FR1410626A - Appareil pour prélever un échantillon sur un écoulement de lait - Google Patents

Description

Appareil pour prélever un échantillon sur un écoulement de lait.' La présente invention a trait à un appareil pour prélever un .échantillon sur un écoulement de lait, par exemple du lait coulant dans les tuyaux ou les tubes d'une installation de .traite sous vide.

Plus spécialement, l'invention concerne un appa reil du type dans lequel un échantillon. ;est détourné du lait coulant dans un conduit sous l'influence d'une pression hydrodynamique crée dans ledit con duit par l'installation d'une zone rétrécie à travers laquelle on fait s'écouler le lait.

Les appareils de ce .type qu'on.connaît souffrent de divers inconvénients qui les rendent moins con venables pour l'obtention .d'une détermination quan titative exacte .d'un écoulement de lait dans les conditions régnant, en maints cas, à l'endroit où cette détermination est .désirée, par exemple .dans les tuyaux ou autres conduits d'installations de traite sous vide où le fait contient principalement de-, quantités considérables de mousse ou d'air mé langé, et, où, en outre, la viscosité du lait peut varier dans des limites assez larges :en un temps @relative- ment court, par exemple durant la traite d'une vache.

En outre, dans de telles installations éga lement la vitesse d'écoulement peut varier dans de larges limites et les conditions d@écouiement en gé néral .peuvent être assez irrégulières.

Un objet de l'invention est de trouver un appa reil du type mentionné qui convienne particuliè rement pour prélever des échantillons de l'écoule ment de lait dans une installation de traite sous vide sur une période désirée, par exemple au cours -de la traite d'une vache.

Un .autre objet de l'invention est de :trouver un appareil d'échantiflonnage -de lait .qui soit très peu affecté par l'air se rencontrant .dans le lait à échan tillonner.

Un autre objet :de l'invention est de trouver un appareil d'échantillonnage -de lait grâce auquel des échantillons, exactement représentatifs en ce qui concerne tant la quantité que la qualité, peuvent être pré@'.evés sur l'écoule-ment de lait, dans un tuyau ou autre conduit, d'une .manière simple et sûre.

Un autre objet encore de l'invention est de fowr- nir un appareil d'échantillonnage de lait .dans lequel l'influence de la viscosité du lait sur la quantité de lait ,recueillie pour former un échantillon a été pra tiquement supprimée.

Un autre objet encore de l'invention est de four nïr un appareil d'échantillonnage -de lait qui per- mettt le prélèvement d'un échantillon. qui soit, avec un haut -degré d'exactitude, proportionnel à l'écou- lement de lait .d'où on le tire, même si le lait se trouve mélangé avec de l'air .et si le débit varie dans de larges limites.

Un autre objet encore de l'invention est .de four nir un :appareil d'échantillonnage de lait du type mentionné qui soit facilement -réglable pour obtenir un rapport exact quantité d'échantillonnage/quan- tit6 d'écoulement principal dans n'importe quelles conditions.

Un autre objet encore .de l'invention est -de four nir un appareil d'échantillonnage -de lait :au moyen duquel des échantillons puissent être prélevés en succession rapide avec un minimum d'opérations intermédiaires ou de temps d'attente.

Un autre objet encore de l'invention est de four nir -un appareil d'échantillonnage de lait qui per mette un échantillonnage précis sans pratiquement entraver l'écoulement de lait sur lequel les échantil- ions doivent être prélevés.

Avec ces objets en vue, conformément à un aspect de l'invention, l'appareil pour prélever un échantillon sur un écoulement de lait comprend un conduit principal vertical pouvant être relié à l'une de ses extrémités, à unie source -de lait, à échantil- lonner et ayant, à son autre extrémité, une ouver ture -de sortie .rétrécie, des moyens délimitant une voie d'évacuation pour le lait s'écoulant de ladite ouverture de sortie rétrécie, un compartiment de réception de l'échantillon isolé de ladite voie d'évacuation :tout ,en étant ien communication .d'éga lisation de pression avec la zone située directement à l'extérieur de ladite ouverture de sortie rétrécie, et un conduit d'échantillonnage branché sur ledit conduit principal et débouchant dans ledit compar timent de réception d'échantillon, à peu près au niveau de ladite ouv erture de sortie rétrécie.

