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L'invention concerne un dispositif pour le dosage de liquides, sans organes d'arrêt et sans passages rendus étanches dans la partie touchée par les liquides.
Il est connu de doaer des liquides au moyen de pom- pes doseuses, de diaphragmes ou de rotamètres, en combi- naison avec des valves ou avec des balances. On chauffe les appareils lorsque les liquides ont un pc,int de fusion élevé ou lorsqu'ils doivent être dosés à haute température et qu'il y a un risque de voir se déposer des matières soli- des sous l'action du refroidissement. De hautes températu- res sont cependant désavantageuses dans ces appareils. C'est ainsi par exemple que les garnitures d'étanchéité sont faci- lement inefficaces aux températures relativement élevées, et d'autre part, la précision du dosage, dans le cas par exemple de diaphragmes, de rotamètres ou de valves, est fortement diminuée pour peu que se produisent de faibles dépôts ou incrustations.
Des difficultés du même genre apparaissent aussi à des températures plus basses, lorsqu'il faut doser des li- quides à bas point d'ébullition ou contenant des solides, par exemple des trempes fortement refroidies.
La précision du dosage des appareils connus est donc d'autant plus petite que la température et la pression sont plus hautes et plus basses et que la composition de la substance à doser est moins homogène.
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Un autre inconvénient des dispositifs de dosage connus jusqu'à ce jour est la nécessité d'utiliser pour des liquides agressifs, en particulier pour les matériels servant à les déplacer, pour les organes d'arrêt et pour les garnitures d'étanchéité, des matériaux de grande va- leur et souvent difficiles à travailler.
Le but de l'invention était de mettre au point un dispositif pour le dosage de liquides dans lequel il n'y eut, dans la partie avec laquelle le liquide vient en con- tact, ni organes d'arrêt ni passages rendus étanches, en sorte que les difficultés et les troubles de fonctionne- ment précités ne puissent naître. Il fallait aussi pouvoir doser de manière fiable des liquides chargés de matières solides.
Ce but est atteint, suivant l'invention, à l'aide d'un dispositif comprenant un réservoir, un récipient de mesure en forme d'U avec une branche de grande section et une branche de faible section, une liaison par tube entre le réservoir et la branche de grande section du récipient de mesure, un tube d'amenée à l'espace réservé au gaz dans le réservoir, avec un robinet de manoeuvre à trois voies pour le raccordement à deux conduites de gaz à pressions différentes, un tube d'amenée à l'espace réservé au gaz dans la branche de grande section du récipient de mesure, avec un robinet de manoeuvre à trois voies pour l'amenée du gaz se trouvant sous pression inférieure et pour la dé- tente du gaz de cet espace,
ainsi qu'un dispositif de com- - mutation relié aux robinets de manoeuvre pour actionner ces robinets et pour assurer ainsi le déroulement des diffé-
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rentes phases du processus de dosage.
Le dessin représente sous forme schématique le dis- positif suivant l'invention. Un récipient fermé 3 est rempli partiellement du liquide à doser, par une tubulure 17 pourvue d'un robinet 18. Au-dessus du récipient 3 est dis- posé un robinet de manoeuvre 1 à trois voies. Après ouver- ture du robinet 1, du gaz inerte, par exemple de l'air ou de l'azote, s'écoule dans le récipient 3 par une conduite 5 et une tubulure 4. Le gaz inerte est sous la pression P1 dans la conduite 5. La même pression P1 s'établit donc dans l'espace réservé au gaz, dans le récipient 3.
Le liquide 7 dans le récipient 3 est pressé vers le haut dans le tube de montée 8 sous la pression p, qui le charge et s'écoule alors dans un récipient de mesure 9 comprenant une branche de grande section 10 et une branche de faible section 11 reliée à celle-ci. La partie supérieure de la branche 10 est reliée par un tronçon de tube 12 à un robinet de =anoeu- vre 2 à trois voies. Le robinet 2 est relié à l'atmosphère par un tronçon de tube 13 (pression d'une atmosphère abso- lue), et par l'intermédiaire d'un tube 14, à un tube 15 rempli de gaz inerte qui se trouve sous une pression P2.
