Brevet FR2011909A1 — publié le 19700313

i 2011909 La présente invention se rapporte à une pompe différentielle fonctionnant avec du gaz ou de la vapeur en tant que fluide moteur et servant à refouler et à doser des liquideso Des pompes à pistons sans volant utilisant de la vapeur en tant que fluide moteur, par exemple des pompes "simplex" et "duplex" sont connues depuis longtemps et sont utilisées à l'heure actuelle fréquemment comme pompe alimentaire pour des chaudières . L'accouplement direct des cylindres à vapeur et des cylindres de pompage permet une simplification du groupe moto-pompe, mais en raison de la commande indirecte, la consommation de vapeur par course de travail est très élevée» En outre, l'étanchéité entre le compartiment de refoulement et le compartiment d'entraînement ne peut être assurée qu'à l'aide de presse-étoupes, ce qui conduit à une augmentation considérable des pertes par frottement® La présente invention se rapporte à un mode de commande nouveau pour une pompe utilisant du gaz ou de la vapeur en tant que fluide moteur, en particulier pour use pompe de petit débit, permettant de remédier aux inconvénients éna-mérés ci-dessus et de remplacer les pistons de la pompe entièrement ou partiellement par des membranes« Selon l'invention, on obtient ce résultat par le fait que les organes de commande de la pompe sont des distributeurs à trois voies, à actionnement mécanique et pneumatique ou mécanique. L'avantage de la pompe conforme à l'invention commandée par des distributeurs réside surtout dans le fait que cette pompe est réglable en continu, de zéro-au maximum. Suivant un mode de réalisation de l'invention, la régulation du débit s'effectue à l'aide d'une soupape à pointeau commandée en fonction de la température ou de la pression et montée dans la conduite d'arrivée de gaz ou de vapeur des distributeurs. Au lieu de la température ou de la pression, on peut utiliser également d'autres grandeurs de réglage. Lors du dosage du combustible liquide envoyé- dans une pile à combustible, en particulier sur un régénérateur monté en amont de la pile à combustible et servant à produire de l'hydrogène, on peut également utiliser, en vue de la régulation du débit, l'intensité du courant absorbé par la charge reliée à la pile 1 BAD ORIGINAL 18836 2 2011909 à combustible, ce qui fait que le débit du liquide refoulé dans le régénérateur augmente également avec l'accroissement de la chargée Un autre avantage essentiel réside dans le fait que les pistons d'entraînement et de refoulement de la pompe peuvent être remplacés entièrement ou partiellement par des membranes ou par des soufflets» Cela permet, d'une part d'augmenter le rendement de la pompe et, d'autre part d'utiliser la pompe sans difficultés également pour des gaz, des vapeurs et des liquides toxiques et/ou corrosifs» La pompe, la distribution ou commande et les régulateurs fonctionnent sans risque d'explosion et conviennent ainsi particulièrement comme groupe de dosage pour un dispositif de production d'hydrogène, par exemple un régénérateur*. Pour la description plus détaillée de l'objet de l'invention, on va se référer au dessin annexé. Sur la figure 1, la référence 1 désigne une pompe "simplex11 comportant des membranes 2 et 3» Le liquide à refouler est aspiré par la tubulure 4 et par un clapet de retenue esfcrefoulé hors de la pompe en passant par un clapet de retenue et la tubulure 5o Les références 6 et 7 désignent des distributeurs à trois voies à commande mécanique, 8 et 9 des distributeurs à trois voies à commande pneumatique, 10 un distributeur à touche "marche" et il un distributeur à touche "arrêt". Le gaz moteur est tout d'abord envoyé par la conduite 12, la soupnpe à pointeau 13 commandée en fonction de la pression et la conduite 14 au distributeur de puissance 8 à commande pneumatique et arrive ensuite, en passant par le réducteur de pression 15 (par exemple, pression de commande o 1,4 kgf/cm ), la conduite 16, le distributeur "arrêt" 11 et la conduite 17 au distributeur "marche" 10„ Lorsqu'on enfonce la touche du distributeur Hmarche" 10, ee dernier est inversé et cLq l'air commande pénètre par les conduites 18 et 19 dans le compartiment de droite du distributeur "marche" qui est maintenu dans la position correspondant à l'enfoncement de la touche par la pression exercée sur la membrane. En même temps, las conduites 20, 21 et 22 sont remplies de gaz» Du fait qu'en position de repos, la pompe est poussée par son ressort dans' la position basse, le distributeur à trois voies 6.se trouve dans la po- BAD original 69 18836 3 2011909 sition opposée à celle représentée, sous l'action de la tige de commande de la pompe, ce qui fait que l'air de commande peut passer depuis la conduite 22 dans le distributeur 6, la conduite 23 et le distributeur 9® En passant par la conduite 24» l'air 5 de commande arrive à la membrane du distributeur 9 et inverse le distributeur. Le distributeur 9 reste dans cette position même si le distributeur 6 est inversé plus tard et si l'arrivée d'air de commande par la conduite 23 se trouve interrompue, et cela du fait que le distributeur 9 est maintenu en position 10 inversée en passant par la conduite 20, le distributeur 9 et la conduite 24» La membrane du distributeur de puissance 8 est