Brevet FR2001817A1 — publié le 19691003

Le présente invention concerne un système de distribution mesurée, et particulièrement un système de distribution pour fluides abrasifs et/ou corrosifs. I1 est bien connu que l'on rencontre de nombreuses difficultés lorsque l'on veut transporter ou distribuer de façon mesurée des substances fluides qui sont corrosives ou abrasives. Ce problème est particulièrement important pour ce qui est du transport et/ou de la mesure (distribution contrôlée) de substances liquides résineuses contenant une forte proportion d'une charge solide abrasive, du fait de l'action de la substance abrasive sur les parties travaillantes des pompes utilisées dans les systèmes de mesure qui fait qutil est nécessaire de procéder à de fréquentes opérations d'entretien et de remplacement de ces mimes pièces. Un des buts de l'invention est de fournir un système pour le transport et la distribution mesurée de substances fluides abrasives surmontant de désavantage essentiel, le système proposé n'impliquant pas l'exposition des parties ou pièces travaillantes au fluide abrasif, ce qui entratnerait une usure inacceptable. Un autre but de l'invention est de fournir un système incorporant une pompe à diaphragme et des moyens pour actionner cette pompe, arrangés des telle sorte que des pressions de transport très élevées peuvent titre utilisées sans qu'il soit néfeRsaire d'employer, pour la pompe à diaphragme, dbs éléments complexes et à haute résistance. T'invention propose à cet effet un système de distribution mesurée pour fluides corrosifs et/ou abrasiSsn ce système comprenant au moins une pompe à diaphragme munies atEn co- té du diaphragme, d'une ou plusieurs entrées et d'une ou plusieurs sorties de pression hydraulique et, de l'autre côté du diaphragme d'une entrée et d'une sortie pour le fluide à mesurer; des moyens pour l'amenée sous pression du fluide à la pompe à diaphragme, des vannes anti-retour ou analogues sur l'entrée et la sortie du fluide à mesurer; un système hydraulique pour actionner la pompe à dia phragme, qui comprend une pompe à piston pour envoyer de la pression hydraulique par l'intermédiaire d'un liquide hydraulique jus qu'à la pompe à diaphragme, un réservoir de liquide hydraulique qui peut dtre mis en communication avec l'atmosphère régnant dans la conduite entre la pompe hydraulique à piston et la pompe à diaphragme; des moyens pour actionner la pompe hydraulique com- prenant un cylindre à air incorporant un piston, la surface frontale de ce piston était substantiellement supérieure à la surface frontale du piston de la pompe hydraulique, la pompe hydraulique et la pompe à air tant mécaniquement reliées l'une à 1 autre; et des moyens pour fournir de l'air comprimé alternativement aux extrémités opposées du cylindre de la pompe à air, l'alter- nance de l'alimentation en air comprimé étant contrôlée par un distributeur qui est à son tour actionné par la liaison mécanique établie entre la pompe à air et la pompe hydraulique. Dans un mode de réalisation préféré d'un sys- terne conforte à l'invention, les moyens poùr fournir de la pression hydraulique à la pompe à diaphragme comprennent un cylindre 2 huile et un cylindre à air disposés parallèlement l'un en- dessous de l'autre, chaque cylindre étant wn'i d'un pistons le piston du cylindre 2 air ayant une surface frontale plusieurs fois plus grande que la surface frontale du piston du cylindre à huile, les tiges de piston des deux ensembles étant reliés l'un à l'autre par une traverse unique. De l'air fourni par une source d'air comprime est envoyé à des entrées dont l'une est disposée à l'extrémité du cylindre de la pompe à air et l'autre à l'autre extrémité du cylindre.En fonctionnement, l'air comprimé est d'sabord envoyé à une extrémité du cylindre à air, ce qui provoque le déplacement du piston vers l'autre extrémité du cylindre, ce qui provoque le déplacement du piston dans le cylindre à huile dans une direction correspondante. Au cours du déplacement des pistons dans les cylindres, la traverse unique qui relie les tiges de piston vient finalement en contact efficace avec organe de commande d'un distributeur, ce qui modifie l'amenée d'air de telle sorte que l'air comprimé est alors renvoyé à l'autre extrémité du cylindre à air, ce qui provoque le mouvement du piston des deux cylindres en sens inverse.Lorsque