Pompe péristaltique
La présente invention a pour objet une pompe péristaltique, qui est avantageusement utilisée dans des appareils d'analyse à courant circulant.
Dans de tels appareils, un courant d'échantillon liquide qui peut être un courant de surveillance continu, ou un courant d'échantillons liquides successifs, est mélangé continuellement dans une proportion déterminée avec des réactifs, ou traité autrement pour fournir une couleur de réaction, dont la densité optique à une longueur d'onde particulière est sensible à la concentration d'un constituant auquel on s'intéresse dans l'échantillon original. Habituellement, le courant d'échantillon plus réactif est divisé en segments successifs, chaque segment successif d'échantillon plus réactif étant séparé du segment précédent par un segment gazeux. Chaque segment d'échantillon plus réactif est ensuite mélangé à mesure qu'il circule dans le courant.
Les courants d'échantillon et de réactif sont fournis dans une proportion déterminée à une jonction par l'intermédiaire d'une pompe péristaltique à dosage. Dans une telle pompe, plusieurs tubes compressibles sont disposés l'un à côté de l'autre, et sont tous simultanément, et chacun progressivement, obturés par une série de rouleaux, pour faire avancer des liquides dans ces tubes. La proportion du débit volumétrique de ces liquides est déterminée par les surfaces intérieures relatives en coupe transversale des tubes respectifs.
On sait que les proportions du débit volumétrique dans les tubes ne demeurent pas constantes pendant le temps que la pompe fonctionne. Quand le rouleau menant obture complètement les tubes, les proportions sont constantes. Toutefois, quand le rouleau menant s'élève en s'écartant des tubes, les proportions changent, si les tubes ont des diamètres intérieurs différents. Cette modification passagère dans les proportions entre l'échantillon et les réactifs peut affecter la précision du système d'anaylse, laquelle précision est basée sur des proportions constantes.
La solution à ce problème consiste à fournir une pompe péristaltique ayant plusieurs rouleaux et plusieurs tubes de pompe, un tube pour faire avancer l'échantillon, un ou plusieurs tubes pour faire avancer respectivement un ou plusieurs réactifs, et un tube pour faire avancer un fluide différent et immiscible avec, tel qu'un gaz, les sorties des tubes étant reliées par un organe de jonction, et un moyen pour admettre un volume de gaz venant de son tube vers l'organe de jonction en synchronisme avec le retrait et le dégagement de chaque rouleau de la totalité desdits tubes. Le segment gazeux uniformément périodique sert à fournir des segments liquides identiques d'échantillon plus réactifs.
Bien que ces segments liquides puissent ne pas être initialement de proportion uniforme sur toute leur longueur, un mélange est prévu par la suite pour homogénéiser chacun de ces segments liquides. I1 en résulte des segments liquides successifs, ayant chacun des proportions uniformes sur toutes leurs longueurs respectives, et chacun de ces segments est identique aux autres dans ces proportions.
La pompe péristaltique selon l'invention comprend un plateau et plusieurs rouleaux, chaque rouleau pouvant être actionné successivement pour mettre simultanément les tubes en contact avec le plateau, pour obturer progressivement les tubes contre le plateau suivant leurs longueurs, en provoquant ainsi une action de pompage, et pour libérer les tubes, cette pompe étant caractérisée par un ensemble supplémentaire pour obturer normalement un au moins des tubes de pompe en aval du plateau et des rouleaux, et pour libérer périodiquement le tube de pompe, normalement obturé, au moins une fois entre deux phases de libération du tube de rouleaux successifs.
Une forme d'exécution de la pompe, objet de l'invention, sera décrite, à titre d'exemple, en se référant au dessin ci-joint, dans lequel:
La fig. 1 est une vue de dessus en plan de la pompe,
la fig. 2 est une vue en coupe selon la ligne 2-2 de la fig. 1, et
la fig. 3 est une vue en perspective partielle des clapets du tube d'alimentation en gaz.
Au dessin, la pompe comprend un carter 10, dans lequel sont fixées deux plaques de support 12, auxquelles on a fixé un moteur 14 ayant un arbre de sortie 16.
Un ventilateur à ailettes 18 est fixé à une extrémité de l'arbre 16, et une roue dentée d'entraînement 20 est fixée à l'autre extrémité.