sollicitée par la pression de commande en passant par la conduite 20, le distributeur 9 et la conduite 25» ce qui fait que le distributeur de puissance 8 est également inversé et permet au 15 gaz moteur se trouvant dans la conduite 14 de pénétrer dans le compartiment de la membrane de la pompe, en passant par la conduite 26« Sous l'effet de la pression du gaz moteur, la membrane 3 est déplacé vers le haut de sorte que le distributeur 6 est tout d'abord libéré par la tige de commande et revient occuper 20 la position représentée* La conduite 23 se décharge alors par l'ouverture 27 du distributeur 60 Lorsque la membrane de la pompe atteint sa position extrême haute, la tige de commande de gauche actionne le distributeur 7 et l'inverse. L'air de commande se trouvant dans la conduite 21 passe alors par le distribu-25 teur 7 et la conduite 28 dans le distributeur 9» oe qui fait que ce distributeur est inversé dans la position représentée* Par conséquent, en passant par l'ouverture 27, le distributeur 6, les conduites 23» 24, le distributeur 9 et la conduite 25 ainsi que les compartiments correspondants des membranes se dé-30 chargent. Le distributeur de puissance 8 revient à la position représentée et assure, en passant par la conduite 26, la décharge du compartiment de la membrane de la pompe, de sorte que les membranes 2 et 3 et les tiges de commande se trouvent poussées vers le bas sous l'action du ressort §adowqinal 69 18836 4 2011909 Lorsque les membranes atteignent la position basse, la tige de commande droite de la pompe entre en fonction et déclenche la seconde course de travail. Dans le cas où. la pompe doit être arrêtée, 5 on enfonce la touche du distributeur "arrêt" 11, de sorte que le levier de commande vienne occuper son autre position. De ce fait, le passage de l'air de commande entre la conduite 16 et la conduite 17 est interrompu. En même temps, les conduites 17,18 19, 22, 20 et 21 sont déchargées, le ressort du distributeur 10 "marche'' 10 entre en action et ce dernier revient à la position représentée. Dans le cas où. le distributeur "arrêt" n'est plus actionné, il revient à la position représentée et permet à l'aix de commande de passer dans la conduite 17» Par enfoncement du distributeur "marche" 10, on peut remettre la pompe en fono-15 tionnemento Dans le cas de la pompe "simplex" représentée sur la figure 1, les distributeurs pneumatiques à trois voies fonctionnent avec une pression de commande usuelle d'en-2 viron 1,4 fcgf/cm et commandent le distributeur de puissance 20 conçu pour une pression de travail plus élevée, adaptée à la pompe "simplex", par exemple une pression de 10 kgf/cm « Cependant, si la pompe doit fonctionner avec une pression de tra- o vail allant jusqu'à 1,5 kgf/cm , le rédueteur de pression et le distributeur de puissance peuvent être supprimés* Le distributeur 25 9 peut alors être relié directement à la pompe "simplex"* Suivant un autre mode de réalisation de l'invention, onpeut également commander une pompe "duplex" à l'aide de distributeurs à trois voies à actionnement mécanique et pneumatique ou mécanique. ïïn tel exemple de réalisation est repré-30 senté sur la figure 2% L'arrivée du gaz moteur s'effectue ici par la conduite 31, d'une part par la soupape à pointeau 32 commandée en fonction de la pression et par les conduites 33 et 34 vers le distributeur de puissance 35 et par la conduite 36 vers le 35 distributeur de puissance 37 et, d'autre part par le réducteur de pression 38, la conduite 39, le distributeur "arrêt" . 40 et les conduites 41 et 42a vers le distributeur "marche" 43. De la conduite 41» la conduite 42b mène vers le distributeur 44, la conduite 45 vers le distributeur 46 et les conduites 45 et 47 40 vers le distributeur 48» La pompe 49 est représentée en • "vn-Â -, _ bao original 69 18836 5 2011909 position de repos. Lors de l'actionnement du distributeur "marche" 43, le levier de commande est inversé et le gaz se trouvant dans la conduite 42a s'écoule par le distributeur "marche" 43 et les conduites 50 et 52 dans le compartiment in-5 férieur de la membrane du distributeur de puissance 35* De ce fait, ce dernier est inversé et le gaz moteur se trouvant dans la conduite 34 s'écoule par le distributeur de puissance 35 et la conduite 53 dans le compartiment de droite de la membrane de la pompe 49, ce qui conduit à un déplacement des membranes et 10 des tiges de commande vers la .gaucheo A partir de la conduite 50, le gaz de commande parvient en môme temps, en passant par la conduite 54, dans le compartiment inférieur de la membrane du distributeur 55 et inverse également ce derniero Le gaz de commande peut maintenant passer de la conduit® 56» par le dis-15 tributeur 55 et les conduites 57 et 54, dans le compartiment inférieur de la membrane du distributeur 55» De oe fait, l'impulsion de pression de commande fournie par le distributeur "marche'' est retenue, même si ce dernier s'est plus actionné et revient à la position de départ représentée 0 Depuis la goîj-20 duite 57, le gaz de commande continue de passer par la conduite 58 dans le compartiment supérieur ds la .membrane du distributeur 44 et 29 nf or ce ici la ^session dix ressorte Get état resta conservé jusqu'à co que les membranes de la ponps 49 b® te ©auvent poussées vers la