Brevet FR2827851A1 — publié le 20030131

La présente invention concerne un dispositif pour distribuer des fluides avec un dosage précis et permettant de garder une trace de ce qui a été effectivement distribué. De nombreuses activités industrielles demandent, pour la fabrication d'un produit ou pour le déroulement d'un processus, que soient distribuées, au moment opportun, des quantités précises de divers produits. Il est souvent utile de contrôler les caractéristiques de ce dosage telles que quantités et moment, et également de garder une trace de ce qui a été effectivement distribué. Diverses solutions techniques éxistent, mais qui ne peuvent être regroupées dans un dispositif unique simple et automatisé. Pour la distribution des liquides, des pompes péristaltiques programmables sont généralement utilisées Leur précision, lorsqu'on emploie des appareils de bonne qualité, est souvent suffisante (de l'ordre de 2%) Pour les petites quantités d'un même produit, des pousse seringue peuvent être utilisés. Pour plusieurs doses d'un même produit, des distributeurs programmables sont employés, ou des distributeurs à pompes multicanaux pour plusieurs produits.. Dans ces cas, le distributeur comporte généralement ici encore une ou plusieurs pompes péristaltiques. Or l'écrasement du tube plastique de la tète de la pompe péristaltique conduit à une dégradation rapide de la précision initiale, surtout dans le cas de transfert de liquides agressifs, ce qui entraine une maintenance fréquente. La viscosité du liquide, en cas de variation de la température, influe également sur la précision. Même avec des clapets anti-retour sur les tuyaux d'alimentation, ces pompes ont tendance à se désamorcer fréquemment. Les bulles d'air peuvent alors fausser les dosages. En outre, leurs performances relativement limitées en matière de débit condamne leur emploi dans des applications éxigeant la distribution d'une quantité importante de produit dans un laps de temps bref. Enfin, des pompes péristaltiques précises sont relativement onéreuses. Lorsqu'il s'agit de distribuer des doses égales d'un même produit pâteux, les pompes à piston éventuellement automatiques peuvent être utilisées. Lorsque des caractéristiques de précision, de fiabilité et de débit sont réclamées, le recours à des pompes à piston rotatif ou à membranes peut s'envisager, mais à un coût souvent prohibitif. Dans la plupart des cas, si le liquide est relativement visqueux, seule la pompe péristaltique est utilisable. Cependant, ces appareils engendrent des pulsations qui, dans certaines applications empêchent leur emploi, de même que leur pression délivrée, souvent insuffisante. Pour les pâtes et les poudres, ces pompes ne fonctionnent pas. De toutes façons, dans tous les cas évoqués ci dessus, les systèmes de pilotage des pompes, lorsqu'ils éxistent, permettent de déterminer des quantités de produits à distribuer, mais ne permettent pas de contrôler que l'ordre a été éxécuté correctement, ni d'en avoir la preuve. Aucune solution large n'éxiste donc réellement. Le dispositif selon l'invention remédie à ces divers inconvénients. Dans un mode de réalisation préférentiel, il permet de distribuer, si besoin dans une installation unique, à la fois des produits liquides, des produits pâteux, et des produits pulvérulents. Ces distributions peuvent être effectuées dans un laps de temps très bref, en quantités importantes, avec toute la précision souhaitée selon les besoins de l'application. De plus, le dispositif donne la preuve et en garde la trace, de ce que les quantités prévues ont été effectivement distribuées. Dans cette variante préférentielle, le dispositif assure une grande sécurité vis à vis des produits, ceux-ci étant enfermés dans une enceinte étanche. Schématiquement, le dispositif selon l'invention comporte un système de distribution des produits, un système de pilotage, et un système de contrôle. Dans la variante préférentielle, le système de distribution du dispositif comporte une enceinte sous pression contenant les produits à distribuer. Les produits sont soumis à la pression régnant à l'intérieur de l'enceinte. Les contenants des produits sont munis d'un tube d'extraction adapté au produit. Chaque tuyau passe à travers la paroi de l'enceinte, et est équipé d'une vanne électrique ou pneumatique permettant au produit de se déverser, lorsqu'elle est en position ouverte, dans un récipient. Ces vannes sont