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DISPOSITIF DOSEUR DE FLUIDES
La présenta invention concerne un nouveau procédé pour l'introduction de doses prédéterminées d'un fluide dans un autre ; elle vite tout particulièrement le ces où le fluide récepteur est en mouvement, à savoir à l'état d'un courant gazeux ou liquide.
L'invention se rapporte également à un nouveau dispositif doseur de fluides, pour la réalisation de ce procédé* Plus spécialement, le dis- positif se présente sous la forme d'un robinet permettant l'introduction de quantités désirées d'un fluide dans l'autre*
On a souvent besoin, dans l'industrie, de mêler
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. un gaz ou à un liquida, des doses bien déterminées d'un ou de plusieurs autres fluides 1 Il est nécessaire, dans beaucoup de cas, d'effectuer ces adjonctions de manière répétée, voire périodique.
Cela se présente, par exemple, dans bien des fabrications chimiques, quand un réactif ou un catalyseur' doit être ajouté, en assez faible dose, à une veine liquide où gazeuse* Un problème particulier se pose lorsque les introductions des doses adéquates doivent avoir lieu a des instants déterminés1 il en est ainsi dans cer- taines analyses, notamment dans celles où l'échantillon à étudier est entraîna par un-courant de fluide vecteur, dans lequel il faut introduire, aux moments des analyses, la quantité convenable d'échantillon.
Des nombreux dispositifs doseurs sont connus, mais, lorsqu'il s'agit d'opérations délicates, exigeant de la précision et une parfaite reproductibilité des doses de fluide à introduire, on se heurte souvent à des difficultés avec les appareils de lart'connu.
La présente invention remédie aux défauts des systèmes connus, en permettant l'introduction de doses bien constantes, à des instants déterminés, aussi rapprochés ou éloignés que l'on désire, d'un fluide dans un autres Elle rend possible cette introduction pour des fluides en mouve- ment.
Un autre avantage de l'invention est de permettre l'opération entièrement automatique, à fréquence d'intro- . ductions aisément réglable.'Les procédé et dispositif de l'invention conviennent ainsi à des applications Indus- .trielles très variées, et particulièrement à l'analyse chi- mique ou/et physique de gaz, vapeurs ou liquides* Ils donnent des résultats remarquables dans la prise d'échantillons pour
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l'analyse chromatographique en phase gazeuse, dont entonnait la grande utilité, largement mise à profit à l'heure actuelle*
Le nouveau procédé suivant l'invention consiste à brancher eh série, momentanément et de façon étanche,
dans le circuit 4'un fluide récepteur, un volume calibré, entière- ment rempli de fluide à' introduire dans ledit récepteur après cette introduction ledit volume calibré est branché dans un circuit contenant du fluide à introduire, pour être ' à nouveau rempli de ce dernier.
Suivant un trait particulier, le branchement du volume calibré dans le'circuit du fluide récepteur est réalisé par ;un mouvement de pivotement ou de rotation d'un organe approprié
Le mouvement de branchement du volume calibre peut être commandé automatiquement*
Ce dispositif doseur suivant l'invention comprend un corps fixe, muni d'au moins deux groupes de Canalisation* dont le premier forme le circuit du fluide récepteur, .le second servant de circuit de fluidre d'intredustien (ou fluides à doser), et un organe mobile, portant'une ou plu- sieurs voies de passage dont chacune est susceptible de s'insérer, de façon étanche, dans chacun des dits circuits.
Le dispositif peut comporter en outre une ou plusieurs cavités dansée corps fixe ou/et dans l'organe mobile, les volumes de ces cavités étant convenablement calibrés et reliés aux voies de passage correspondantes.
Dans une forme de réalisation' particulière le ou les volumes calibres sont réglables par des moyens connue par exemple à l'aide de vis pouvant être enfoncées plus.ou moins dans ces volumes*
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Une forme d'exécution spéciale du dispositif, destinée à l'introduction de doses d'un liquide dans un gaz, comprend des moyens de chauffage peur vaporiser le liquide contenu dans le volume calibré.,
Le dispositif possède, bien entendu, des moyens pour faire mouvoir ledit organe mobile, de façon à brancher chacune des voies de passage de cet organe tantôt dans l'un tantôt dans l'autre des dits circuits.