gauche de telle msaièr® qao la tige de 25 commande supérieure de droite ds la pompe sompsima la ressort du distributeur 46 et inverse ce dernier® De oe fait,, la gaz de commande passe de la conduite 45 par le distributeur 45, la conduite 59» le distributeur 54 et les conduites 60 et 61 datas le compartiment inférieur de la membrane du distributeur 44o Ton-30 tefois, ce dernier n'est pas encore inversé par la pression du ressort et la pression de commande dans la conduite 58 s'opposent. En passant par la conduite 62, le gaz de commande pénètre également dans le compartiment supérieur da la membrane du distributeur 55» de sorte que ce dernier revient à la position 35 représentées Les conduites 58, 57» 54» 52, 51 et 50 ssnt alors déchargées en passant par la conduite 63 et le distributeur 48« Par suite de la décharge de la conduite 58, le distributeur 44 est également inversé et le gaz de commande provenant de la conduite 42b maintient le distributeur 44 en position inversée, 40 en passant par les conduites 60 et 61. Le gaz de commande pénètre 6AD ORIGINAL 69 18836 6 2011909 maintenant par la conduite 64 dans le distributeur dQ puissance 37 et produit l'inversion de ce dernier, de sorte que le gaz de travail s'écoule de la conduite 36, en passant par le distributeur de puissance 37 et la conduite 65, dans.le compartiment 5 de gauche de la membrane de la pompe» la membrane d'entraînement, la membrane de refoulement et les tiges dâ commanda se déplacent alors vers la droitee Par suite de la décharge déjà mentionnée de la conduite 52, le distributeur de puissance 35 est inversé dans 10 la position représentée, de sorte que le compartiment de droite, de la membrane de la pompe 49, se décharge en passant par la conduite 53 et le distributeur de puissance 35* Par suite du. mouvement vers la droite des membranes de la pompe, la force du ressort du distributeur 46 est libérée et ce dernier est inversé 15 dans la position représentée» la conduite 59 peut ainsi se décharger par le distributeur 46« Le mouvement vers la droite des membranes de la pompe continue jusqu'à ce que la tige commande de gauche inverse le distributeur 48 et que le gaz de commande se trouvant dans la conduite 47 traverse le distributeur 48, la 20 conduite 63, le distributeur 55 et les conduites 57, 58, 54, 52, 51 et 50 et que les opérations de commande se répètent» - Pour arrêter la pompe, on aetionne le distributeur "arrêt" 40© De ce fait» le passage du gaz de commande de la conduite 39 à la conduit© 41 est interrompu. En même temps, 25 les conduites de gaz de commande 41,,42a, 56, 42b, 45 et 47 sont déchargées. Les distributeurs ne reçoivent plus de gaz de commande et reviennent aux positions représentées par la force de leurs ressorts. La pompe qui g3est plus alimentée en gaz moteur s'arrête également dans la position centrale représentée. Par 30 actionnement du distributaur "marche", on peut remettre en .fonctionnement l'installation® Les pompes représentées sur les figures 1 et 2 peuvent évidemment fonctionner également sans distributeurs "marcha" et "arrêt"0 Dasa ce cas, la mise en marche et la mise 35 à l'arrêt de la-pompa s6 effectuent uniquement â l'aide des soupapes à pointeau 13 et 32» Dans l'exemple représenté sur- la figure 2, le liquide ost aspiré par le tube 66 et refoulé par las tubas S?9 des clapets de retenue étant nécessaires pour les tubes /.O d'aspiration et de refoulements» BAD original 69 18836 7 2011909 Comme déjà mentionné, la pompB différentielle commandée par des distributeurs est réglable en continu entre zéro et le maximum, la régulation du débit pouvant se faire de façon connue à l'aide d'une soupape à pointeauo 5 Suivant un autre mode de réalisation de l'invention, la pompe peut cependant être réglée également en continu de zéro jusqu'au maximum par le fait qu'elle est placée avec les organes de commande dans une cuve étanche dont la pression intérieure varie en continu en fonction de la consommation 3_q de la charge reliée à la pompe, les surfaces d'entraînement et de refoulement sont dimensionnées dans ce cas de manière que la pompe s'arrête lorsque la pression atteint la valeur maximale réglée et atteint son débit maximal lorsque la pression atteint la valeur minimale exigée» 25 Une telle régulation de débit convient sur tout dans le cas oti la pompe véhicule un combustible liquide, par exemple CH^OH dans une cuve sous pression (régénérateur) dans laquelle la matière liquide est soumise à une décomposition oatalytique, en vue de la conversion en énergie électrique dans 20 tiae pile à combustible d'un des composants, par exemple de l'hydrogène, du gaz ainsi formé qui se compose par exemple d'hydrogène et de OOg* l'hydrogène ainsi produit , et le cas échéant épuré, est utilisé tout d'abord comme gaz de commande et d'entraînement de la pompe et il est consommé ensuite dans la pile 25 à combustible reliée à la pompe, la pression du gaz dans la cuve mentionnée et, par conséquent, le débit du liquide refoulé varient en fonction de la consommation d'hydrogène de la pile à combustible. En cas d'augmentation de la consommation d'hydrogène, la pression dans la cuve diminue et le débit de la pompe 30 augmente# Inversement, en cas de diminution de la consommation d'hydrogène, la pression augmente et le débit