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Publication
_________________________________________________________________
Number FR2510749A1
Family ID 7973475
Probable Assignee Noviloire Sa
Publication Year 1983
Title
_________________________________________________________________
FR Title PROCEDE ET DISPOSITIF PERMETTANT DE PRELEVER UN LIQUIDE
STOCKE DANS UN RECIPIENT RESERVOIR ET D'EN DELIVRER UNE QUANTITE
DETERMINEE EN VUE DE SON UTILISATION ET INSTALLATION DE DOSAGE EQUIPEE
D'UN TEL DISPOSITIF
EN Title BATCH LIQ. METERING AND DISPENSING SYSTEM - EMPLOYS
MICROPROCESSOR TO COMPUTE FLOW FROM LIQ. VELOCITY IN CALIBRATED TUBE
Abstract
_________________________________________________________________
PROCEDE PERMETTANT LE PRELEVEMENT D'UN LIQUIDE STOCKE DANS UN
RECIPIENT RESERVOIR 2.
CE PROCEDE COMPORTE LA SUCCESSION DES ETAPES SUIVANTES:
-EXPULSION DU LIQUIDE 1 A VITESSE PRATIQUEMENT CONSTANTE A TRAVERS
D'UN CONDUIT CALIBRE HORIZONTAL 4;
-MESURE DE LA VITESSE DU FRONT DU PRODUIT 1 ENTRE DEUX POINTS ESPACES
8A-8B AU DEBUT DE LA PHASE D'EXPULSION;
-ECOULEMENT PENDANT UNE DUREE DETERMINEE EN FONCTION DU PRELEVEMENT A
EFFECTUER;
INJECTION D'AIR DANS UNE PARTIE MEDIANE DU TUBE 4 AFIN DE COUPER LA
VEINE DE LIQUIDE ET DE LA REFOULER DANS DEUX DIRECTIONS OPPOSEES, LE
LIQUIDE 1 EN EXCES DANS LE TUBE 4 ETANT RAMENE DANS LE RESERVOIR DE
STOCKAGE 2.
Method for precision dosing of batches of liq., applicable also to
very small quantities, features an automatic flushing of the dosing
tube at the end of each batch delivery. The principle of flow
measurement is the determn. of the velocity at which the meniscus of
the liq. travels along a calibrated tube, enabling flow rate to be
determined. Subsequently flow is allowed to continue for such a time
as is required to batch the required quantity. Used in medical and
chemical applications for the batch measurement of small samples.
Description
_________________________________________________________________
PROCEDE ET DISPOSITIF PERMETTANT DE PRELEVER UN LIQUIDE STOC
KE DANS UN RECIPIENT RESERVOIR ET D'EN DELIVRER UNE QUANTI
TE DETERMINEE EN VUE DE SON UTILISATION ET INSTALLATION DE
DOSAGE EQUIPEE D'UN TEL DISPOSITIF.
On sait que les operations de dosage comportent, d'une maniere
generale, le prelevement d'une quantite connue et predeterminee d'un
echantillon suivi de l'adjonction de un ou plusieurs reactifs
egalement liquides en quantite-predeterminee.
La precision du dosage est fonction de la precision de ces mesures de
volume.
Les operations de dosage sont frequentes dans le domaine de la chimie
(par exemple en biochimie, analyses medicales, hygiene ainsi que pour
certaines manipulations qui ne-cessitent un ajout constant de
reactifs, par exemple pour regler un pH, provoquer la neutralisation
d'un produit...).
Dans touts les cas, les mesures de volume doivent etre effectuees avec
une tres grande precision, precision difficile a atteindre lorsque les
quantites mises en jeu sont des micro-quantites, ce qui est frequent.