.D'autres objets et caractéristiques de l'invention ressortiront pour les spécialistes de la description détaillée qui suit, en référence au dessin joint qui montre, schématiquement, unie .coupe verticale à tra vers une forme d'appareil d'échantillonniage .de lait conformément à l'invention.

Dans ce dessin, 1 est un tube apte à être rac cordé à un conduit aboutissant à un suçoir d'une installation de traite sous vide, et 2 est un tuyau apte à être raccordé à un conduit principal de trans port .pour le lait. .Le tube 1 s'étend à travers le couvercle de fond 3 d'un logement d -et se ,termine à une certaine distance de la paroi supérieure 5 de ce logement par une .ouverture de sortie rétrécie 7.

L'extrémité supérieure du tube 1 ,est entourée, à une certaine distance dudit tube, par un écran 8 qui est fixé à la face interne de la paroi supérieure 5 du logement. Une vis de ,réglage 9 est vissée dans un alésage de cette paroi supérieure 5 et -est cons- truite, à son extrémité inférieure avec un cône s'étendant dans l'ouverture rétrécie<I>7. Il</I> est un contre-écrou servant à bloquer la vis de réglage dans la position où elle a été fixée.

Juste au-dessous de l'ouverture rétrécie 7, la pa roi du tube 1 a un trou latéral 12 auquel .est rac cordée une extrémité d'un passage en dérivation 13 dont l'autre extrémité débouche, par un trou 14, dans un tuyau ouvert en haut<I>15,</I> s'étendant à tra vers le couvercle de fond 3.

Autour de l'extrémité saillant vers le bas de @ce tube<I>15,</I> le couvercle .de fond<I>3</I> porte une douille 16 .pour .recevoir l'extrémité supérieure d'un tube d'échantillonnage 17 qui est maintenu dans la posi tion montrée dans le dessin par des moyens élas tiques de verrouillage non représentés. Une bague d'étanchéité 18 est prévue entre la face inférieure du couvercle 3 et le bord supérieur du tube d'échan- tillonnage. Un organe .d'étanchéité 19 est égale ment prévu entre le couvercle de fond 3 est éga- ment prévu entre le couvercle de fond 3 et la paroi du logement 4.

Une des .extrémités du passage en .dérivation 13 est raccordée au tube 1 (qui, par la suite, sera appelé le conduit principal) à un niveau a au dessous de l'extrémité ouverte 7 de ce conduit prin cipal, et son autre extrémité est raccordée au tube <I>15</I> à un niveau<I>b</I> situé au-dessus de l'extrémité mentionnée en premier lieu dudit passage en déri vation. Pour -des raisons qui seront expliquées plus loin, b doit être de préférence légèrement moindre que a..

Pendant l'utilisation de l'appareil, .un mélange de lait et d'air est fourni au tube 1 par le suçoir auquel il :est relié et ce mélange sort par l'ouver- ture rétrécie 7 et descend au fond du logement d'où il est évacué par le tuyau 2. L'écran 8 em pêche le lait sortant de l'ouverture 7 de poursuivre son chemin jusqu'à l'extrémité supérieure du tube <I>15</I> et, de là, jusqu'au tube d'échantillonnage <I>17.</I> D'autre part, pendant l'écoulement du, mélange de lait et d'air par le conduit principal 1, une frac tion du débit est dérivée à travers le passage de dérivation<I>13</I> jusqu'au tube 15 et, de<B>là,</B> jusqu'au tube d'échantillonnage 17. Cette dérivation se pro- ,duit par suite des conditions d'écoulement dans l'appareil.