Si l'on ouvre le robinet 2 vers l'extérieur, c'est-à-dire si l'on établit la communication entre les tronçons de tubes 12 et 13, le volume de gaz enfermé dans la branche 10 peut s'échapper dans l'atmosphère à rencontre de la pression Po, d'une atmosphère absolue,qu'elle lui oppose. Dans le temps de remplissage t1, le récipient de mesure 9 est rempli jus- qu'au niveau B, Le niveau E se trouve au-dessus du niveau de remplissage ? désiré.
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A la fin du temps de remplissage t1, on détend le gaz contenu dans le récipient 3, par l'intermédiaire du ro- binet 1 placé en direction 4-16, à la pression inférieure p2 qui règne dans les conduits 14, 15 et 16. La pressiar P2 ne suffit pas pour refouler le liquide du récipient 3 dans le tube de montée 8, de la différence de hauteur h,, jus- qu'au niveau ? ; c'est pourquoi, dans l'intervalle de temps d'établissement t2, le liquide en excès au-dessus de 7 revient de la branche 10 dans le tube de montée 8 et de la, retourne dans le récipient 3 jusqu'à ce que soit atteint le niveau F.
Pendant ce temps t2, la branche 10 reste ouverte sur l'extérieur par l'intermédiaire du robinet 2 (en 12-13), si bien que rien ne s'oppose à l'établissement dans les deux branches 10 et 11 du niveau de remplissage F.
Lorsque le temps d'établissement t2 s'est écoulé, on ouvre le robinet 2 dans la direction 14-12 pendant le temps t3. De ce fait, le liquide contenu en 10 est expulsé du récipient de mesure 9 par la branche de faible section 11, sous l'action de la pression p2. La hauteur de déplacement maximale à vaincre, h2, est ici plus petite que h1.
Lorsque le temps t3 s'est écoulé,.le remplissage répété du récipient de mesure 9 amorce un nouveau cycle.
L'ouverture et la fermeture des robinets de manoeuvre 1 et 2,qui sont par exemple des soupapes magnétiques, sont commandées par une minuterie d'après le schéma suivant.
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L'autre direction des robinets de manoeuvre à trois voies est toujours fermée. La vitesse de dosage est déter- minée par le volume de remplissage du récipient de mesure 9 et par la durée totale tz = t1 + t2 + t3 d'une manoeuvre.
Le temps de remplissage t1 et le temps d'établissement t2 sont en général petits par rapport au temps de vidange t3 pendant lequel le liquide dosé est chassé du récipient de mesure 9 en passant par la partie 11. La vitesse de dosage; pour un volume de remplissage donné du récipient de mesure 9, est fixée dans une large mesure par la durée du temps de vidange t3.
La précision du réglage du volume de liquide à doser est déterminée par la reproductibilité du volume de remplis-
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sage et du temps tz. Comme le temps tz peut être prescrit de façon exactement reproductible par le dispositif de commutation, c'est avant tout le volume de remplissage qui est déterminant. Pour obtenir une précision de dosage assez grande, il faut choisir le temps d'établissement t2 de telle sorte que le liquide en excès puisse s'écouler complètement du récipient de mesure 9 par 8. Pour augmenter la précision, le récipient de mesure 9 peut,à hauteur du niveau de remplissage F, être rétréci jusqu'à avoir la section de la branche de faible section.
La branche 11 du récipient de mesure 9 doit avoir une section aussi faible que possible afin que le liquide puisse être chassé complètement du récipient de mesure 9.
S'il y a risque d'obstruction de la branche 11 par des liquides chargés de matières solides, il faut veiller à donner à la branche 11 une section suffisante et il faut consentir une certaine perte de précision du dosage.
Si l'on doit procéder au dosage dans un récipient en rencontrant non la pression atmosphérique (po 1 atmosphère absolue) mais une pression po qui s'en écarte, on raccorde le tronçon de tube 13 du robinet 2 au réservoir. Les pres- sions p1 et p2 doivent alors être supérieures à la pres- sion po dans le réservoir.