Pour realiser ces operations de prelevement, de nombreux procedes de
pompage du liquide ont ete envisages, mettant en jeu notamment des
pompes a piston qui cependant, presentent de nombreux inconvenients,
notamment par le fait qu'elles impliquent la presence d'organes
mecaniques en mouvement, donc susceptibles de prendre du Jeu. De plus,
de telles pompes sont obligatoirement associees a un tube (ou
equivalent) destine a plonger dans le liquide a prelever, ce qui
implique obligatoirement une operation de nettoyage lorsque le
dispositif est destine a etre utilise avec des liquides differents.
Or on a trouve, et c'est ce qui fait l'objet de la presente invention,
un procede simple et efficace ainsi qu'un dispositif pour sa mise en
oeuvre qui, non seulement permet d'obtenir des prelevements de
liquides avec une tres grande precision et ce, me lorsqu'il s'agit de
micro-quantites mais qui, par ailleurs, permet d'assurer un nettoyage
automati que du tube au moyen duquel est effectue le prelevement du
liquide.
D'une maniere generale, l'invention concerne donc un procede
permettant le prelevement d'un liquide stocke dans un recipient
reservoir (tel que par exemple un recipient ferme ou un tube
echantillon ouvert) et d'en delivrer une quantite determinee en vue de
son utilisation, ce procede se caracterisant par le fait qu'il
comporte la succession des etapes suivantes
- expulsion du liquide a vitesse pratiquement constante au travers
d'un conduit calibre horizontal,
- mesure de la vitesse du front du produit entre deux points espaces
du tube au debut de la phase d'expulsion,
- ecoulement pendant une duree determinee en fonction du prelevement a
effectuer pour delivrer la quantite desiree de liquide,
- injection d'air dans une partie mediane du tube afin de couper la
veine de liquide et de la refouler dans deux directions opposees, la
partie du liquide en exces etant refoulee dans le recipient reservoir.
De preference, pour la mise en oeuvre du procede, l'expulsion du
liquide est.realisee soit par mise sous pression du produit a prelever
stocke a l'interieur d'un reservoir de stockage etanche, ledit
reservoir etant ramene a une pression normale a la fin du prelevement,
soit en provoquant une depression a l'extremite de sortie du tube de
prelevement.
L'invention concerne egalement un dispositif pour la mise en oeuvre
d'un tel procede, dispositif qui comporte en combinaision:
- au moins un tube presentant une portion horizontale et dont les deux
extremites libres plongent l'une dans le liquide a prelever, l'autre
dans un recipient de recuperation,
- deux detecteurs espaces disposes sur la portion horizontale du tube
et permettant de determiner la vitesse d'ecoulement du liquide
au'debut'du prelevement,
- un conduit en aval des detecteurs debouchant dans la portion
horizontale du tube est relie a une source de gaz sous pression, des
moyens (vanne) etant prevus sur ce conduit pour ouvrir ou fermer
l'alimentation en gaz sous pression, ce conduit etant destine a
injecter de l'air dans une partie mediane du tube afin de couper la
veine de liquide en fin de prelevement,
- des moyens permettant de provoquer l'ecoulement du liquide au
travers du tube calibre lors de la phase de prelevement proprement
dite.
Les moyens permettant de provoquer l'ecoulement (propulsion) du
liquide peuvent etre constitues soit par une source de gaz sous
pression debouchant a l'interieur d'un recipient reservoir ferme,
etanche, contenant le liquide a prelever afin d'exercer une pression a
la surface dudit liquide, soit par une source creant une depression a
l'extremite de sortie du tube de prelevement.
L'invention et les avantages qu'elle apporte seront cependant mieux
compris grace aux exemples de realisation donnes ci-apres a titre
indicatif mais non limitatif et qui sont illustres par les schemas
annexes dans lesquels
- les figures 1 et 4 illustrent schematiquement un dispositif conforme
a l'invention permettant d'effectuer un prelevement d'un liquide
stocke dans un reservoir, afin d'en delivrer une quantite determinee
dans un recipient recepteur,
- la figure 2 est une vue schematique montrant un mode de realisation
d'un dispositif conforme a l'invention permettant d'effectuer un
prelevement dans un reservoir ouvert, ce dispositif etant associe a
des moyens permettant d'effectuer un nettoyage automatique de
l'extremite du tube qui plonge dans le liquide a prelever,
- la figure 3 est une vue schematique d'une installation de dosage et
d'analyse comportant une pluralite de dispositifs de prelevement
realises conformement a l'invention.