Deux parois latérales intérieures 30 sont fixées à l'intérieur du carter et un arbre transversal 52 tourillonne entre ces parois latérales intérieures et les traverse.
A l'extérieur d'une paroi latérale, une roue dentée 34 est fixée à l'arbre 32 et engrène avec la roue d'entraînement 20. A l'intérieur des parois latérales, deux roues à chaîne 36 sont fixées à l'arbre 32. Chaque chaîne 36 engrène avec une chaîne sans fin 38. Plusieurs rouleaux 40 tourillonnent avec et entre les deux chaînes et, lors de la course supérieure des chaînes, passent sur deux plaques-guides 42. Les plaques-guides sont fixées à une barre transversale 44, laquelle est fixée entre les parois latérales 30.
Un couvercle 50 a deux parois latérales 52, chacune desquelles a un crochet 54 adapté sous un goujon horizontal 56 et pivotant autour. Chaque goujon 56 est fixé à un support vertical 58, lequel est fixé à la partie supérieure du carter 10. Un plateau 59 élastique à plusieurs pièces est monté à l'intérieur du couvercle, et comporte une partie supérieure 60 qui est fixée aux parois latérales 52 et entre elles, et une partie inférieure 62. Ces deux parties présentent plusieurs cavités 64 qui s'opposent mutuellement dans lesquelles sont disposés plusieurs ressorts de compression 66. La partie inférieure et la partie supérieure sont fixées mutuellement l'une à l'autre par plusieurs vis 68. Dans la partie supérieure du carter 10, on a ménagé une ouverture 70 que traverse le plateau.
Une paire de blocs de positionnement de tube de pompe 72 rainurés sont montés de façon à pouvoir être libérés à la partie supérieure du carter voisin de l'ouverture et plusieurs tubes de pompe 74 peuvent être disposés entre les deux blocs sur l'ouverture l'un à côté de l'autre. Quand le couvercle est rabattu, à la position représentée sur la fig. 2, et verrouillé en place par un verrou 78, les tubes sont pressés vers le bas par la face inférieure de la partie inférieure 62 contre ceux des rouleaux 40 qui chevauchent sur les bords supérieurs des plaques-guides 42, et les tubes sont obturés par ces rouleaux. Quand les chaînes font avancer ces rouleaux, ils obturent progressivement ces tubes faisant avancer les fluides qui sont contenus dedans. A noter que deux rouleaux au moins sont toujours en position d'obturation avec les tubes.
Quand on cesse l'opération de pompage, par exemple pour remplacer des tubes de pompe, on dégage le verrou 78, et on fait pivoter le couvercle vers le haut autour des goujons 56, on retire ainsi le plateau des tubes de pompe et on les libère de la compression exercée par le rouleau.
On limite la circulation du gaz de segmentation provenant d'un ou plusieurs des tubes de pompe dans le conduit d'échantillon à des intervalles de durée égale qui se produisent régulièrement, périodiquement, entre les occurrences où les rouleaux 40 quittent les tubes de pompe. Ceci s'effectue en fermant l'extrémité aval des tubes de pompe qui font avancer le gaz, sauf quand un volume de gaz doit être introduit dans le conduit d'échantillon. Ces tubes de pompe qui font avancer le gaz sont normalement fermés par pincement, sauf lorsque le volume de gaz doit être libéré. Il est également souhaitable que ce pincement cesse quand on arrête l'opération de pompage.
A la fig. 3, un anneau à cames 80 est fixé de façon réglable à la roue 34. La came est munie de plusieurs fentes annulaires 82 dans lesquelles les vis de serrage 84 passent dans des trous taraudés de la roue 34. L'anneau à cames 80 porte plusieurs saillies 86 disposées régulièrement le long de sa face périphérique formant came 88. Suivant le rapport de denture des roues 20, 34, des roues à chaîne 36 et des chaînes 38, il y a une saillie 86 pour chaque rouleau 40.