Le fonctionnement de l'appareil illustré sera très facilement compris en examinant d'abord ce qui arrive si un liquide de faible viscosité et non mé langé d'air est envoyé à travers l'appareil. En sup posant que des conditions .d'écoulement laminaire règnent dans le @con.duit principal 1, la différence de pression ïentre un point au niveau de l'ouverture 12 et un point situé dans la zone du trou 7 sera égale à la pression statique d'une colonne de ii. quide de hauteur a. plus une composante de pression dynamique -qui est proportionnelle à la différence entre le carré de la vitesse dans l'ouverture 7 et le carré de la vitesse au niveau du trou 12 et donc proportionnelle .au carré de 'la vitesse dans le con duit principal. Du fait que l'ouverture 7 est en com munication libre d'égalisation de pression avec le tube<I>15</I> par l'intérieur du logement 4, la même pression que dans le tube 15 et donc dans la zone du trou 14 règne dans l'ouverture 7. Par consé quent la différence de pression susmentionnée rê- gne également entre les extrémités du passage de dérivation 13. A l'extrémité de gauche du passage de dérivation, juste à l'extérieur de l'ouverture <I>12,</I> la pression ,est égale à la pression .dans le tube<I>15,</I> moins la pression statique d'une colonne de liquide de hauteur b. Si a est égal à b, la différence de pression régnant en travers de l'ouverture 12 est par -conséquent proportionnelle au carré de la vi tesse d'écoulement dans le conduit principal. C'est la -différence de pression poussant le liquide par l'ouverture 12.

Conformément à la loi de Torrioeili. la quantité de liquide s'écoulant par un .trou étroit par unité de temps est proportionnelle à la racine carrée de la .différence dépression en travers du trou.

La quantité de liquide s'écoulant par le trou <I>12</I> par seconde est par conséquent propartionnelie à la vitesse d'écoulement du liquide dans le conduit principal 1 et -donc proportionnelle à la quantité totale de liquide s'écoulant par le conduit principal par seconde. On .comprendra. par conséquent, que la quantité de liquide recueillie dans le tube d'échantillonnage<I>13,</I> à la fin du test, est proportion nelle à la quantité totale de liquide qui est passée à travers le conduit principal 1, quelles que soient les variations de la vitesse du liquide dans le con duit principal 1. si bien que l'appareil constitue un compteur de quantité.

Les lois .de l'hy drodyn:amisme mentionnées sont applicables aussi longtemps que l'écoulement es! laminaire et sans frottement. Ces conditions sont remplies avec une bonne :approximation parce qu'il y a une transition uniforme de la section transver sale interne du conduit principal 1 à l'ouver ture rétrécie 7 et parce que la longueur des ouver tures 7 et 12 n'excède pas les .diamètres .des surfaces de passage de ces ouvertures.

Comme mentionné ci-dessus, la pression statique n'apportera aucune contribution à la quantité d'échantillonnage dérivée si les différences de ni veau<I>a</I> ,et<I>b</I> sont égales. Toutefois, considérant main tenant les :conditions pratiques de fonctionnement dans lesquelles le lait à échantillonner renferme de la mousse ou. -de l'air mélangé, le trou 12 et le passage de dérivation<I>13</I> offriront à l'écoulement du liquide une résistance légèrement plus grande que dans<I>le</I> cas où il n'y aurait .pas de mousse dans le liquide. La tension superficielle du liquide tend éga lement à entraver l'écoulement. Pour .réduire l'effet de la tension superficielle, la face interne du tube 15 est construite absolument lisse dans la zone de l'ouverture du passage de dérivation 13, mais mal gré cela la tension superficielle !est capable de réa liser une petite réduction de la quantité d'échantil lonnage s'écoulant par ledit passage 13 par rapport à la valeur théorique. Pour compenser l'influence de la mousse .dans l'échantillon et .de la :tension su perficielle du liquide, facteur qui tous deux provo queront dans la quantité d'échantillonnage des ré ductions qui sont pratiquement constantes et indé pendantes -de la vitesse d'écoulement du lait, la différence de niveau b est rendue légèrement moin dre que la. différence de niveau a, de sorte qu'on obtient un facteur de proportionnalité relativement constant entre la quantité totale de liquide s'écou lant par le conduit principal et la quantité d'échan tillonnage s'écoulant par le conduit de dérivation, même à des vitesses relativement faibles. L'expli cation est qu'en choisissant b légèrement moindre que a, une pression statique, à savoir une pression proportionnelle à la différence entre<I>a</I> -et<I>b,</I> fera effective dans le sens d'écoulement du liquide dé rivé -en plus de la .différence susmentionnée de pression :proportionnelle au carré de la vitesse dans le conduit principal. Il faut toutefois observer que la différence entre a et b est très petite .dans la pra tique, si bien qu'on peut .dire que l'ouverture 14 est située à peu près au niveau de l'ouverture 7.