La figure 1 illustre un dispositif conforme a l'invention permettant
d'effectuer la distribution d'un liquide (1) contenu dans un recipient
reservoir (2) en vue d'en delivrer une quantite determinee par exemple
dans une eprouvette (3) pour effectuer un dosage ou analyse. Ce
dispositif comporte un tube designe par la reference generale (4),
calibre, en matiere non mouillable (par exemple en Teflon) dont la
section, fonction des mesures a effectuer, sera par exemple de un
millimetre.
Ce tube presente une portion horizontale (5) rectiligne dans le cas
present. Eventuellement, cette portion horizontale (5) pourrait ne pas
etre rectiligne. Le tube (4) plonge par une extremite (6) au fond du
recipient reservoir de liquide (1). L'autre extremite (7), courbee est
maintenue audessus de l'organe recepteur, par exemple une eprouvette
(3).
Deux detecteurs (8a-8b) constitues par exemple par des couples
emetteurs-recepteurs infrarouges, relies a un microprocesseur de type
connu (9) sont disposes, espaces l'un de l'autre, sur la portion
horizontale (5) du tube (4). Ces detecteurs (8a-8b) ont pour fonction
de permettre le calcul de la vitesse d'ecoulement du fluide en debut
de l'operation de prelevement, vitesse qui, ainsi que cela est bien
connu, variera en fonction de la viscosite et de la densite du
liquide.
Par ailleurs, un second conduit (10) debouche dans la portion
horizontale (5) du tube en aval du second detecteur (7j. Ce conduit
(10) est relie a une source de gaz sous pression (11) (reservoir d'air
comprime par exemple) par l'intermediaire d'une vanne (12) dans le cas
present une.vanne a trois voies conventionnelle.
Par ailleurs, les moyens qui permettent de provoquer ltecoulement du
liquide au travers du tube calibre (4) sont constitues, dans le cas
present, egalement par la source d'air sous pression (11). Pour cela,
le second reservoir (2) est ferme hermetiquement et un tube auxiliaire
(13) debouche a la partie superieure, ce tube (13) etant relie a
l'entree de la vanne trois voies (12).
Le fonctionnement d'un tel dispositif est le suivant.
Lorsque l'on desire effectuer un prelevement, on met en route le
microproeesseur qui commande l'ouverture de la vanne (12) de telle
sorte qu'elle vienne dans la position a-b, position representee en
traits pleins a la figure 1, ce qui a pour consequence de placer le
flacon reservoir (2) en pression. Par suite, le liquide (1) est chasse
a l'intfrieur du tube (4). Apres ecoulement pendant une duree
determinee, en fonction du volume de liquide que l'on desire ainsi
recuperer, la vanne bascule dans la position a-c, ce qui a pour
resultat, du fait de la surpression presente dans le reci- pient
reservoir (2), d'injecter de l'air dans une partie mediane du tube
horizontal (5), legerement en aval des detecteurs (8).L'air provenant
du tube (10) coupe donc la veine de liquide et le refoule dans deux
directions opposees, le liquide en exces etant renvoye dans le
reservoir de stockage (2). Par suite, le tube (4) se trouve, apres
prelevement, completement vide, l'air ayant par ailleurs pour fonction
de le secher et un nouveau prelevement peut alors etre effectue.
La figure 2 illustre un dispositif conforme a l'invention utilisable
plus particulierement pour le prelevement d'echantillon. Dans cette
figure 2, les organes similaires a ceux du dispositif faisant l'objet
de la figure 1, seront designes par les memes references.