Dans une forme d'exécution préférée ,1'organe mobile tourillonne sur un axe, et il est monté de façon à réaliser le branchement de ses voies de passage dans les circuits de fluide par rotation ou oscillation autour de cet axe.
/ Les Voies de passage de l'organe mobile peuvent; se raccorder axialement, perpendiculairement ou sous un angle quelconque, aux canalisations correspondantes du corps fixe* Ainsi,ce raccordement est axial dans une forme d'exécution 'très simple, dans laquelle l'ergane sébile est institué par la carotte d'un robinet, à au Moineaux voies, robinet dont le corps est traversé par des canaux correspondant à chacune de ces voies,
Une forme d'exécution particulière, fort avantageu- se, comprend un disque tournant,
en tant qu'organe mobile coopérant avec le corps fixe du dispositif les voies de passage sont des rainures dans une des faces du disquecette face s'applique de manière étanche, mais mobile, à une face correspondante du corps fixe, d ans laquelle débouchent les entrées et les sorties des groupes de canalisations pour les fluides, que comporte le corps fixe.
Un moyen, pour'faire osciller ledit disque entre.
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deux positions ,extrcaas déterminées, est constipe par un piston monté en vue d'un mouvement de va et vient parallèle- ment au plan du disque { un élément de liaison tel aucune
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tige, axe, bielle ou autre, perpendiculaire a ce plan, est alors.employé pour entraîner le diaque a l'aida di piston Bien que le système pour la mis4 en mouvement de l'organe mobile du dispositif$ et en particulier du disque tournant, puisse comporter des moyens' connus, comme par exemple moteurs ou vérins électriques ilectromagnétiqu'eso,',ê,, hydrauliques, pneumatiques etc.,
un mode d'exécution fort avantageux comprend l'emploi d'un piston mû pneu#atiqueaMn Avec commande par électrovanne.
Ce dernier système rend aisé le fonctionnement entièrement automatique du nouveau dispositif doseur, la
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ou les electrovannea employées pouvant être commandées paje,< une horloge-programme ou par un circuit électrohlque par** ticulier, pour produire les mouvements de l'organe mobile du doseur à des temps prédéterminés, s'il y a lieu suivant une certaine périodicité.
L'invention est illustrée non limitativement par la description de quelques unes de ses formée d'exécution, représentées 'sur les dessins annexés.
Fig. 1 est une vue, en coupe transversale, tout à fait schématique d'un dispositif selon l'invention, avant le fonctionnement.
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Fig. 2 analogue à la figol# montre le m*me dis* positif dans ta position de fonctionnement* Figt 3 est une vue de face en coupe suivant'A-3 de la Fig. 5 d'un mode de réalisation d'un robinet doseur suivant l'invention*
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Fige 4 est un# vuey de dessus du robinet de la Fig.3.
Fige 5 est une. vue. de gauche en coupe suivant CD de la fige 3 du robinet représente sur cette dernière figure*
Fige 6 est unt vue' de l'organe mobile du robinet des figures 3 à 5.
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Fige 7 et 8 ont des schémas illustrant le fonctionnement du robinet représenté par les figs 3 à 6. 1 Fige 9 est une vue de face en coupe d'une variante
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du robinet de'* figures 3 Fâ, 5 . Pige 10 et 1 , ,art rrspactivement une vue de face en coupe et une vue/ de .gauche d'un second mode de réalisation / du robinet suivant l'invention*
Sur la fige on voit une disposition très
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schématique, destindi à Montât de façon simplifiée le principe de l'invention* .Le corps fixe 100, du dispositif en forme de robinet, est .traversé par la canalisation 102 offerte au parcoure'du fluide, récepteur,
ainsi que par la canalisation 103 du fluide d'introduction* Dans le corps
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fixe 100 est ajusté avea >tanch3t, l'organe mobile 1011, susceptible de tourner, [comme la carotte d'un robinet tourne
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dans la corps de celui-c4* organe mobile Ot comprend deux voles de passage, 104 et, 105, à url écartèrent tel qu'elle puissent venir se brancher, simultanément, chacune dans undes cir- cuits 102 et 103. Ces voies de passage présentent un volume bien détermina, volume calibre selon l'invention* Le dessin, '
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représente des ronflements 106 et 14fui, respectivement sur les voie$ 104 et z05 ; leur importance dépend dçâa gran- deur du volume calibré dent on a besoin.