le piston du cylindre à huile se déplace, une pression ou une dépression relative se trouve ap pliquée à la pompe à diaphragme, en correspondance avec le mouve ment du piston. Dans un mode de réalisation encore plus préférentiel de l'invention, les vannes d'entrée et de sortie pour le fluide à mesurer sortant de la pompe à diaphragme sont également actionnées par de l'air comprimé pris sur les conduites pénétrant dans le cylindre à air, et ces vannes travaillent en synchronisme avec la course du cylindre à air et la course de la pompe hydraulique, de telle sorte que lorsque la pression hydraulique est envoyée à la pompe à diaphragme, la vanne de sortie hors de la pompe est ouverte en permettant le passage de la substance résineuse sortante; la vanne d'entrée étant fermée de même, lorsque le cylindre est actionné de telle sorte que la pression hydraulique n'est pas envoyée à la pompe à diaphragme, la vanne de sortie hors de la pompe est fermée et la vanne d'entrée est ouverte en permettant le passage de la substance résineuse venant du réservoir jusque dans la chambre de la pompe diaphragme, en attente du cycle suivant au cours duquel il est expulsé hors de la chambrc da la uiuy à d aphragee et hors du système.De même, on pré- fère que le réservoir de fluide hydraulique soit également muni d'une vanne actionnée par le système d'air comprimé, de telle sorte que lorsque la pression hydraulique est appliquée à la pompe à diaphragme, la vanne du réservoir hydraulique soit fermée et que, de mbse lorsque la pression hydraulique ngest pas appliquée, la vanne du reservoir soit ouverte. Comme on 1 'a indiqué ci-dessus, le système selon l'invention convient particulièrement à 1a mesure du débit de résines chargées fluides, de tels fluides étant très visqueux; elles nécessitent par conséquent des pressions de travail élevées. On a découvert, dans un mode de réalisation préféré de l'invention, que les meilleures vannes à utiliser sont des vannes de dosage fonctionnant au moyen d'un élément de fermeture métallique à ef fet de comme, doublé de caoutchouc et monté excentriquement. De tels vannes ne souffrent pas de l'abrasion sous l'effet de la substance mesurée, et sont capables de résister aux pressions de travail élevées utilisées. De système ci-dessus décrit ne comporte qu'une seule pompe à diaphragme. De toute évidence, cependant, il est possible, sans sortir du cadre de l'invention, d'employer deux ou plusieurs pompes à diaphragme, chaque pompe étant actionnée par une pompe hydraulique séparée, toutes les pompes hydrauliques pouvant etre entrainées à partir d'une pompe à air unique de la même façon qu'il a été décrit ci-dessuso La pompe à diaphragme utilisée dans le sys- tème de l'invention peut Qtre une pompe à diaphragme classique, et, du fait que le diaphragme lui-mEme ne supporte aucune charge directe qui soit, d'une manière ou d'une autre, proportionnelle à la pression régnant dans le système, le diaphragme lui-mame peut être en une matière de résistance relativement faible, par exemple en polyéthylène Lorsque deux ou plusieurs pompes à diaphragme sont utilisées, on peut également employer des moyens pour permettre la mise hors circuit d'une pompe alors que l'ensemble du système est maintenu en service; on peut ainsi, sans perturber le fonctionnement du système effectuer les opérations nécessaires d'entretien sur la pompe mise hors circuit, par exemple le rempla cément de son diaphragmeo De mise, l'emplo de plus d'une pompe à diaphragme permet au système de fonctionner en mesurant ou dosant simultanément deux substances différentes qui peuvent etre fournies par le système en quantités respectives prédéterminées. Une telle variante trouve une importance particulière lorsque le système fournit des fluides à un étage de mélange dans lequel des quantités déterminées de deux ou plusieurs constituants sont nécessaires à des intervalles réguliers. Deux avantages essentiels sont obtenus avec le système de l'invention. Tout d'abord, la substance fluide corrosive et/ou abrasive transportée ne vient pas en contact avec aucune pièce ou partie mobile, comme cela serait le cas par exemple dans une pompe à engrenages classique, du fait que la substance passe simplement par une conduite d'un réservoir de pression jusque dans la chambre de diaphragme, et, de là, par une autre conduite jusqu'à la