Comme precedemment, l'organe essentiel est un tube calibre (4) en
matiere non mouillable (Teflon par exemple) ayant une section
determinee de un millimetre de diametre par exemple. Ce tube (4)
comporte une portion horizontale rectiligna (5). Son extremite (6)
plonge au fond du tube d'etancheite (2). L'autre extremite (7)
courbee, est maintenue au-dessus du tube receveur (3).
Comme dans l'exemple precedent,-les detecteurs (8a-8b) relies au
microprecesseur (9) permettent de calculer la vitesse du front de
liquide entre deux points espaces du tube (4) et ce, au debut de la
mesure.
Par ailleurs, quelques centimetres avant l'extremite courbee (7), par
exemple a une distance de trois centimetres le tube presente, sans
modification de section ou discontinuite de matiere, une deviation en
forme de T (10) reliee a l'entree a d'une vanne trois voies (12)
telecommandee. De plus, l'extremite (6) situee du cote du tube
echantillon (2) est doublee, par exemple sur une longueur de deux
centimetres et en retrait par rapport au tube echantillon (2), d'un
tube concentrique (14). Ce tube concentrique (14) est relie a la
sortie d d'une vanne (15) ainsi qu'a la sortie c de la vanne trois
voies (12). Les deux autres sorties e et f de la vanne (15) sont,
respectivement relies a un reservoir d'
water
(16) et a la source d 'air sous pression (11).
Dans cet exemple de realisation, le prelevement d ' echan- tillon est
obtenu en creant une depression a l'extremite du tube (4). Pour cela,
une troisiell,e vanne (17) est prevue a la sortie du reservoir d'air
sous pression (11) les sorties g, h, i de cette vanne (17)~etant
reliees respectivement, pour la sortie ffi au reservoir (11), pour la
sortie h a un tube (18) formant venturi et dont l'extremite (19) est
situee a proximite de l'extremite (7) du tube (4), et pour la sortie
i, par l'intermediaire d'un tube (20) a l'entree b de la vanne (12).
Le fonctionnement d'un tel dispositif de prelevement est le suivant.
Apres mise en place du tube d'echantillon (2) et du tube receveur (3),
des vannes (12-15 et 17) sont mises respectivement dans les positions
suivantes.
Pour la vanne (12) et la vanne (15) mises dans la position fermee
c'est-a-dire position a-b et position f-d. La vanne (17) est mise dans
la position g-h.
Par ailleurs, le robinet (21) prevu a la sortie du reservoir d'air
(11) est mis en position ouverte alors que le robinet (22) est mis en
position fermee.
Par suite, le venturi (19) est amorce et le liquide (1) est aspire
dans le tube (4). Sa vitesse est mesuree par les detecteurs (8a-8b) et
le calcul du temps de passage est effectue pour determiner la vitesse
du liquide.
Apres un ecoulement correspondant a la quantite desiree de
prelevement, le venturi (19) est arrete, de l'air est injecte a
l'interieur de la portion horizontale du tube (5), de sorte que la
veine de liquide contenue dans ledit tube soit refoulee vers les deux
extremites. Pour cela, la vanne (12) est mise dans la position b-a, la
vanne (15) dans la position f-d et la vanne (17) dans la position -i.
Lors de cette phase de refoulement, le robinet (21) est ouvert, le
robinet (22) restant ferme.
Le liquide etant totalement refoule le tube echantillon (2) et le tube
receveur (3) sont enleves. En effectue alors un nettoyage du tube (4)
en injectant-de l'water provenant du reservoir (16). Pour cela, les
deux robinets (21-22) sont fermes et les vannes (12, 15, 17) sont
mises dans les positions c-a, e-d, g-i.
Apres nettoyage, il est possible d'effectuer un sechage en envoyant de
l'air a l'interieur du tube (4). Pour cela, les vannes (12, 15, 17)
sont mises dans les positions c-a, f-d, g-h. Le robinet (21) est
maintenu ferme alors que le robinet (22) est ouvert.
On obtient donc un ensemble de prelevement parfaitement propre et sec
et il est possible d'effectuer une nouvelle mesure.