Bien entendu, ces
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renflements ne sont pas nécessaires, lorsqu'il est possible d'obtenir le volume désiré par le choix approprié du diamètre des voies 104'et 105.
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Dans la position de la fi9.1 le fluide récepteur, par exemple un gaz vecteur, parcourt la canalisation 102
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et la voie 1G un fluide d'introduction, par exemple un gaz ou un liquide, à analyser, remplit la canalisation 103 et la voie 1QW Il suffit de tourner l'organe mobile 1tel1 de 180- autour de son axe, pour brancher la voie 1M dans 10 circuit 1029. à la place de la voie 104* Cette nouvelle position est représentée sur la fig.2 < eUe correspond à l'introduction de la dose 105-107 de fluide provenant de 103 au sein du fluide parcourant 102.
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Lorsque la voie 1C1, dans sa nouvelle position de la Fig.2, s'est, a son tour, remplie de fluide d'intro- duction, on peut à nouveau tourner l'organe 101 de 180 ,
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et le volume calibré 104-106 se retrouve dans tOrt, introdui- sant ainsi une nouvelle dose dans le fluide récepteur, et ainsi de suite*
Dans cette forme d'exécution simplifiée les volas 104 et 105 se raccordent axialement aux canalisations res- pectives 102 et 103. On a représenté le cas de 2 circuits ; seulement et de 2 voies.de passage, l'invention peut cependan être réalisée avec un nombre plus grand de circuits non obligatoirement parallèles.
On peut par exemple avoir 2 ou 3 circuits de différents fluides d'introduction à branches
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successivement dans le circuit du fluide vecteur,, ou lnversom n 44' (\. ment* Dans ces cas le robinet forme par !00-10t comporté plus de deux voies, dont certaines peuvent d'ailleurs emporter des dérivations ou/et des déviations*
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Suivant le mode de réalisation de l'invention, ,représenté sur les figures 3 à 5 des dessins, le robinet doseur comprend un corps fixe 1 dans ce corps sont ménagés des conduite d'arrivée et de retour, d'une part pour, le fluide à étudier, et d'autre part pour un fluide récepteur ou vecteur dans lequel on veut introduire au moins un échan- tillon du fluide à étudier.
Sur les figures 3 à 5 sont représentés t en 2 le conduit d'arrivée du fluide à étudier, en 3 le conduit de sortie de ce fluide, en 6 le conduit d'arrivée du fluide vecteur, par exemple un gaz, et en 7 le conduit de sortie de ce dernier.
L'une des extrémités de chacun des conduits 2-3- .4-5-6-7- débouche sur une même face 8 du corps 1 du robinet, face 8 avec laquelle coopère un organe mobile tel que le disque distributeur 9.
Ce disque distributeur 9, dont la tenue contre la' face 8 du corps 1 est assurée par son axe de rotation 10 et un ensemble de rondelles élastiques 11 a pour rôle de com- muter à volonté les circuits correspondants aux conduits définis plus haut.
Dans ce but, le disque 9 est pourvu, sur sa face en contact avec la face 8 du corps 1, d'une pluralité de rainures ou orifices borgnes 92, 93, 94 et 95 représentés sur la fig.6.
@ @@ Pour comprendre-le fonctionnement du robinet des figures 1 à 3, il convient de se reporter aux schémas des figures 7 et 8, @ Les fige'3, 4, 5,7 et 8 montrent qu'à chaque conduit 2 à 7 correspond un raccord 12 à 17 disposé à la
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périphérie du corps du robinet chacun de ces raccords est, par l'intermédiaire du conduit correspondant! en liaison directe avec l'extrémité du conduit débouchant sur la face
8 du corps1 du robinet* A l'intérieur dudit corps 1 du robinet il y a donc, comme montra sur les schémas des fig@ 7 et 8,
commu- nication directe entre 2 et 12, 3 et 13, 4 et 14, 5 et 15,
6 et 16, 7 et 17.
Sur les fige 7 et 8 le.repère 91 représente un volume calibré élément important du dispositif selon l'in- vention:ce Volume 91 est relié aux sortie* 14 et 15.