asservies à un système de pilotage et/ou reçoivent des ordres extérieurs au dispositif. Le système de pilotage comporte une mémoire pour ses fichiers pouvant communiquer avec un appareil d'édition, tel qu'une imprimante, ou avec un système de traitement extérieur au présent dispositif. L'enceinte est munie d'un système de pesée communiquant avec le système de pilotage. Lorsque une vanne reçoit un signal d'ouverture, le produit concerné est propulsé par la pression du gaz vers un ou plusieurs récipients extérieurs présélectionnés par un moyen quelconque.. Le système de pesée analyse en permanence le poids de l'enceinte contenant les produits. z r o Lorsque le poids atteint par l'enceinte correspond à celui attendu par le système de pilotage, celui-ci commande la fermeture de la vanne, et donc l'arrêt de l'écoulement du produit concerné. Selon la programmation qui en a été faite, le système de pilotage conserve dans ses fichiers, en vue de toute utilisation ultérieure désirée, les paramètres de l'opération, tels que l'heure, le temps d'ouverture, le type de produit distribué, le poids de l'enceinte avant la distribution, le poids après la distribution, le poids de produit réellement distribué, le poids des produits restant en stock dans l'enceinte, etc... Ces informations peuvent être intéressantes si une traçabilité des opérations est souhaitée. Dans une variante simplifiée ne distribuant que des liquides, le système de pilotage et le système de contrôle ayant les mêmes fonctions que dans la variante précédente, le système de distribution est constitué de pompes, soit doseuses soit de transfert. L'emploi de pompes, bien que moins performantes, permet alors d'éliminer du système de distribution les électrovannes, l'arrêt des pompes étant en ce cas commandé par le système de pilotage, après communication de la donnée par le système de contrôle (10) Le présent dispositif peut être mis en oeuvre dans des secteurs d'activité très divers : chimie, , cosmétique, agroalimentaire, blanchisserie, médical, pharmacie, etc..., ses caractéristiques techniques et/ou ses performances variant en ce cas selon les besoins de l'application. A titre d'exemple, un mode de réalisation particulier du dispositif destiné à la blanchisserie industrielle ou hospitalière est décrit ci-après, illustré par les figures 2 (perspective) et 3 (coupe). Le dispositif est ici adapté à la distribution de quelques produits, certains liquides, certains en pâte, d'autres en poudre. En cas d'utilisation de nombreux produits, la dimension de l'enceinte peut être augmentée, ou plusieurs enceintes peuvent être utilisées. Soumis à l'intérieur de l'enceinte à une pression de 3 bars, 1 kg d'un produit de viscosité courante sera distribué par un tuyau de diamètre intérieur de 8 millimètres en quelques secondes vers la laveuse ou le tunel. Pour des temps comparables, la pâte nécessitera un diamètre de tuyau plus important. Pour la poudre, le diamètre du tuyau sera d'environ 20 millimètres, afin d'obtenir un écoulement facile, sans obstruction, compte tenu des granulométries habituellement rencontrées. Avec un tel tuyau, le temps de distribution sera bref (quelques secondes par kg). En cas de besoin, tous les paramètres ci-dessus peuvent être modifiés (pression, diamètres des tuyaux, etc..) pour obtenir des performances différentes. La figure 1 représente l'agencement général du dispositif. La figure 2 représente cet agencement adapté au secteur de la blanchisserie, pour des caractéristiques de fonctionnement précisées ci-dessus. La figure 3 représente en coupe une enceinte cylindrique préssurisée, dans le mode de réalisation préférentiel adapté à la blanchisserie. La figure 4 représente un mode de réalisation avec basse pression d'un gaz inerte, distribuant de nombreux produits en petites quantités vers plusieurs installations. La figure 1 montre le shéma de principe des variantes non simplifiées du dispositif, avec ses différents composants. L'enceinte (20), comportant ici un couvercle déssiné en position ouvert, contient, lorsqu'elle est fermée, un gaz (14) sous pression contrôlée par un détendeur (15). A l'intérieur de cette enceinte, un emballage (2) contenant un produit fluide (16), tous deux soumis à la pression régnant à l'intérieur de l'enceinte, l'emballage étant ouvert, est muni d'un tube plongeur (3) avec clapet anti-retour. Ce tube (3) se déverse dans un récipient (6) extérieur à l'enceinte, son