Diverses variantes peuvent etre envisagees dans l'uti- lisation d'un
tel dispositif.
Ainsi, il est possible, apres prelevement et nettoyage, d'envoyer
egalement de l'air dans le venturi (19) de telle sorte que l'on puisse
effectuer un sechage de l'extre- mite du tube (7) et eliminer
d'eventuelles gouttes.
Pour cela, les vannes (12, 15 et 17) seront dans la meme position que
precedemment, c'est-a-dire position c-a, f-d et g-h, le robinet (21)
etant ouvert ainsi que le robinet (22).
Une autre variante consiste a mettre les vannes (12-1517) dans les
positions b-a, f-d et -i, les deux robinets (21-22) etant ouverts, ce
qui permet d'envoyer de l'air non seulement a l'interieur du tube (4)
mais egalement sur sa peripherie a son extremite (6) qui doit etre
immergee dans le tube echantillon.
De tels dispositifs permettent d'effectuer des prelevements de maniere
tres precise.
En efffet, la vitesse d'ecoulement (debit) d'un liquide dans un tube
horizontal est fonction
- de la section du tube (1 r2),
- de la longueur du tube (Q)
- de la viscosite du liquide (v),
- de la difference de pression creee-entre les extremites du tube: (p2
- pal),
- de la densite du liquide (d).
Par suite ss cm3/mn K.r4. (p2 - pi).d
En consequence, pour un tube donne (r,), un liquide donne (v), une
difference de pression donnee et constante
(p2 - pal), la quantite qui traverse le tube est proportion nelle au
temps d'ecoulement.
Comme les parametres du tube (r,e) sont aises a fixer et a maintenir
constants, mais qu'en revanche les parametres de pression, de
viscosite et de densite du liquide sont plus sujets a fluctuation, on
effectue, conformement a l'invention, a chaque operation une
correction du rapport (p2-pi).d v en pratiquant une mesure de debit,
en debut de fonctionnement du dispositif au moyen des deux detecteurs
(8a-8b) relies a un microprocesseur de type connu (9).
La mesure de debit etant fixee, il suffit donc de calculer le temps de
passage du liquide et de l'interrompre au moment convenable pour
obtenir le volume desire.
Les exemples de realisation illustres par les figures 1 et 2 montrent
bien les avantages apportes par le procede selon l'invention, etant
donne qu'a chaque mesure le tube de prelevement est completement vide,
sec, voire meme lave dans le cas de l'exemple illustre par la figure
2. Il n'y a donc aucun risque d'interferences entre deux mesures.
Enfin, cette invention permet de realiser, ainsi que cela est
schematise a la figure 3, des installations completes de dosage et
d'analyses medicales ou differents reactifs peuvent etre additionnes a
un liquide determine pour effectuer differentes mesures.
En effet, il est possible de monter en parallele une serie de
dispositifs conformes a l'invention, l'un servant a effectuer le
prelevement dans le tube echantillon (2), les autres permettant
d'amener des reactifs contenus dans des recipients (30) disposes par
exemple dans une armoire refrigeree.
Les prelevements tant du liquide a analyser que des reactifs sont
effectues comme precedemment.
Bien entendu, l'invention n' est pas limitee aux modes de realisation
decrits precedemment mais elle en couvre toutes les variantes
realisees dans le meme esprit.
Ainsi, dans l'exemple illustre par la figure 2, un detendeur (25) peut
etre prevu sur le tube (20) si la pression utilisee pour couper la
veine de liquide est trop forte.