Le dispositif de dosage suivant l'invention est de construction simple et claire et présente plusieurs avanta- ges.Si la pression po dans le réservoir s'écarte de la pression atmosphérique, on peut réaliser tout le dispositif pour qu'il résiste à la pression. Suivant la température de la substance à doser, on peut chauffer ou refroidir l'appa-
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reil, pour l'adapter à la pression de vapeur ou au point de fusion de la substance à doser.
S'il se dépose cependant des matières solides dans le récipient de mesure 9, elles n'influent sur la précision' du dosage que dans la mesure où elles diminuent le volume de remplissage en 9 et ne conduisent pas à des troublee trop importants ou à la perte du dispositif de dosage. La pré- cision du dosage dépend ainsi largement de la température, de la pression et de l'hétérogénéité du liquide à doser.
Si l'on dose des liquides sensibles à l'air ou à l'humidité, on évite une détérioration du liquide lorsqu'on amène un gaz inerte ou sec par les robinets 1 et 2. On peut nettoyer facilement le dispositif, par exemple en le rin- çant avec du liquide de lavage et en y insufflant ensuite de l'air pour le séchage.
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The invention relates to a device for dosing liquids, without shut-off members and without sealed passages in the part affected by the liquids.
It is known to dose liquids by means of metering pumps, diaphragms or rotameters, in combination with valves or with scales. The devices are heated when liquids have a high melting pc, int or when they must be dosed at high temperature and there is a risk of solid matter being deposited under the action of cooling. High temperatures are, however, disadvantageous in these devices. Thus, for example, the seals are easily ineffective at relatively high temperatures, and on the other hand, the accuracy of the metering, in the case for example of diaphragms, rotameters or valves, is greatly reduced. as long as there are weak deposits or encrustations.
Similar difficulties also arise at lower temperatures, when it is necessary to dose liquids which have a low boiling point or which contain solids, for example strongly cooled quenches.
The metering precision of known devices is therefore all the smaller as the temperature and pressure are higher and lower and the less homogeneous the composition of the substance to be assayed.
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Another drawback of the metering devices known to date is the need to use for aggressive liquids, in particular for the equipment used to move them, for the stop members and for the seals, materials of great value and often difficult to work with.
The aim of the invention was to develop a device for the metering of liquids in which there was, in the part with which the liquid comes into contact, neither stop members nor sealed passages, in so that the aforementioned operating difficulties and disturbances cannot arise. It was also necessary to be able to reliably dose liquids loaded with solids.
This object is achieved, according to the invention, using a device comprising a reservoir, a U-shaped measuring vessel with a branch of large section and a branch of small section, a tube connection between the reservoir and the branch of large section of the measuring vessel, a supply pipe to the space reserved for gas in the reservoir, with a three-way control valve for connection to two gas pipes at different pressures, a pipe supply to the space reserved for gas in the branch of large section of the measuring vessel, with a three-way maneuvering valve for supplying the gas under lower pressure and for releasing the gas from this space,
as well as a switching device connected to the operating valves to actuate these valves and thus ensure the progress of the various
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annuities phases of the dosing process.
The drawing shows in schematic form the device according to the invention. A closed container 3 is partially filled with the liquid to be dosed, by a pipe 17 provided with a valve 18. Above the container 3 is arranged a three-way operating valve 1. After opening the valve 1, inert gas, for example air or nitrogen, flows into the receptacle 3 through a pipe 5 and a pipe 4. The inert gas is under pressure P1 in the. pipe 5. The same pressure P1 is therefore established in the space reserved for the gas, in the receptacle 3.
The liquid 7 in the container 3 is pressed upwards in the riser tube 8 under the pressure p, which charges it and then flows into a measuring container 9 comprising a branch of large section 10 and a branch of small section 11 connected to it. The upper part of the branch 10 is connected by a section of tube 12 to a three-way valve 2. The valve 2 is connected to the atmosphere by a section of tube 13 (pressure of an absolute atmosphere), and by means of a tube 14, to a tube 15 filled with inert gas which is located under a pressure P2.
