, 22, placée à l'ouverture sous la dépendance du capteur 14 proche du vérin 2, et à la fermeture et mise à l'échappement sous la dépendance du capteur 15. La chambre 7' de piston du vérin 7 est en relation fluidique avec une source 24 de second fluide, dans le cas présent eau du réseau, par l'intermédiaire d'une conduite 25 et d'une vanne 26 placée à l'ouverture sous la dépendance du capteur 15 proche du vérin 7, et à la fermeture sous la dépendance du capteur 14. La conduite 5 et la conduite 25 sont en relation fluidique avec une conduite 27 dite de soutirage obturée par une vanne de soutirage 30 qui peut être suivant le type d'application soit un robinet, soit une vanne commandée à l'ouverture en même temps que la vanne 20 d'air comprimé et à la fermeture en même temps que la vanne 26; dans ce dernier cas l'application convient au remplissage de flacons Le fonctionnement de la pompe va être décrit en relation avec les fig.2 et 3 : au repos, pris comme position initiale (fig.2), la vanne 22 est ouverte, la vanne 30 fermée et du mélange 32 est présent sous pression dans la chambre 7'; dès l'ouverture de la vanne de soutirage 30, le piston du second vérin 7 se déplace sous l'effet de la pression d'air comprimé présente dans la chambre 7" (effort suivant un premier sens , flèche 33), et entraîne par sa tige le piston du vérin doseur 2 dont la chambre de piston 2' se rempli par aspiration du premier fluide. Dès que le capteur 15 est actionné par la pièce de raccordement 13, le capteur 15 commande la fermeture de la vanne 22 et met la chambre 7" à l'échappement, et commande 1'ouverture de la vanne 26 qui autorise l'arrivée du second fluide dans la chambre 7', cette arrivée a lieu en même temps que celle du premier fluide chassé par le piston du premier vérin; les fluides se mélangent dans la chambre 7' et la remplissent en renvoyant (effort suivant un second sens, flèche 33)(fig.3) le piston du vérin 7 en direction du vérin 2 jusqu'à ce que la pièce de raccordement 13 actionne le capteur 14. Dès que le capteur 14 est actionné il commande 1 'ouverture de la vanne 22 et la fermeture de la vanne 26; le dispositif a retrouvé sa position de repos ou initiale. Sur la fig.4, un dispositif de mélangeage dosage relevant aussi de l'invention se distingue du précédent en ce que plusieurs vérins doseurs avec leur conduites, leur réserve de premiers fluide, sont montés en parallèle en lieu et place du vérin doseur 2; les éléments en parallèle de ce dispositif sont identifiés par des références avec indices a ,b,...etc., les autres éléments ont conservé les références antérieures; les tiges de pistons des vérins doseurs 2a et 2b sont reliées à la tige du vérin principal 7; il s'en distingue aussi en ce que le fluide moteur provient de la même source 40 de second fluide, par exemple l'eau du réseau, pour les deux sens de fonctionnement; dans ce cas une certaine quantité de ce fluide est rejetée à l'échappement. Après cette description des formes particulières de réalisation, on rappelle brièvement quelques points caractéristiques de l'invention, considérés indépendamment les uns des autres dans un dispositif de mélangeagedosage à plusieurs à plusieurs vérins le mélangeage de deux fluides, ou plus de deux, est effectué dans une chambre de l'un (dit principal, ou de mélangeage, ou moteur ou encore second) des vérins d'une pluralité de vérins, dans laquelle chambre le contenu (dit premier fluide ) des chambres correspondantes (de tige ou de piston) des autres vérins (dits doseurs ou encore premiers) est transféré en même temps qu'un fluide (dit second fluide) en provenance directe d'une source , et de laquelle chambre le mélange est ensuite soutiré la section du vérin principal est supérieure à la section du vérin doseur, la section de l'un, dit principal, des vérins est supérieure à la somme des section de tous les autres vérins, dits doseurs, l'un des fluides est utilisé comme fluide moteur du melangeage et du soutirage, les deux fluides sont des fluides moteurs, le déplacement du piston de l'un des vérins est inversé par rapport à celui des autres, le soutirage est alternatif, le soutirage est quasi continu. L'invention trouve des applications avantageuse dans l'industrie pharmaceutique, chimique, l'agro-alimentaire, la cosmétologie, et d'une manière générale dans toutes les activités qui nécessitent un dosage indéréglable d'un mélange d'au moins deux composants. Bien que l'on ait décrit ou représenté des formes particulière de réalisation ou d'application de l'invention , il doit être compris que la portée de cette dernière n'est pas limitée à ces formes mais qu'elle s'étend à tout procédé ou toute forme de mise en oeuvre telle que la règle en est définie plus haut de façon générale. RIVINflICATIOlS 1.-Procédé de dosage mettant en oeuvre au moins un ensemble cylindre-tige-piston, destiné au dosage volumé trique et au mélangeage de deux fluides dits premier et second, en provenance respectivement d'une première source et d'une seconde source, caractérisé : en ce que le mélangeage de deux fluides (4, 24), ou plus de deux, est effectué dans une chambre (7') de l'un (7) (dit principal, ou de mélangeage, ou moteur ou encore second) des vérins d'une pluralité de vérins, dans laquelle chambre le contenu (dit premier fluide) (4) des chambres correspondantes (de tige ou de piston) des autres vérins (dits doseurs ou encore premiers) est transféré en même temps qu'un fluide (dit second fluide (24)) en provenance directe d'une source , et de laquelle chambre (7') le mélange est ensuite soutiré 2.-Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste plus particu lièrement: les pistons occupant une position initiale dans laquelle du mélange des fluides rempli la chambre de mélangeage, la tige de piston du second vérin étant sortie et celle premier vérin, rentrée, la chambre de piston du second vé rin ayant une capacité volumique supérieure à celle du premier, les pistons étant reliés par leurs tiges en cinétique inversée (à un déplacement de l'un des pistons dans sa chambre correspondant un déplacement inverse de l'autre piston dans sa chambre), à autoriser le soutirage du mé- lange et, simultanément, à appliquer sur les tiges de pis ton un effort dans un premier sens tendant à faire rentrer la tige de piston du second vérin et faire sortir celle du premier, de matière à expulser le mé lange vers la sortie de soutirage et simultanément remplir, depuis la dite première source, la chambre de dosage, jusqu'à épuisement du mélange contenu dans la chambre de mélangeage, puis à appliquer un effort dans un se cond sens pour faire rentrer la tige de piston du pre mier vérin et faire sortir celle du second vérin, simul tanément interdire le retour du premier fluide vers la première source et mettre la chambre de mélangeage en relation fluidique avec la chambre de dosage et la seconde source jusqu'à ce que la chambre de mélangeage soit à nouveau remplie, c'est à dire jusqu'au retour & BR la position initiale; 3.-Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que l'un au moins des flui des est utilisé comme fluide moteur du mélangeage et du soutirage; 4.-Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que les deux fluides sont des fluides moteurs; 5.-Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le soutirage est alter natif; 6.-Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le soutirage est quasi continu; 7.-Dispositif dit pompe doseuse-mélangeuse pour la mise en oeuvre d'un procédé selon l'une quelconque des revendi cations 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comprend -un premier vérin 1 dit doseur, dont la chambre (2) de piston (2') est en relation hydraulique par une conduite( 3) avec une réserve (4') de premier fluide (4,) et par une conduite (5) avec la chambre (7') de piston d'un vérin (7), dit second ou moteur, de section plus importante que le premier; -des premier (8) et deuxième (9) clapets anti-retour placés sur la conduite (3) et sur la conduite (5), entre la chambre (2') et, respectivement la réserve (4') et la chambre (7'), la chambre (2") de tige du vérin (2) étant pourvue d'un échappement perma nent (17). -les tiges de piston (11) et (12) respectivement des vérins (2, 7) étant reliées dans le prolongement 1 'une de l'autre à leurs extrémités par une pièce de raccordement (13 )faisant saillie pour agir alternativement sur un premier capteur (14) et second capteur (15), dits de fin de course, déplaçables pour régler la quantité de mélange débité à chaque alter nance. -la chambre (7") de tige du vérin (7) étant en relation fluidique avec une source d'air comprimé (20) par l'intermédiaire d'une conduite (23) et d'une vanne, dite première, (22), placée à l'ouverture sous la dépendance du capteur (14) proche du vérin (2), et à la fermeture et mise à l'échappement sous la dépen dance du capteur (15). -la chambre (7') de piston du v*- rin (7) étant en relation fluidique avec une source (24) de second fluide, à savoir l'eau du réseau, par l'inter médiaire d'une conduite (25) et d'une vanne (26) placée à l'ouverture sous la dépendance du capteur (15) proche du vérin (7), et à la fermeture sous la dépendance du capteur (14), -la conduite (5) et la conduite (25) étant en relation fluidique avec une conduite (27) dite de soutirage obturée par une vanne de soutirage (30); 8.- procédé de mise en oeuvre d'un dispositif selon la re vendicatiop 7, caractérisé en ce que la vanne de soutirage (30) est une vanne commandée à l'ouverture en même temps que la vanne (20) d'air comprimé et à la fermeture en même temps que la vanne (26); 9.- Application d'un procédé selon la revendication 5, au remplissage de flacons; 10.-Dispositif dit pompe doseuse-mélangeuse pour la mise en oeuvre d'un procédé selon la revendication 1 , carac térisé en ce qu'il comprend une pluralité de vérins, dits doseurs, avec chacun sa réserve de dit premier fluide, les dits vérins doseurs étant montés en parallèles les uns des autres, chacun avec des conduites pourvues de clapets anti-retour, leur tige étant reliée à la tige d'un vérin, dit principal, la somme des sections des dits vérins doseurs étant inférieure à la section du vérin principal ll.-Application d'un dispositif selon la revendication 7, au dosage d'un antiseptique dans l'eau du réseau en vue de la décontamination des circuits d'alimentation des pulvérisateurs des unités dentaires.