De meme, le mode de realisation de la figure 1 pourrait etre adapte de
la maniere illustree par la figure 4, cette adaptation consistant,
pour I'essentiel, a remplacer la vanne trois voies (12) de la figure
1, d'une part par une vanne trois voies (26) montee sur le conduit
(13) et ayant un echappement a l'air libre et, d'autre part, par une
vanne deux voies (27) disposee sur le conduit (10), un detendeur (25)
etant egalement prevu sur ce conduit (10). Dans cette variante, lors
de la mesure, la vanne trois voies (26) est mise dans la position
representee en traits pleins, de telle sorte que la pression du
reservoir (11) permette l'ecoulement du liquide au travers du conduit
(5). Lorsque la mesure est terminee, la vanne (26) est basculee dans
une position d'echappement a l'air libre (position marquee en
pointilles) est, simultanement, la vanne deux voies (27) est ouverte,
ce qui permet de couper la veine de liquide. Une telle variante
presente de l'interet, notamment dans le cas ou l'on desire avoir une
pression relativement faible pour couper la veine de liquide, cela
etant rendu possible grace au detendeur (25).
Claims
_________________________________________________________________
REVENDICATIONS
1/ Procede permettant le prelevement d'un liquide stocke dans un
recipient reservoir et d'en delivrer une quantite determinee en vue de
son utilisation caracterise en ce qu'il comporte la succession des
etapes suivantes- expulsion du liquide a vitesse pratiquement
constante au travers d'un conduit calibre horizontal,- mesure de la
vitesse du front du produit entre deux points espaces du tube au debut
de la phase d'expulsion,- ecoulement pendant une duree determinee en
fonction du prelevement a effectuer pour delivrer la quantite
desiree,- injection d'air dans une partie mediane du tube afin de
couper la veine de liquide et de la refouler dans deux directions
opposees, le liquide en exces dans le tube etant ramene dans le
reservoir de stockage.
2/ Procede selon la revendication 1, caracterise par le fait que
l'expulsion du liquide a travers le conduit calibre est obtenue par
mise sous pression du produit a prelever a l'interieur de son
recipient de stockage.
3/ Procede selon la revendication 1, caracterise par le fait que
l'expulsion du liquide est obtenue par creation d'une depression a la
sortie du tube de prelevement.
4/ Procede selon l'une des revendications 1 a 3 caracterise par le
fait qu'apres prelevement, on effectue un sechage et/ou nettoyage du
tube.
5/ Dispositif pour le prelevement d'un liquide (1) stocke dans un
reservoir (2) caracterise en ce qu'il comporte en combinaison- au
moins un tube (4) representant une portion horizontal-e (5) et dont
les deux extremites libres (6-7) plongent, l'une dans le liquide (1) a
prelever, l'autre dans un recipient de recuperation (3),- deux
detecteurs (8a-8b) espaces disposes sur la portion horizontale (5) du
tube (4) permettant de calculer la vitesse du liquide au debut de
prelevement;;- un conduit (10) en aval des detecteurs debouchant dans
la portion horizontale (5) du tube (4) et relie a une source de gaz
sous pression (11), des moyens (12) etant prevus sur ce conduit (10)
pour ouvrir ou fermer l'alimentation en gaz sous pression, ce conduit
(10) etant destine a injecter de l'air dans une partie mediane du tube
(5) afin de couper la veine de liquide en fin de prelevement,- des
moyens permettant de provoquer l'ecoulement du liquide (1) au travers
du tube calibre (4) lors de la phase de prelevement proprement dite.
6/ Dispositif selon la revendication 5 caracterise par le fait que les
moyens permettant de provoquer l'ecoulement du liquide (1) au travers
du tube calibre (4) sont constitues par une source de gaz sous
pression debouchant a l'interieur d'un recipient reservoir ferme,
etanche (2) contenant le liquide a prelever afin d'exercer une
pression sur la surface du liquide.
7/ Dispositif selon la revendication 5 caracterise par le fait que les
moyens permettant de provoquer l'ecoulement du liquide (1) sont
constitues par une source creant une depression a l'extremite de
sortie du tube de prelevement.
8/ Installation de dosage equipee d'une serie de dispositifs de
prelevement selon l'une des revendications 5 a 7 caracterise par le
fait que l'un des dispositifs sert a effectuer le prelevement dans le
tube echantillon (2), les autres permettant d'amener des reactifs
contenus dans le recipient (30) disposerpar exemple dans une armoire
refrigeree.
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