If the valve 2 is opened to the outside, that is to say if the communication between the tube sections 12 and 13 is established, the volume of gas locked in the branch 10 can escape into the atmosphere against the pressure Po, of an absolute atmosphere, which it opposes. In the filling time t1, the measuring vessel 9 is filled to level B, Is level E above the filling level? longed for.
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At the end of the filling time t1, the gas contained in the container 3 is expanded by means of the valve 1 placed in direction 4-16, to the lower pressure p2 which prevails in the conduits 14, 15 and 16. The pressure P2 is not sufficient to deliver the liquid from the receptacle 3 into the riser tube 8, by the height difference h ,, up to the level? ; therefore, in the settling time t2, the excess liquid above 7 returns from branch 10 to riser tube 8 and from the, returns to container 3 until has reached level F.
During this time t2, the branch 10 remains open to the outside via the valve 2 (at 12-13), so that nothing is opposed to the establishment in the two branches 10 and 11 of the level of filling F.
When the settling time t2 has elapsed, the valve 2 is opened in the direction 14-12 for the time t3. As a result, the liquid contained in 10 is expelled from the measuring container 9 by the branch of small section 11, under the action of the pressure p2. The maximum displacement height to be overcome, h2, is here less than h1.
When the time t3 has elapsed, the repeated filling of the measuring vessel 9 initiates a new cycle.
The opening and closing of the operating valves 1 and 2, which are for example magnetic valves, are controlled by a timer according to the following diagram.
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The other direction of the three-way maneuvering valves is always closed. The dosing speed is determined by the filling volume of the measuring vessel 9 and by the total duration tz = t1 + t2 + t3 of an operation.
The filling time t1 and the settling time t2 are in general small compared to the emptying time t3 during which the metered liquid is expelled from the measuring vessel 9 through part 11. The metering speed; for a given filling volume of the measuring container 9, is fixed to a large extent by the duration of the emptying time t3.
The accuracy of the adjustment of the volume of liquid to be dosed is determined by the reproducibility of the filling volume.
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wise and time tz. As the time tz can be prescribed in an exactly reproducible manner by the switching device, it is above all the filling volume that is decisive. To obtain a sufficiently high dosing precision, the settling time t2 must be chosen so that the excess liquid can completely drain from the measuring vessel 9 by 8. To increase the accuracy, the measuring vessel 9 can , at the level of the filling level F, be narrowed until the section of the branch is small.
The branch 11 of the measuring vessel 9 should have as small a cross section as possible so that the liquid can be completely expelled from the measuring vessel 9.
If there is a risk of the branch 11 being blocked by liquids loaded with solids, care must be taken to give the branch 11 a sufficient section and a certain loss of metering precision must be allowed.
If the dosage is to be carried out in a container while not meeting atmospheric pressure (po 1 absolute atmosphere) but a pressure po which deviates therefrom, the section of tube 13 of tap 2 is connected to the reservoir. The pressures p1 and p2 must then be greater than the pressure po in the tank.
The metering device according to the invention is of simple and clear construction and has several advantages. If the pressure po in the tank deviates from atmospheric pressure, the entire device can be made to resist the pressure. . Depending on the temperature of the substance to be dosed, the device can be heated or cooled.
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reil, to adapt it to the vapor pressure or the melting point of the substance to be determined.
If, however, solids do settle in the measuring vessel 9, they only affect the accuracy of the metering insofar as they reduce the filling volume at 9 and do not lead to excessive cloudiness or damage. loss of the dosing device. The accuracy of the dosage thus largely depends on the temperature, the pressure and the heterogeneity of the liquid to be dosed.
If liquids sensitive to air or humidity are dosed, deterioration of the liquid is avoided by supplying an inert or dry gas through taps 1 and 2. The device can be easily cleaned, for example by rinsing it with washing liquid and then blowing air into it for drying.