Il a été expliqué ci-dessus comment on obtient une proportionnalité quand on considère -un liquide de faible viscosité et ne renfermant pas d'air mé. langé. Dans la pratique, toutefois, des quantités con- sidérah'les d'air se trouveront -dans le lait mais, étant donné la disposition verticale du conduit principal 1, le mélange de lait et d'air s'écoulant vers le haut par ledit conduit sera séparé, si bien que le lait passera par le conduit principal 1 sous forme de masses cohérentes ou bouchons" séparés par de l'air. 0,r, le trou 12 est placé si pro de l'ouver ture de sortie 7 que lorsqu'un bouchon de lait passe par cette ouverture de sortie la pression dyna mique ainsi produite poussera une quantité propor tionnelle par le passage de dérivation<I>13.</I> Quand une quantité d'air vient après le lait, une .différence de pression dynamique sera produite !pareillement dans l'air par l'ouverture de sortie rétrécie, de sorte qu'urne quantité d'air sera ,poussée à travers le pas sage de dérivation 13 mais cela n'apporte aucune contribution à l'échantillon de lait. Si d'autre part la différence de niveau entre l'ouverture rétrécie 7 et l'ouverture 12 du passage de dérivation étant relativement grande, il pourrait se produire que du lait soit présent dans la zone de l'ouverture 12 pendant que de l'air s'écoulerait par l'ouverture de sortie 7, .ce qui dérangerait la proportionnalité. De même, si le conduit principal 1 était disposé hori- zon.taiement. l'air aurait @tendance à s'amasser au sommet et le lait en bas de la section transversale du conduit, si bien qu'il serait impossible d'obtenir un degré quelconque de simultanéité .approximative pour la présence de liquide dans les .deux ouvertures.

Il faut noter, toutefois, que le trou 12 ne ,doit pas être :prévu tellement près de la plus petite sec tion transversale de l'ouverture de sortie rétrécie 7 que les conditions non uniformes d'écoulement dans et autour de la plus petite section transver sale de cette ouverture de sortie rétrécie puisent donner naissance à des erreurs dans l'échantillon nage.

La viscosité du lait dépend du pourcentage de graisse. du lait gras étant plus visqueux que du lait maigre. Toutefois, l'influence de la viscosité peut être compensée en choisissant convenablement les sections relatives de l'ouverture de sortie 7 et du trou latéral<I>12.</I> Si la section du trou latéral<I>12</I> est trop petite par rapport à celle de l'ouverture de sor tie 7, la quantité de l'échantillon sera trop petite, quand la viscosité du lait est forte, et trop grande, quand la viscosité du lait est faible.

Quand la viscosité du lait augmentera, la pres sion, dans le lait, dans la zone de l'ouverture <I>12,</I> augmentera également -en raison de la résistance accrue à l'ouverture rétrécie. La résistance à l'écou lement .de l'échantillon par l'.ouvertu.re 12 augmen tera également avec l'accroissement de la viscosité. Dans l'exemple illustré, le rapport de la section de l'ouverture de sortie rétrécie à celle .d@e l'ouverture <I>12</I> est d'environ .10, ce qui fait que les .deux fac teurs mentionnés s'équilibrent, de sorte que la quantité ,d'échantillonnage devient indépendante de la viscosité.