de la pompe diminue. Cette régulation de débit sera décrite en détail par la suite au sujet des figures 5 et 6. Pour des pompes ayant un débit particulière-35 ment faible, il est recommandé, selon une autre caractéristique de l'invention, de remplacer les distributeurs 6, 7» 46 et 48 représentés sur les figures 1 et 2 avantageusement par des distributeurs à trois voies entraînés par un mécanisme à détente brusque, permettant une commande pneumatique même en cas de vi- 40 tesse très faible des pistons,, Un tel distributeur est représenté BAD ORIGINAL 69 5 10 15 20 25 30 35 40 »~V i^V 18836 8 2011909 schématiquement sur la figure 3« Sur la figure 3, la référence 71 désigne le poussoir actionné par les tiges de la pompe, poussoir qui ne produit l'inversion "brusque du levier de commande 73» e.n passant par la lame de ressort 72a, et le ressort 72b en U qu'après avoir parcouru un trajet déterminé» De même, dans le cas où. le poussoir est déchargé et retiré, le levier passe brusquement dans son autre position, de sorte qu'une commande pneumatique est possible également pour une très faible vitesse des pistons, c'est-à-dire pour un débit minimal de la pompe» Les références 74, 75" et 76 désignent les tubes ou voies du distributeur, nécessaires'pour la commande de la pompe» l'admission du gaz de commande s'effectue par le tube 74 et son transfert dans le compartiment de la membrane de la pompe par le tube 76. le tube 75 est prévu pour la déehargeo Il est également possible d'articuler deux leviers 73 sur le ressort 72b en U, en vue de la commande simultanée- de deux distributeurs à trois voies. Dans le cas oà deux distributeurs à trois voies monostables selon la figure 3 3ont entraînés par un ressort commun 72b en ïï et dans .le cas où. la course de commande nécessaire du mécanisme à détente brusque est choisie égale à la course du piston de la pompe ou adaptée à cette course par une simple transmission à leviers, oette combinaison peut remplacer un distributeur double bistable à obturateurs déchargés, la décharge sur le ressort commun 72b en ïï, la lame de ressort 72a et le poussoir 71 a lieu ici par le fait que les foroes sur les deux obturateurs sont égales, mais agissent en sens opposés sur les deux leviers 73 reliés entre eux, cela du fait que les deux distributeurs peuvent être actionnés par la même pression de commande et que les diamètres des ouvertures des distributeurs peuvent être choisis égauxoll suffit alors de faire sortir de la pompe différentielle une seule tige de commande agissant sur le poussoir commun 71» Suivant un autre mode de réalisation de l'invention, il-est cependant possible d'utiliser, au lieu du mécanisme à détente brusque monostable selon la figure 3, un mécanisme à détente brusque bistable qui peut être combiné avec deux à quatre distributeurs pneumatiques à trois voies « ïïn tel commutateur multiple bistable convient, en tant que commutateur double, surtout pour la commande de pompes "duplex" » En effet bad original1 69 18836 9 2011909 les distributeurs à trois voies 44 et 55 utilisés sur la figure 2 en tant que relais de maintien sont alors superflus. En outre, tout comme pour le mécanisme à détente brusque monostable de la figure 3, la vitesse et la force de commande sont indépendantes 5 de la vitesse et de la force de déclenchement, c'est-à-dire que la sécurité de fonctionnement est assurée même pour des petits débits de la pompee A l'aide des figures 4 et 5, on va décrire, plus en détail le commutateur bistable pneumatique conforme à l'invention» 10 Sur la figure 4a, le mécanisme à détente brusque bistable porte la référence 77 et les deux distributeurs pneumatiques à trois voies sont référencés 78 et 79« Le gaz de commande pénètre dans les distributeurs par les tubes 80 et 81 et dans le compartiment de gauche ou de droite de la membrane 15 de la pompe "duplex" par les tubes 82 et 83 des distributeurs,, 84 et 85 désignent des ouvertures de décharge, 86 et 87 des bras de levier montés de manière à pouvoir pivoter en 88 et 89«Les deux bras des leviers sont reliés par une articulation au mécanisme à détente brusque, en passant par une bride 90a. 91 dé-20 3igne une lame de ressort précontrainte, sollicitée par une force de, par exemple 200 g» Cette précontrainte est produite par le fait que la lame s'appuie selon la figure 4b avec une force de 200 g par sa face arrière et par le coulisseau 95 contre le corps 97 et exerce sur chacun des leviers 86 et 87, en passant 25 par la bride 90a, une force de réaction de 100 go Dans le cas où une force supérieure à 200 g agit sur le poussoir 96, ce dernier est déplacé vers le bas avee le coulisseau 95 et charge le ressort 91 avee plus de 200 g. (Le ressort se trouvant dans le coulisseau 95 est tendu sous une force d'environ 500 g et ne 30 doit servir que d'amortisseur pour le cas où. des chocs très brutaux de plus de 500 g agissent sur le^oussoir 96)« Le ressort 91 fléchit vers le bas et passe brusquement, sous environ 230 g, dans la position représentée en tirets sur la figure 4b et en élévation latérale sur la figure 4d. En même temps, sur la figure 4a 35 la bride 90a est amenée brusquement de la position représentée en tirets dans la position représentée en trait plein et les leviers 86 et 87 sont inversés. Comme le