ouverture étant commandée par une électrovanne (5). Cette électrovanne est commandée par un système de pilotage (22) pouvant être relié à un appareil d'édition (21). L'enceinte repose sur un système de pesée représenté ici par une balance (10) qui communique en permanence ses données au système de pilotage (22). La figure 2 représente un mode de réalisation préférentiel adapté à la blanchisserie. L'enceinte (20), est ici cylindrique, de diamètre 600 mm, de longueur 1250 mm, en tôle d'inox d'épaisseur 3 mm, avec des fonds bombés afin de supporter de fortes pressions. Cette enceinte comporte une ouverture (1) de dimensions 500 mm en hauteur et 800 mm en largeur, permettant d'introduire aisément les emballages (2) contenant les produits (16) (17), et de disposer les tuyaux d'évacuation (3) (4) à l'intérieur des emballages. Cette ouverture est rendue étanche par une porte (7), ici réalisée, à titre d'exemple, par une plaque de deux épaisseurs d'un matériau pouvant être du métacrylate transparent liées par un film genre butyl, cintrée selon le rayon intérieur de l'enceinte, de dimensions 600 mm en hauteur, et 900 mm en largeur, et d'épaisseur totale 8 mm, Cette porte coulisse à l'intérieur de l'enceinte, vers le haut, l'enceinte étant munie de butées et de joints, ainsi que cela sera décrit sur la figure 3, la ou les butées pouvant tout aussi bien être fixées sur la porte, après qu'elle ait été introduite dans les coulisses de l'enceinte, ou ces coulisses pouvant êtres fixées après introduction de la porte. Le moyen permettant d'alimenter l'enceinte en pression de gaz est ici un compresseur d'air (14) avec manomètre (15). Une vanne (19) commande un tuyau permettant la décompression et l'échappement du gaz et des vapeurs de produits éventuellement nocives vers l'extérieur. L'enceinte contient ici trois emballages. Le premier (2) contient un détergent légèrement épais (16). L'extrémité du tube plongeur (3) est presque au fond du contenant. L'autre extrémité, qui est relièe à un raccord traversant l'enceinte, est munie d'une électrovanne (5) commandée par le système de pilotage (22) Cette électrovanne, de même que les autres, permet au produit de se déverser dans l'une ou l'autre des laveuses (6), pouvant être sélectionnées par le pilote (22), au moyen de vannes non représentées. Chaque tuyau d'alimentation des laveuses, entre les électrovannes (5) et les laveuses (6), peut être rincé après chaque fonctionnement avec de l'eau sous pression commandée par une électrovanne temporisée asservie au pilote (22) ou aux électrovannes (5), sans qu'il soit utile de décrire ici cette installation connue. Le troisième emballage à partir de la gauche est comparable dans son utilisation au premier ; il s'agit d'un seau contenant de la pâte. Le tube plongeur (3) est évidemment de diamètre plus important que celui destiné à la distribution du liquide. Le second emballage est un bidon contenant de la poudre (17). On remarque, sur la coupe figure 3, que le couvercle est muni d'un tuyau de petit diamètre (6 mm à titre d'exemple) destiné à faire pénétrer l'air en force dans le bidon lorsque l'electrovanne correspondante au bidon est ouverte. Il est ainsi créé à l'intérieur du bidon un toubillon d'air propice à l'évacuation forcée de la poudre par le tuyau (4). Le système de pesée est ici réalisé, à titre d'exemple, au moyen de deux boitiers (10) de forme adaptée à l'enceinte et comportant chacun un capteur du genre jauge de contrainte. Un plaque électronique (11) analyse les signaux transmis par les capteurs. Ces signaux sont transmis par une interface par exemple du type RS 232 (13) vers le système de pilotage pour analyse. Pour une enceinte dont le poids est d'environ 300 kg, la précision pouvant être atteinte est de l'ordre de la dizaine de grammes, soit 1 pour 30 000. (0,0033 %) La figure 3 représente une coupe de l'enceinte (20). On remarque que la porte préférentiellement transparente (7), pour contrôler le niveau des produits, coulisse vers le haut et l'arrière de l'enceinte, à l'intérieur de celle ci, dans des coulisses latérales, et jusqu'à une butée marquant son ouverture totale. Une butée avant, du même genre, marque la fermeture totale. Des joints d'étanchéité (8), fixés sur le pourtour intérieur de l'ouverture, sur l'enceinte, sont écrasés par la porte (7) lorsque celle-ci est remise vers l'avant et devant en position fermée, et que la pression monte à l'intérieur de l'enceinte, réalisant ainsi une étanchéité proportionnelle à la pression. En partie basse de l'enceinte, une vanne permet d'évacuer les eaux de nettoyage de l'enceinte. La figure 4 représente un autre mode de réalisation du dispositif, composé d'une enceinte (20) constituée d'une armoire étanche avec une porte vitrée permettant de contrôler le niveau des produits dans les contenants, les autres éléments du dispositif, tels le système de pilotage (22), les appareils extérieurs (6), les interfaces de liaison (13,12), et les plaques d'analyse (11) n'étant pas représentés, pouvant être de même conception que dans la variante précédente décrite figures 2 et 3. 