Un ensemble de tube à gaz 100 est disposé sur la partie supérieure du carter principal 10. Cet ensemble 100 comprend un support en U 102 ayant deux pattes 104 dressées verticalement. Le support 102 est fixé au carter principal 10 au moyen de plusieurs vis 106. Un arbre 108 tourillonne entre ces pattes 104. Un support de tube à gaz 110 pivote sur l'arbre 108. Ce support comprend une partie plateau horizontal 112, ayant plusieurs doubles rangées de dents verticales 114, chacune desquelles ménage entre elles des rainures destinées à recevoir un tube. En avant de ces dents, le plateau a deux bras 116 qui se terminent par deux oreilles verticales 118. Un patin élastique 120 est fixé au plateau entre deux rangées de plusieurs dents.
En arrière, le plateau 112 a une partie en L inversé 122, dont le pied 124 repose et est soulevé par l'extrémité du crochet 54 du couvercle, quand la pompe est en position de pompage. Quand la pompe n'est pas dans la position de pompage, l'extrémité du crochet pivote à l'écart du bras de la partie 122 et le plateau pivote vers le bas, autour de l'arbre 108, jusqu'à ce qu'il soit arrêté par le carter 10. Une broche de pression 126 est fixée à l'arbre 108 qui comprend un axe de pression 128 qui a deux bras 130 dont les extrémités éloignées sont fixées à l'arbre 108. Un bras de commande 134 de l'axe de pression est fixé par une extrémité à une extrémité de l'arbre 108.
Ce bras porte un goujon 136 en son milieu auquel est fixée une extrémité d'un ressort de rappel 138. L'autre extrémité du ressort est fixée à un goujon 140 fixé à un support 142, lequel est monté au moyen de plusieurs vis 144 sur la paroi latérale 30.
Un poussoir de came 146 comprend une biellette cylindrique 148, un bras 150 s'étendant à partir d'une de ses extrémités et un bras 152 s'étendant à partir de son autre extrémité. Une biellette réglable 154 est fixée de façon réglable au bras 152 et comprend un bras 156 dans lequel on a ménagé des trous allongés, que traversent plusieurs vis 158 pour pénétrer dans des trous taraudés du bras 152, et un bras 160 qui a un galet de came 162. Un galet de came 164 tourillonne sur l'extrémité éloignée du bras 150. Un palier, non représenté, traverse la partie corps 148 et la jonction des bras 156 et 152, et une vis 166 traverse ce palier pour assurer un montage pivotant des ensembles 146 et 154 sur une plaque de support 168. La plaque 168 est fixée au carter principal par plusieurs vis 170.
Le galet 162 porte sur la surface périphérique 88 de la came 80, tandis que le galet 164 porte contre le bord inférieur du bras 134. L'angle compris entre ces deux galets par rapport à l'axe de rotation qui traverse la vis 166 peut être réglé au moyen des fentes et des vis 158.
Le ressort de rappel 138 maintient le bras 134 en contact avec le galet 164, tandis que le galet 162 est ainsi maintenu en contact avec le périphérie de la came 88.
Toutefois, la périphérie de la came 88 limite le pivotement vers le bas du bras 134, qui limite également le pivotement vers le bas de l'axe de pression 128, contre un tube de pompe, par exemple 74A, placé dans les rainures entre les dents 114, et entre l'axe 128 et le patin de pression élastique 120. Quand on soulève le couvercle 50, le crochet 54 libère la partie 124, le plateau 112 tombe vers le bas, avec le patin de pression élastique 120, pour libérer ces tubes du contact avec l'axe de pression 128. Ainsi, on évite la compression du tube de pompe 74A, pendant un intervalle de non-pompage, et on évite ainsi une déformation permanente de ces tubes qui pourrait être provoquée par cette compression.
On doit remarquer que le réglage précis fourni par les trous allongés du bras 156 et les vis 158 permettent un réglage précis de l'écartement normal de l'axe de pression 128 du patin élastique 120, pour fermer les tubes de pompe, quand le galet de came 162 est sur la partie concentrique de la périphérie 88 de l'anneau à came 80. Quand le galet de came 162 est sur une saillie 86, la broche 128 sort des tubes pour libérer un volume de gaz aval. Les fentes 82 et les vis 84, permettent un réglage précis de l'angle de phase entre la saillie de l'axe de pression 128 et la saillie de chaque patin de pompe 120 successif.