montre la figure 4b (coupe axiale) et la figure 4d (coupe transversale), la lame de ressort 91 se trouve en contact avec le coulisseau 92 dans~ la nou- 40 velle position» De ce fait, le coulisseau passe de la position BAD ORIGINAL 69 18836 10 2011909 de la figure 4-£ à la position de la figure 4âo le ressort 93 est ainsi sollicité contre le corps 97 par une force qui s'élève dans l'exemple représenté à 200 g et qui est transmise par la lame de ressort 91 à la bride 90„ 5 Quand une force agit maintenant sur le pous soir 98 dans le sens de la flèche représentée sur la figure 4d» le coulisseau ®2 est déplacé vers le haut, ce mouvement étant renforcé par la force du ressort 93» et la lame de ressort 91 fléchit vers le hauto Sous une charge d'environ 230 g, elle 10 passe brusquement dans la position représentée en trait plein sur la figure 4b et sur la figure 4c0 En même temps, la bride 90a et le coulisseau 95 sont ramenés brusquement à la position de départ et la lame de ressort 91 ®st précontrainte avec la force déjà mentionnée de 200 g„ En exerçant une pression sur le 15 poussoir 96, on ramène de nouveau brusquaient la lame de ressort dans son autre position et on déclenche une nouvelle opération de commande.' ïout eomme dans le coulisseau 95, on peut prévoir un ressort amortisseur dans le coulisseau 92o Pour des pompes à très faible vitesse des 20 pistons on peut supprimer les ressorts amortisseurs,. Sur la figure 5» le commutateur■double bistable décrit ci-dessus est utilisé pour la commande d'une pompe "duplex"© la pompe doit être entraînée au moyen d'un gaz sous p une pression d'environ 10 kgf/cm , par exemple par les gaz de 25 rinçage provenant d'une pile à diffusion palladium-argent» la pression de 10 kgf/om exige l'utilisation des deux distributeurs de puissance 101 et 102» Pour la régulation du débit,on monte la pompe et les organes de commande dans une cuve 103 dans laquelle là pression varie en continu en fonction de la charge 30 reliée à la pompe© la Guve 103 sert en même temps de réservoir pour la charge, dans l'exemple selon la figure 5 pour l'alimentation des brûleurs à gaz du régénérateur, les surfaces actives des membranes de la pompe sont dimensionnées de manière que le débit de la pompe soit maximal pour une pression d'environ 0,1 35 kgf/cm dans la cuve 103 et que la pompe s'arrête pour une p pression de 1,0 kgf/cm « Pour l'élimination du COg, on fait passer le mélange de gaz produit dans le régénérateur par une pile à diffusion Pd - Ag. le gaz qui quitte ainsi la pile à diffusion 40 Pd-Ag et qui doit être-amené aux brfîleurs du régénérateur sous 69 18836 2011909 une pression de 0,05 kgf/cm est tout d'abord envoyé au distributeur de puissance"101 en tant que gaz moteur, sous la pression de ce dernier en passant par les conduites 104 et 105, et parvient ensuite au distributeur de puissance 102 par la con-5 duite 106. Depuis la conduite 104, le gaz de rinçage passe en même temps par la conduite 107, le réducteur de pression 108 qui réduit la pression du gaz de rinçage à la pression de commande p usuelle de 1,4 kgf/cm , et les conduites 109 et 110 vers le distributeur à trois voies 111 du commutateur double. En outre, 10 le gaz passe de la conduite 112 dans le distributeur à trois voies 113.Dans la position représentée, le distributeur à trois voies 113 est ouvert pour le gaz de commande, de sorte que ce gaz passe par ce distributeur et la conduite 114 dans le compartiment de la membrane du distributeur de puissance 102 et 15 inverse ce dernier. De ce fait, le gaz de travail se trouvant dans la conduite 106 est libéré et peut s'écouler par le distributeur de puissance 102 et la conduite 115 dans le compartiment de gauche de la membrane de la pompe 116. lia membrane d' entraînement est ainsi sollicitée par une pression et les mem-20 branes et les tiges de commande se déplacent vers la droite» le compartiment de droite de la membrane de la pompe 116 se décharge à cet instant par la conduite 117 et le distributeur de puissance 101. le mouvement des membranes de la pompe vers la droite s'arrête lorsque la tige de commande de gauche de la 25 pompe touche le commutateur double bistable, inverse la lame de ressort 118 du mécanisme à détente brusque et amène, pa£ conséquent, le distributeur à trois voies 113 à la position représentée en tirets. A ce moment, le distributeur à trois voies 113 empêche le gaz de commande de passer de la conduite 112 30 dans la conduite 114 ; la conduite 114 et le compartiment de la membrane du distributeur de puissance 102 sont déchargés en passant par le distributeur à trois voies 113. Sous la force du ressort du distributeur de puissance 102, qui entre alors en action, ce distributeur est amené dans la position représentée 35 en trait plein. De ce fait, le gaz moteur ne peut pas quitter la conduite 106 et le compartiment de gauche de la membrane de la pompe est déchargé en passant par la conduite 115 et le distributeur de puissance 102. Simultanément avec l'inversion mentionnée du distributeur à trois voies 113 et de l'inversion de la lame de ressort 118 a lieu l'inversion du distributeur à 40 trois voies 111 dans la position représentée en tirets* le gaz BAD ORIGINAL, 69 18836 12 2011909 de commande se trouvant dana la conduite 110 est ainsi libéré et