sortie du système.D'autre part, en choisissant un rapport convenable des surfaces frontales de piston pour le piston du cylindre à air et le piston du cylindre hydraulique, il est possible d'engendrer des pressions extrêmement élevées dans le système, de telles pressions étant nécessaires pour le transport et la me sure de fluides extremement visqueux. I1 est également important de remarquer que, quelle que soit la pression obtenue dans le sxvs- tème, de façon globale, la charge de pression effective sur le diaphragme de la pompe est de loin inférieur, du fait que le diaphragme sert simplement de paroi intermédiaire entre le liquide hydraulique et le fluide à mesurer;; c1 est pour cette raison que le diaphragme peut être construit en une subs-taDee de résistance relativement faible. Le dessin annexé représente à titre d' exem- ple, sur une figure unique, un mode de réalisation préféré de l'invention. Le système représenté est destiné à mesurer en continu deux constituants, à savoir un constituant résineux et un constituant catalytique, et, de ce fait, le système comprend deux pompes à diaphragme et deux cylindres hydrauliques (cylindre à huile C1 et cylindre à huile C2). Pour faciliter la description, on ne décrira le système qu'à propos de la mesure d'un des constituants, à savoir le constituant résineux. L'ensemble pour la mesure du constituant catalytique est absolument identique; le cylindre à air est commun aux deux ensembles. Sur le dessin, on voit que la pompe à diaphragme i est munie d'une entrée 2 pour le liquide hydraulique' De l'autre côté du diaphragme est ménagée une entre 3 pour la substance résineuse et une sortie 4 pour cette même substance.La résine est envoyée à l'entrée 3 à partir du réservoir 5 qui est maintenu sous pression d'air par l'intermédiaire d'une conduite d'air sous pression 6, reliée à une source principale d'air, 7. La pression hydraulique appliquée à la pompe à diaphragme est fournie par un cylindre à huile 8, avec, sur la conduite reliant le cylindre à la pompe à diaphragme, un réservoir 9, qui peut btre soit en communication avec elle, soit fermé par une vanne 10. La pompe hydraulique (cylindre à huile 8) est actionnée par la pompe à air (cylindre à air) il. Une traverse commune 12 relie les tiges de piston 13 et 14 de la pompe à air et de la pompe hydraulique. Le cylindre à air est muni de deux entrées pour l'air comprimé, 15 et 16, une à chàque extrémité du cylindre, l'air comprimé étant amene à partir d'une conduite principale par l'intermédiaire d'un distributeur 18 muni d'un organe de commande 19. L'organe de commande d'ouverture ou de fermeture, 19, est positionné de telle sorte qu'il peut être actionné par la traverse 12 lorsque les pistons de la pompe à air et de la pompe hydraulique sont à une extrémité de leur course dans les cylindres correspondants.Des vannes d'entrée et de sortie, 26 et 27 respectivement, pour la substance résineuse, et la vanne 10 de mise en communication et de mise hors communication du réservoir hydraulique 9, sonttoutes reliées au système d'air comprimé par l'intermé- diaire de conduites 22, 23 et 24, de telle sorte quelles sont ac tionnées séquentiellement avec le mouvement du piston 20 dans la pompe à air 11. La vanne 26 commandant la sortie de la substance résineuse est reliée à une sortie finale du système en 25. Eh fonctionnement, le système est mis en oeu vre par l'ouvertur de la vanne 18, de telle sorte que de ltair est envoyé au cylindre à air 11. Lorsque le piston 20 est dans la position C, de l'air passe par l'intermédiaire de la vanne dans le cylindre 11, par l'intermédiaire de l'entrée 15, ce qui déplace le piston vers la position De De façon concomitante le piston 21 dans la pompe hydraulique se déplace de C en D et la tra erse 12 se déplace jusqu'à la position indiquée en pointillés et vient actionner organe 19, ce qui provoque un changement du circuit daair de telle sorte que l'air est amené au cylindre à air par l'entrée 16 et provoque le déplacement du piston 20 et du pis ton 21 de la position D à la position C. Du fait que les pistons 20 et 21 se déplacent de C en D, la pression n'est plus appliquée du côté de la pompe à diaphragme correspondant au liquide hydraulique par l'intermédiaire de l'entrée 2, et le réservoir hydraulique 9 est ouvert à ltatmosw phère intérieure par l'ouverture de la vanne 