Le schéma de la fig. 7 représente .le disque 9 (supposé translucide) dans sa position extrême, suivant la flèche f' sur la fige 6. Dans cette position le* orifices borgnes 92, 93, 94 du disque 9, sont disposée de façon à établir la communication entre respectivement 6 et 7 ;
2 et 4: 3 et 5, tandis que 95 ne communique avec rien.
Les circuits de fluides, correspondant à cette première position, sont donc - gaz vecteur arrivés en 16, sortie en 17 en passantpar16, 6, 7, 17 ; - fluide à étudier : arrivée .en 12, $ortie en 13 en passant par le circuit 12-2-4-14-91-15-5-3-13 qui com- prend un volume calibré 91.
Si l'on fait tourner le disque 9 en sens opposé: suivant la flèche f" de la fig.6, jusqu'à la nouvelle posi- tion extrême, on arrive à la disposition de la fig.8. A ce moment l'orifice borgne 92 ne relie plus rien, 93 met en communication 4 avec 6, au lieu de 4 avec 2 précédemment,
94 raccorde 5 à 7, tandis que 95 relie 2 à 3. Par le jeu
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de 044,nouvelles communications, 1 volume calibre 91 se trouve cette fois-ci dans4 le circuit du gaz vecteur
16-6-4-14-91-15-5-7-17.
Ainsi, la quantité désirée de fluide à étudier, qui dans la position de la fig. 7 remplissait la capacité 01, est à présent entraînée par le gaz-vecteur.
Au cas où le Volume des canalisations 4 et 5 suffit pour réaliser le Volume désiré d'échantillon de fluide à étudier, l'emploi de la capacité 91 peut être supprimé par l'établissement d'une liaison directe entre les raccords 14 et 15. ;
Le dispositif de [commande du disque 9 comprend un piston 18 se déplaçait dans un alésage 97 du corps 1 du robinet, piston relie mécaniquement au disque 9 par un axe d'entraînement 19 dont l'extrémité pénètre dent une boutonnière 96 ménagée dans-ledit disque (figures 5 et 6).
Ce piston 18, dont les têtes sont pourvues de points d'étanchéité 20, peut se déplacer longitudinalement dans l'alésage 97 du corps du robinet tous l'effet de deux électrovannes 23 et 24 montrées schématiquement sur la figure 3. Ce déplacement peut éventuellement être réalisé à l'aide d'une électrovanne et d'une alimentation continue en gaz comprime, comme montré en variante sur la figure 9.
Dans le premier cas, l'alésage 97 est relié chacune de ses extrémités par des raccords 21 et 22 à deux électrovannes 23 et 24.
Dans la lère position, l'électro vanne 23 intro- duit, par 21, du gaz comprime, par exemple de l'air jusqu'à 5 kg de pression* Le piston-18 est ainsi poussé dans la position indiquée sur la fig.3, tandis que l'électrovanne 24 n'introduit pas d'air et'met la sortie 22 à l'atmosphère*
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Dans la 2ème position, 1'électrovanne 24 introduit l'air comprima par 22, tandis que 1'électrovanne 23 met la sortie 21 à l'atmosphère : le piston 18 est alors chassé à l'autre extrémité de son logement. L'étanchéité est assurée par les bagues d'étanchéité 20 montées en joint flottant.
L'axe d'entraînement 19 se déplace en même temps que-le piston 18, et fait tourner le disque de façon à l'amener dans sa seconde position, par exemple à 60 par rapport à la première*
Ce montage est recemmandable lorsque le gaz vecteur est a une pression importante qui nécessite un serrage assez fort du disque 9 sur le corps 1 par l'inter- . médiaire d'un écrou 25, monte sur l'axe 10, ce qui introduit des-frottements*
Dans la variante de la fig.
9 une électrovanne 25 coopère avec le raccord 21, à l'une des extrémités de l'alésage 97, alors que l'autre extrémité dudit alésage est reliée à une alimentation continue de gaz comprime, au moyen d'un conduit 26, débouchant dans l'alésage 97, et d'un raccord 27.
Pour pouvoir utiliser, pour les deux faces du. piston, la même source d'air comprime, il convient de dirai-* ; nuer la surface d'application de la pression du côte de l'alimentation continue* Dans ce but le piston 18 est pourvu, à son extrémité opposée à 1' électrovanne, d'une tige ral- longe 28 permettant aussi 3a manipulation manuelle
Lorsque l'air comprimé est introduit en21 par 1* électrovanne 25, la prêts ion des deux côtés du piston est la même. Mais les surfaces d*application de ces deux pros- sions sont différentes.