passe par le distributeur à trois voies 111 dans la conduite 119 et dans le compartiment de la membrane, du distributeur de puissance 101, ce qui fait que ce dernier est inversé par la pres-5 sion de commande, le gaz moteur se trouvant dans la conduite 105 s'écoule alors par le distributeur de puissance 101 et par la conduite 117 dans le compartiment de droite de la membrane de la pompe, exerce une pression sur la membrane d'entraînement de la pompe et déplace vers la droite les membranes de la pompe et des 10 tiges de commande» Ce mouvement continue jusqu'à ce que la tige de commande de droite de la pompe touche le commutateur bistable et inverse ce dernier, en passant par la lame de ressort 118,de sorte que ce commutateur se trouve de nouveau dans la position représentée en trait plein» A cet instant, un nouveau cycle de 15 travail peut continuero l'arrivée du combustible" devant être refoulé dans le régénérateur, par exemple un mélange de méthanol et d'eau dans un rapport molaire de 1 ; 1 s'effectue sur la figure 5 par le tube 120, tandis que la sortie se fait par le tube 121« 20 le gaz pour les brûleurs à gaz servant au chauffage du régénérateur est prélevé à l'aide de la conduite 123 munie d'un réducteur de pression 122. les distributeurs de puissance 101 et 102 représentés sur la figure 5 peuvent être supprimés dans le cas où. 25 la pression du gaz utilisé pour l'entraînement ne dépasse pas ?. 1,5 kgf/cm o Dans ce cas, la pompe "duplex" s'arrête également p sous une pression de 1,0 kgf/cm dans la cuve 103, mais atteint déjà son débit maximal pour une contre-pression d'environ 0,6kgf/ cm2, car la pression de 0,5 kgf/cm2 du H2, nécessaire pour la 30 pile à combustible, doit être assurée„ Un tel agencement est représenté sur la figure 6o le gaz moteur, par exemple de l'hydrogène produit par régénération et épuré par lavage à l'aide d'une lessive est envoyé par la conduite 131 à la pompe "duplex" 132 et amené par la con-35 duite 133 ou 135'au distributeur à trois voies 134 ou 136. Dans la position représentée, le distributeur à trois voies 136 est ouvert et l'hydrogène passe par la conduite 137 dans le compartiment de droite de la membrane de la pompe 132» la membrane d'entraînement est sollicitée par la pression de l'hydrogène et se 40 déplace par conséquent vers la gauche avec les autres membranes ~ bad original 69 18836 13 2011909 et tiges de commandée Le compartiment de gauche de la membrane de la pompe se décharge alors en passant par la conduite 138 et le distributeur à trois voies 134- Le mouvement s'arrête lorsque la tige de commande de droite touche le mécanisme à détente 5 brusque 139 du commutateur double bistable et inverse ce mécanisme dans la position représentée en tirets,, De Ge fait, le compartiment de droite de la membrane est déchargée en passant par la conduite 137 et le distributeur à trois voies 136» le compartiment de gauche de la membrane de la pompe est rempli 10 d'hydrogène gazeux se trouvant dans la conduite 133» en passant par le distributeur à trois voies 134 et la conduite 138, et les membranes de la pompe ainsi que les tiges de commande se déplacent de nouveau vers la droites Ce mouvement s'arrête lorsque la tige de commande de gauche de la pompe touche le mécanisme 15 à détente brusque 139 du commutateur bistable et inverse ce dernier dans la position représentée en trait pleino L'hydrogène quitte la cuve 142 par le robinet 143 et s'écoule dans la pile à combustible non représentée pour plus de clarté,en passant par le réducteur de pression 140 20 et la conduite 141* L'arrivée dans la pompe 132 du fluide contenant de l'hydregène s'effectue par la conduite 143 et l'arrivée dans le régénérateur par la conduite 144» Le mode de réalisation représenté sur la figure 6 peut encore Ôtre modifié conformément à l'invention, de 25 manière que les distributeurs à trois voies 134 et 136 soient montés directement sur ou dans le corps de la pompe« Cela permet de supprimer les conduites 137 et 138 et de réduire les espaces nuisibles (volumes morts). Suivant un autre mode de réalisation de 30 l'invention, le mécanisme bistable à détente brusque peut être également équipé de distributeurs déehargéso Cela présente surtout l'avantage que les obturateurs sont fermés avec la même force, aussi bien du côté refoulement que du côté échappemento Par décharge des distributeurs à trois voies, on peut maintenant u-35 tiliser, en tant que gaz de commande, également un gaz moteur sous une pression plus élevée, par exemple jusqu'à 10 fcgf/cm2, c'est-à-dire que jusqu'à une pression de 10 fcgf/cm2, des distributeurs de puissance ne sont pas nécessaires© La figure 7 représente un commutateur qua-40 druple bistable pour la commande de deux pompes fonctionnant en bad original 69 18836 14 2011909 synchronisme, commutateur dans lequel 1s mécanisme bistable à détente brusque 150 est combiné avec les quatre distributeurs à trois voies 151, 152, 153 et 154 déchargés . lorsqu'on exerce une pression sur le poussoir 155» la lame de ressort 156 et la 5 bride 157 sont inversés, comme décrit sur la ligure 6. les porte-obturateurs 158, 159» 160 et 161 sont ainsi amenées vers le bas dans la position représentée» les ouvertures de décharge 162 et 163 sont obturées à l'aide des obturateurs sphériques 151 