10. La vanne de sortie 26 est fermée et la vanne d'entrée 27 est ouverte, et la résine pas se sous pression depuis le réservoir 5 à travers l'entrée 3 jusque dans la pompe à diaphragme.Lorsque le déplacement des pistons 20 et 21 change de sens, en s'effectuant de D en C, la vanne 10 du réservoir de fluide hydraulique se ferme, la vanne d'entrée 27 se ferme et 3.a vanne de sortie 26 s'ouvre, la pression hydraulique étant appliquée par l'intermédiaire de l'entrée 2 au côté hydraulique du diaphragme, qui se déplace dans la chambre de pompe en pro voquant l'expulsion de la résine par l'intermédiaire de la sortie 4 et finalement hors du système en 25. Après quoi, le système reprend son cycle de la manière indiquée, en correspondance avec l'état d'actionnement de organe 19 sous l'effet de la traverse 12, alors que les pistons 20 et 21"se déplacent en va et vient dans leurs cylindres. Ainsi qu'on l'a indiqué ci-dessus, le système de l'invention peut être mis en oeuvre à haute pression, et cette haute pression est obtenue grAce à la très grande surface frontale du piston 20, relativement à la face frontale correspondante du piston 21. En fait, la pression de diaphragme théorique qui peut gtre obtenue est le produit de la pression d'air d'entrée par le rapport des surfaces froritaies du plstoal du cylindre à air et du piston du cylindre à huile, multiplié encore par un rapport de bras de levier correspondant au montage de la traverse pivotante 12 par rapport aux différentes tiges de piston. REVENDICATIONS 20) - Un système de distribution mesure pour fluides corrosifs et/ou abrasifs, ce système comprenant au moins une pompe à diaphragme brunie, d'un cdté du diaphragme, d'une ou plusieurs entrées et d'une ou plusieurs sorties de pression hydraulique et, de l'autre côté du diaphragme, d'une entrée et d'une sortie pour le fluide à mesurer; des moyens pour l'amende sous pression du fluide à la pompe à diaphragme, des vannes anti-retour ou analogues sur 1' entrée et la sortie du fluide à mesurer; un système hydraulique pour actionner la pompe à diaphragme, qui comprend une pompe à piston pour envoyer de la prestion hydraulique par l'intermédiaire d'un liquide hydraulique jusqu'à la pompe à diaphragme, un réservoir de liquide hydrsnli- que qui peut être mis en communication avec l'atmosphère régnant dans la conduite entre la pompe hydraulique à piston et la pompe à diaphragme; des moyens pour actionner la pompe hydraulique comprenant un cylindre à air incorporant un piston, la surface frontale de ce piston étant substantiellement supérieure à la surface frontale du piston de la pompe hydraulique, la pompe hydraulique et la pompe à air étant mécaniquement reliées l'une à l'autre; et des moyens pour fournir de l'air comprimé alternativement aux extrémités opposées du cylindre de la pompe à air, l'alternance de l'alimentation en air comprimé étant contrô- lée par un distributeur qui est à son tour actionné par la liaison mécanique établie entre la pompe à air et la pompe hydraulique. 20) - Un système comme à la revendication 1 dans lequel les moyens pour appliquer une pression hydraulique à la pompe à diaphragme comprennent un cylindre à huile et un cylindre à air disposés parallèlement l'un en dessous de l'autre, chacun comportant un piston, le piston du cylindre à air ayant une surface frontale plusieurs fois plus grande que celle du piston du cylindre à huile, les tiges des deux pistons étant mécaniquement reliées l'une à l'autre. 30) - Un -système comme aux revendication 1 ou 2, dans lequel les vannes d'entrée et de sortie de fluide à mesurer associées à la pompe à diaphragme, sont actionnées par de l'air comprimé venant du cylindre à air, cet actionnement étant synchronisé avec la course du piston dans le cylindre à air. 40) - Un système comme dans l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les vannes sont des vannes métalliques mettant en oeuvre un organe obturateur à effet de came monté excentriquement. 50) - Un système comme à l'une des revendications précédentes dans lequel le diaphragme de la pompe à diaphragme est réalisé en polyéthylène. 60) - Un système comme à la revendication 2 dans lequel les tiges de piston sont reliées par une tige ou tra- verse montée à pivotement et susceptible de coopérer avec ltorga- ne de commande d'un distributeur monté à l'entrée du circuit d'air.