'La pression est ici assurée par une bouteille de gaz inerte et neutre (14) permettant d'assurer la conservation des caractéristiques des produits. Une pression faible, légèrement supérieure à la pression extérieure, permet d'assurer l'écoulement des produits vers des installations extérieures sélectionnées par des vannes non représentées. L'armoire comporte ici des capteurs de poids (10) associés à chaque rayon, permettant ainsi une plus grande précision des pesées par élimination de la tare que représente la structure de l'armoire. Une précision de l'ordre de 1 g peut ainsi être obtenue si le poids de chaque rayon garni de produits est d'environ 30 kg, en dépit d'un poids total pour le dispositif pouvant dépasser plusieurs centaines de kilogs. REVENDICATIONS 1) Dispositif pour distribuer des fluides selon un dosage précis et permettant de garder une trace de ce qui a été éffectivement distribué caractérisé en ce qu'il comporte un système de distribution, un système de pilotage, et un système de contrôle des produits restant. 2) Dispositif selon la revendication précédente caractérisé en ce qu'il comporte au moins une enceinte étanche (20) avec au moins une porte (7) permettant d'y introduire le (s) emballage (s) (2) contenant le (s) produit (s) à distribuer (16) cette enceinte étant sous pression par l'effet d'un gaz (14), une ou des électrovannes (5) assurant la fermeture ou l'ouverture de (s) tuyau (x) d'évacuation (3) de (s) produit (s) (16) vers des appareils extérieurs (6), et un système de pesée (10) communiquant avec un système de pilotage (22) contrôlant l'ouverture ou la fermeture des électrovannes (5). 3) Dispositif selon les revendications 2 et 3 caractérisé en ce que la porte (7) est constituée d'un matériau transparent permettant de contrôler visuellement le niveau des produits dans les contenants. 4) Dispositif selon la revendication précédente caractérisé en ce qu'il comporte un tuyau d'évacuation (4) pour les fluides pulvérulents (17) traversant le couvercle du contenant (2), ce couvercle comportant une buse permettant au gaz de l'enceinte de pénétrer avec force dans le contenant lors de l'ouverture de la vanne d'évacuation (5). 5) Dispositif selon les revendications précédentes caractérisé en ce que le système de contrôle est un système de pesée (10) pouvant être constitué de capteurs (10) telles des jauges de contraintes, d'une ou plusieurs plaques électroniques d'analyse du signal (11), et d'une interface de communication avec le système de pilotage (22). 6) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2,3, 4 et 5, caractérisé en ce qu'il comporte une vanne (19) de décompression de l'enceinte (20) permettant d'évacuer les émanations de produits vers l'extérieur. 7) Dispositif selon les revendications 2,3, 4,5 et 6 caractérisé en ce que l'enceinte (20) est de forme cylindrique pour assurer une meilleure résistance à de fortes pressions. 8) Dispositif selon la revendication précédente caractérisé en ce que la porte (7) est de forme cintrée, et coulisse dans le sens du cintre à l'intérieur de l'enceinte cylindrique (20) dans des coulisses sur les fonds latéraux de l'enceinte, l'étanchéité étant assurée par l'écrasement de joints (8) disposés entre l'enceinte et la porte, sous l'effet de la pression intérieure à l'enceinte. 9) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le système de pilotage (22) qu'il comporte est constitué d'un micro-ordinateur qui enregistre dans des fichiers les paramètres des opérations de distribution des fluides réellement éffectuées, pour en permettre la traçabilité. 10) Dispositif selon les revendications 1, 5 et 9 caractérisé en ce que le système de distribution est constitué de pompes dont le fonctionnement est commandé par le système de pilotage.