Il a été mentionné précédemment que la pression dans le conduit principal 1, est quand on ne tient pas compte de la .pression statique, proportionnelle au carré de la vitesse du liquide. En outre, la valeur de la pression - ou en d'autres termes le facteur de proportionnalité - .dépend également .de la section de l'ouverture de sortie rétrécie con formément aux lois de l'hydrodynamique. En vue d'obtenir la meilleure proportionnalité possible entre la quantité d'échantillonnage et la quantité du liquide s@écoulant à travers le @c.onduit principal <I>1, à</I> ries vitesses faibles, la section de l'ouverture de sortie rétrécie 7 devrait être aussi petite que possible. Toutefois, cette section ne doit pas être petite au point que l'appareil ,réduise la vitesse de traite en offrant une trop forte .rési,tance au passage du lait. Dans la .pratique cela veut dire que le dia mètre de l'ouverture de sortie rétrécie 7 ne .doit pas être trop inférieur au. diamètre intérieur du conduit ,principal. Pour maintenir le rapport de sections mentionné plus haut, on s'aperçoit .que le trou 12 doit être ,très petit comme un trou .d'un si petit dia mètre ne peut être alésé qu'à une tolérance d'en viron 5 rjc, on comprendra qu'il y aura une varia tion .d'un appareil à l'autre en ce qui concerne la proportion entre l'écoulement dérivé et l'écoulement principal. Toutefois, au moyen :de la vis de réglage 9 la section de l'ouverture de sortie .rétrécie 7 peut être réglée de manière à obtenir le rapport correct entre cette section et celle du trou .12 de manière à ce que tous les appareils aient le même facteur de proportionnalité.

Dans l'emploi de l'appareil, lorsque la traite d'une vache :est terminée, le verre d'échantillonnage<I>17</I> est retiré et un nouveau verre :est introduit dans la douille 16 avant de commencer la traite de la vache suivante. Il n'est donc pas nécessaire d'at- tend.re que la .mousse pouvant s'être formée dans le verre d'.échantillonnage tombe avant de commen cer la traite .de la vache suivante. Le verre d'échan tillonnage est muni d'une échelle graduée qui est étalonnée conformément au facteur de proportion nalité de l'appareil, si bien que la quantité de liquide qui est passée à travers l'appareil peut être lue directement sur ladite échelle.

Claims (1)

1. RÉSUMÉ 1 Appareil pour prélever un échantillon sur un écoulement de lait, .comprenant un conduit prin- cipal vertical pouvant être raccordé, à l'une de ses extrémités, à -une source de lait à échantillonner et ayant une ouverture de sortie rétrécie à son autre extrémité, des moyens délimitant une voie d'évacua tion. pour le lait sortant de ladite ouverture de sortie ,rétrécie, un compartiment de réception d':échantil- lon isolé de ladite vol :d'évacuation tout en étant en .communication d'égalisation de pression avec la zone située juste à l'extérieur de ladite ouverture. de sortie rétrécie, et un conduit d'échantillonnage branché sur ledit conduit principal et débouchant dans ledit compartiment de réception :d'échantillon à peu: près au niveau de ladite ouverture de sortie rétrécie. 2 Appareil tel que spécifié en 1 , caractérisé, en outre, par les points suivants pris ensemble ou séparément a. Ledit conduit d'échantillonnage est branché sur ledit conduit principal à une distance de ladite ouverture de sortie rétrécie qui est du même ordre de grandeur que le diamètre dudit conduit prin cipal; b. Ledit conduit d'échantillonnage comporte une ouverture de passage à section transversale réduite par rapport à celle .du ,reste dudit conduit .d'échan- tillonna:ge; c. La proportion de la section transversale de ladite ouverture de sortie rétrécie avec celle de la dite ouverture de passage réduite est d'environ 40; d. Ledit conduit d'échantillonnage débouche dans ledit .compartiment .de réception d'échantillon à un niveau situé entre le niveau de ladite ouverture de sortie rétrécie et le niveau de ladite ouverture de passage réduite; e. Il :comprend, en: outre, un cône d'étranglement monté pour coopérer avec ladite ouverture de sortie rétrécie et axialement réglable .par rapport à celle- ci; f . I<B>l</B> comprend, en outre, un logement clos, ledit conduit .principal étant construit sous la forme d'un tube s'étendant vers le haut, .depuis le fond dudit logement, et ayant ladite ouverture .de sortie rétré cie à son .extrémité supérieure, un écran entourant l'extrémité supérieure dudit tube, des moyens pour évacuer le lait du fond dudit logement, ledit com partiment .de réception d'échantillon étant en com- munication ouverte à son sommet, avec l'intérieur dudit logement.