et 154 et le gaz moteur ou la vapeur pénètre dans les com- 10 partiments des membranes des pompes qui s'y trouvent reliées, « en passant par les ouvertures 164» 165» 166 et 167* les ouvertures de décharge 168 et 169 sont alors libérées, de sorte que le gaz moteur puisse s'échapper des compartiments d'entraînement des pompes en passant par les mouvertures 170 et 171» les 15 obturateurs sphériques 152 et 153 ferment les compartiments des distributeurs et empêchent ainsi l'échappement du gaz moteur, par les ouvertures 172, 173® Si l'on exerce maintenant une pression sur le poussoir 178 lorsque les pompes atteignent la position ex-20 trâme, la lame de ressort et la bride sont inversées et les porte-obturateurs sont déplacés en sens opposés® De ce fait, les ouvertures de décharge 162 et 163 sont libérées et le gaz moteur s'échappe par les ouvertures 165 et 166 des compartiments des membranes des pompes, ce qui assure la décharge. En 25 même temps, les ouvertures 172 et 173 sont libérées par les arrivées 170 et 171 pour l'entrée du gaz moteur dans les compartiments des membranes des pompes et les tiges de piston des pompes sont déplacées en sens opposés, les ouvertures de décharge 168 et 169 sont alors fermées, ce qui empêche l'échappement du gaz moteur© la décharge connue en soi du siège des obturateurs quant à la pression s'effectua de la manière suivante dans l'exemple de réalisation de la figure 7© le gaz moteur se trouve sous une pression 35 prédéterminée dans les conduites d'arrivée 164 et 166 et agit sur les obturateurs sphériques avec une force qui correspond au diamètre de l'ouverture de l'obturateur. Du fait que les joints 179$ 180, 181 et 182 se trouvant du côté opposé présentent le ®ad ORIGINAL 69 18836 15 2011909 même diamètre que les ouvertures des obturateurs des forces de môme valeur, mais de sens opposés agissent sur les obturateurs sphériques et sur les joints, les porte-obturateurs conformes à l'inven-5 tion ae présentent de préférence sous la forme d'une tige métallique comportant un collet, les obturateurs sphériques peuvent être réalisés à partir de matières synthétiques connues, par exemple de colles à plusieurs composants ou de résine époxy et sont moulés à l'aide de calottes sphériques en verre ou en 10 "ïeflon" et fixés sur les porte-obturateurs» les obturateurs sphériques réalisés de préférence en matières synthétiques sont prolongés de façon tubulaire, de manière à entourer les axes métalliques et à être appliqués contre l'axe par la pression du gaz» 15 les pompes conformes à l'invention convien nent surtout au refoulement et au dosage de faibles débits de liquides, par exemple de combustibles ou de comburants liquides dans des piles à combustible ou daas un régénérateur d'une installation de piles à combustible* Il est également possible d'u-20 tiliser la pompe différentielle conforme à l'iavention pour véhiculer l'éleotrolyte ou le réfrigérant dans des piles à combustible» Comme gaz de commande et gaz moteur de la poiape différentielle, on peut utiliser aussi bien le gaz de rinçage quittant la pile à diffusion Pd-Ag que le gaz quittant le ré-25 générateur. In outre, pûur le fonctionnement de la pompe différentielle, on peut faire appel à du gaz accumulé dans des bouteilles sous pression, par exemple de l'hydrogène ou de l'oxygène. BAD orignal 69 18836 16 2011909 REVENDICATIONS 1„ Pompe différentielle commandée par des dfstributeurs et servant à refouler et à doser des liquides, en particulier dans des piles à combustible, caractérisée par le 5 fait que les organes de commande de la pompe sont des distributeurs à trois voies à commande mécanique et pneumatique ou mécanique » 2« Pompe différentielle suivant la revendication 1, caractérisée par le fait que les distributeurs à 10 trois voies à commande mécanique sont combinés avec un mécanisme à détente brusque, monostable ou bistable0 3» Pompe différentielle suivant la revendication 2, caractérisée par le fait que le mécanisme à détente brusque monostable est formé par une lame de ressort et un 15 ressort en U obturant ou libérant une ouverture en passant par un levier de commande» 4« Pompe différentielle suivant la revendication 3, caractérisée par le fait que le mécanisme à détente brusque monostable se compose d'une lame de ressort et 20 d'un ressort en ïï obturant ou libérant simultanément, à l'aide de deux leviers de commande, les ouvertures de deux distributeurs à trois voieso 5. Pompe différentielle suivant la revendication 2, caractérisée par le fait que le mécanisme à déten-25 te brusque bistable se compose d'une lame de ressort précontrainte qui est reliée par deux articulations à une bride et qui repose sur des ooulisseaux et par le fait que la bride comporte deux leviers en vue de l'inversion simultanée de deux distributeurs à trois voieso 30 6o Pompe différentielle suivant la reven dication 5» caractérisée par le fait que deux porte-obturateurs au moins sont reliés à la bride avec transmission en traction et en pression, ces porte-obturateurs inversant simultanément au moins deux distributeurs à trois voies déchargés» 35 .7» Procédé de fonctionnement de la pompe différentielle suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on envoie le gaz moteur à la pompe en passant par un ou deux distributeurs à trois voies à actionnement mécanique et pneumatique ou mécanique0 bad original" 69 18836 17 2011909 8o Procédé suivant la revendication 7, caractérisé par le fait que l'on envoie le gaz moteur à la pompe en passant par des distributeurs de puissance actionnés par voie pneumatique, la pression du gaz utilisé pour la commande 5 étant réduite, avant l'introduction dans les distributeurs à trois voies, par un réducteur de pression. 