Le piston 18 est chassé vers la
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position de droite (fig.9).
Dans la 2em@ position, l'électrovanne 25 met
21 à l'atmosphère dans ce cas l'air comprimé, arrivant en
27, renvoie le pister, sur la gauche.
Le robinet doseur faisant l'objet des figures
3 à 5, ainsi que sa variante de réalisation de la figure 9, peuvent être également pourvus de moyens de chauffage destinés à maintenir la température du robinet à une valeur supérieure à l'ambiante* Dans ce but l'on ménage dans le corps du' robinet un logement 29 (fig.5) dans lequel peut être introduit une résistance chauffante.
Ce premier mode de réalisation du dispositif suivant l'invention est notamment destiné, quoique non exclu- sivement, à l'introduction du gaz à étudier dans un gaz vecteur* Un second mode de réalisation du robinet suivant l'invention est destiné plus spécialement à l'introduction d'un liquide dans un circuit de gaz vecteur.
Selon ce second mode de réalisation, illustré par les fig.10 et 11, le robinet comprend un corps 30 a-b-c pourvu d'un alésage longitudinal 30d, dans lequel prend place un axe 31 pourvu, au voisinage de son extrémité, d'un pesage transversal 31a. L'axe 3) est mobile à l'intérieur de l'a- lésage 30d, entre deux positions limites, sous l'effet des déplacements d'un piston 32, coulissant dans un alésage 3Qd ménagé dans le corps du robinet, piston dont est solidaire l'axe 31.
La commande des déplacements du piston 32 est .analogue a celle déjàdécrite a propos du premier mode le réalisation, à savoir : deux électrovannes reliées res acti- vement par les raccordements 33 et 34 avec l'alésage qui du
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corps du robinet 1 ou DUn us 11Hu.w - IMIW bzz tation continu d #ait a4 * té" Atw adom **go-90- inanta.
Le oorp. 30 du ftpfetart st 4piar d pawm 6W deux Ch4Mbt4gfa 3e et 36 dittotoianto i A'*** 3,, sstc 9han<bce< annulaire# f ## obambr#o &mt t4M dtM' j! corps du robinet de façwr que à.a6la tc*aomwr"t .0 d6bauchr dans chacun* dtaistre #tt*o b sdadr abr "0 femi- tion4 lL 1",. La chombro J6 sot pâts&uz *>**# 1 tfiUnW# b étudier entrant en 37 et sortânt on 3*# i<W!f er li, chambre 36 *et parcouru* par 1* ftwt4# v<t<M n."'r est 39, et la sortie en 40 Dans la position initial* did t.t88 à PC4- nt4*)t 1'.14"0' transversal 31e e trow* 4Mnq* 1* ahamboo 3 do circulation du fluide b 4t*iAi*K } il t n#ilt d# liquide arrivant par 37 et partant p r 3S* Dans la Seconde position du p1.toA cfîqàOEe 0 1'114"0' transversal 31a est mmni dans la chaob 36 dite chambre da veporirat.an dans 1.que1t. la t4w*4ratmv est maintenu* traa élevée au moyan d* r4,1tt-...
hjaw/# font , disposée* au voi4inagë de cette < bjp< 36, à 1'''' térieur du corps du robinet. La 1lqucls cont4m dans t'al4- sage 31a est alors vaporisi et entrstni par la gaz vecteur vers une colonne, ou vers tout autre apparail 4'.....1...., reliée au raccord 40* On voit que,dane cette fiMwM dt 4.
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cution, le volume calibré pour la priée d'échantillon est
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constitué" par l'alésage transversal 31a.
De préférence, ainsi qu'il aoparait sur la fl.g, 10, le corps du robinet est réalisé en trois éléaentt 30a,
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30b et 30e, disposés à la suite les uns des autre*,et
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44*uu4t 9'Ir,r* tu 1 de% <tyM< d! ai, tJlx1#u* ekt, (àb4i4A"4ii4 %4mt I%ot4mtnt prévit (4t-4$) ls*Ala 30 P Ztmlt 14 ehMM de rpxiat.s 3 et i'4i<h nt 90b M-tAt hautes 4 a.irru,san .
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