9 10» Procédé suivant les revendications 7 à 9, caractérisé par le fait que l'on règle le débit de la pompe en passant par une soupape à pointeau et/ou. en passant par la 15 pression du gaz dans un réservoir qui l'entoure» 11. Procédé suivant les revendications 7 à 10, caractérisé par le fait que l'on entraîne les distributeurs à trois voies à oommande mécanique par un mécanisme à détente brusque monostable. 20 12. Procédé suivant les revendications 7 à 10, caractérisé par le fait que l'on entraîne les distributeurs à trois voies à commande mécanique par un mécanisme à détente brusque bistable. 13. Procédé suivant la revendication 12, 25 caractérisé par le fait que l'on inverse simultanément deux à quatre distributeurs à trois voies déchargés, à l'aide du mécanisme à détente brusque bistable. 14. Procédé suivant les revendications 12 et 13, caractérisé par le fait que l'on aetionne les poussoirs, 30 conformément aux courses de la pompe, alternativement en sens opposés, la lame de ressort, la bride et les leviers fixés à ce dernier dans le mécanisme à détente brusque étant inversés chaque fois en sens opposés, de sorte que les tubes d'arrivée ou de sortie des distributeurs soient respectivement ouverts 35 ou fermés. 15» Proeédé suivant les revendications 12 à 14, caractérisé par le fait qu'en cas de mouvement axial,on fait en sorte que le poussoir fasse fléchir en passant par un coulisseau doté le cas échéant de ressorts amortisseurs une 40 lame de ressort qui s'appuie avec une force prédéterminée sur * BAD ORIGINAL 69 18836 18 2011909 oe coulisseau»' jusqu'à ce que cette lame de ressort soit inversée et agissent ainsi avec la force prédéterminée, en passant par un autre coulisseau, sur un ressort antagoniste, de sorte que la lame de ressort déplace la bride dans le sens opposé et 5 que les leviers soient inversés brusquement» 16o Procédé suivant les revendications 12 à 14, caractérisé par le fait que lors du déplacement du poussoir on déplace par ce dernier le coulisseau, sur lequel la lame de ressort s'appuie avec la force prédéterminée, jusqu'à ce 10 que la lame de ressort précontrainte s'inverse et déplace ainsi la bride dans le sens opposé, de sorte que les leviers reviennent à la position de départ» 17» Procédé suivant les revendications 12 à 16, caractérisé par le fait que l'on relie la bride servant-15 d'appui à la lame de ressort solidairement à une seoonde bride qui assure à elle seule.la transmission de la force sur les leviers des distributeurs à trois voies» 18o Procédé suivant les revendications 12 et 13, caractérisé par le fait que l'on transmet la force de la 20 lame de ressort, en passant par la bride, aux axes des obturateurs sphériques déchargés» 19» Procédé suivant la revendication 18, caractérisé par le fait que l'on transmet la force de la lame de ressort par la bride aux axes métalliques des obturateurs 25 sphériques déchargés, les obturateurs sphériques, le cas échéant prolongés, étant en matière synthétique et collés aux axes métalliques» 20» Procédé suivant les revendications 7 à 19» caractérisé par le fait que l'on utilise la pompe différen-30 tielle pour refouler et doser le combustible ou le comburant à convErtir dans des piles à combustible» 21» Procédé suivant les revendications 7 à 19 caractérisé par le fait que l'on utilise la pompe différentielle pour refouler et doser dans le régénérateur d'une 35 installation de piles à combustible, les composés contenant de l'hydrogène, utilisés pour la production de l'hydrogène. 22o Procédé suivant les revendications 7 à 19, caractérisé par le fait que l'on utilise la pompe différentielle pour véhiculer l'électrolyte dans des piles à 40 combustible» BAD OR/gin^ 69 18836 19 2011909 23o Procédé suivant les revendications 7 à 19, caractérisé par le fait que l'on utilise la pompe différentielle pour assurer la circulation d'un réfrigérante 24« Procédé suivant les revendications 7 à 5 23» caractérisé par le fait que l'on utilis.e comme gaz de commande et gaz moteur de la pompe différentielle, le gaz de rinçage quittant une pile à diffusion Pd-Ag* 25. Procédé suivant la revendication 24» caractérisé par le fait que l'on place le groupe moto-pompe dans 10 une cuve étanche et que l'on emploie le gaz utilisé pour la commande et l'entraînement de la pompe différentielle, exclusivement en vue du chauffage du régénérateur. 26. Procédé suivant les revendications 7 à 23» caractérisé par le fait que l'on utilise comme gaz de com- 15 mande et gaz moteur de la pompe différentielle, le gaz quittant le régénérateur. 27o Procédé suivant les revendications 7 à 23, caractérisé par le fait que l'on utilise comme gaz de commande et gaz moteur, le gaz prévu pour le fonctionnement des 20 piles à combustible et accumulé dans des bouteilles sous pression, par exemple de l'hydrogène et/ou de l'oxygène» —— _ ^ bad original