Brevet FR2027799A1 — publié le 19701002

i 2027799 La présente invention se rapporte à xm appareil qui permet d* additionner des liquides à de X3 eau s * écoulant sous pression dans une canalisation. Un appareil de ce type est déjà décrit dans le Brevet 5 JLnglais N° 1 117 516* H comprend une pompe qui est commandée par un fluide sous pression, et une chambre de pompage pour 1*additif liquide, délimitée en partie par une face de l'organe de pompage mobile, réalisé sous forme d'une membrane élastique qu'actionne sur sa face opposée à la chambre de pompage le 10 fluide de coamande, sous le contrôle d'une soupape. Cette soupape est commandée par un débitmètre monté sur la canalisation, permettant au fluide sous pression de donner une impulsion à la membrane, laquelle effectue alors sa course de refoulement, puis de s'échapper afin que la membrane effectue sa course de retour. 15 La fréquence des impulsions, et par suite le refoulement de la pompe, dépendent du débit de l'eau dans le compteur, si bien qu'on additionne à l'eau une proportion constante de liquide. Puisque dans cette pompe l'organe de .pompage est une Membrane, elle présente la même surface active sur ses deux 20 faces, si bien que le fluide de coamande agit sur une surface égale à celle qu'on applique, dans la chambre de pompage, au liquide additionnel pompé. C'est pourquoi il est essentiel que la pression du fluide de commande soit supérieure à la pression contre laquelle le liquide est pompé, car la pression du fluide 25 de coamande doit produire une force suffisante pour vaincre la contrepression du liquide et vaincre aussi l'élasticité de la membrane, pour lui permettre de se déformer et de provoquer la course de pompage. Le fluide de coamande employé dans ce précédent appa-30 reil est en général de l'air, ce qui restreint son emploi aux endroits, tels que les usines, où l'on dispose d'air comprimé sous une pression suffisante. Dans les fermes et dans les serres, on ne dispose pas d'air comprimé, et l'appareil décrit dans le Brevet ci-dessus 35 mentionné ne convient donc pas pour ajouter des liquides tels que des engrais ou des désherbants liquides à l'eau d'irrigation, en agriculture ou en horticulture. La présente invention concerne le problènfi d'additions de liquide à l'eau s'écoulant sous pression dans une canalisa-40 tion, pour des besoihs agricoles ou horticoles, où la seule 70 00004 2 2027799 jource de pm.ssaK.ee pour ©OBaander la pompe se situe dans 18sp» poxi; d'eau. de la eaiïaiisatioa. elle-même. Pour résoudre ce problème, l'appareil du type décrit plus haut et conforme à l'invention est caractérisé par son 5 organe de pompage qui, au lieu d'être une membrane, est un plongeur rappelé par un ressort et comprenant un couple de pistons solidaires ; la face extrême du piston de plus petit diamètre limite la chambre de pompage, et la face extrême du piston de plus grand diamètre limite une chambre reliée au tuyau dans 10 lequel s'écoule l'eau sous pression, si bien qu'une partie de cette eau constitue le fluide de commande, et que le liquide additionnel est introduit dans l'eau par pompage en utilisant la pression de l'eau elle-même. On comprendra que, parce que la partie de l'eau sous 15 pression qui agit comme fluide de commande opère sur une surface supérieure à celle sur laquelle agit le liquide que l'on pompe, une force dynamique est produite par l'eau constituant le fluide de commande, et cette force dynamique suffit à vaincre la force du ressort du plongeur à ressort de rappel, et aussi à 20 vaincre tout frottement des deux pistons dans leurs cylindres. De préférence, les deux pistons formant le plongeur sont reliés par une tige de piston qui passe dans une ouverture pratiquée dans la pièce séparant les deux cylindres dans lesquels les deux pistons se déplacent, le cylindre de plus petit 25 diamètre constitue la chambre de pompage, et le cylindre de plus grand diamètre constitue, sur un c8,té du plus grand piston, la chambre qui est reliée au tuyau où s'écoule l'eau. Sur l'autre côté du plus grand piston, le cylindre de plus grand diamètre contient un ressort de compression hélicoïdal qui fournit 30 la force de rappel en se comprimant entre la pièce de séparation et le piston de plus grand diamètre. De préférence encore, une butée démontable ou réglable est montée dans le. cylindre de plus petit diamètre, pour rendre variable la course du plongeur. Ceci permet de régler 35 la proportion de liquide que l'on additionne à l'eau circulant dans le tuyau. Un exemple d'appareil construit conformément à l'invention est illustré dans les dessins annexés, où La figure 1 montre en coupe la chambre de pompage et 40 les organes attenants de la pompe. 70 00004 3 2027799 La figure 2 est une coupe de la chambre de pompage, semblable à une partie de la figure 1 mais présentant une modification. La figure 3 est une vue de profil de l'appareil dans 5 son ensemble, à une échelle inférieure à celle des figures 1 et 2. La figure 4 est un schéma électrique, représentant le circuit de deux vannes électromagnétiques appartenant à la pompe, et montrant aussi en silhouette un débitmètre rotatif faisant 10 partie de l'appareil et comprenant une came ; et Les figures 5a. et 5b montrent d'autres cames pouvant être substituées à la came représentée sur la figure 4. Comme le montre la figure 1, la pompe comprend un cylindre 1 supérieur de petit diamètre, et un cylindre 2 inférieur, 15 de plus grand diamètre. Entre les cylindres 1 et 2 est disposée une pièce de séparation 3 percée d'une ouverture 4, et assemblée de façon étanche aux cylindres 1 et 2 par les joints toriques 4a. L'extrémité supérieure du cylindre supérieur 1 est fermée par un bloc 5 moulé avec interposition d'un joint torique 6, 20 et l'extrémité inférieure du cylindre inférieur 2 est elle-même fermée par un autre bloc moulé 7, aveG interposition d'un joint torique 8. L'ensemble formé par les cylindres 1 et 2, la pièce de séparation 3 et les pièces 5 et 7 est maintenu par quatre tiges de serrage 9, dont deux sont représentées sur la figure 25 1. Les tiges de serrage 9 ont leuis extrémités inférieures filetées vissées dans des trous taraudés dans le bloc 7i et leurs extrémités supérieures, qui sont également filetées, traversent des trous ménagés dans des branches du bloc 5» et recevant des écrous 10. En bloquant ces derniers tout l'assemblage est serré. 30 Les cylindres 1 et 2 contiennent un plongeur formé par les pistons 11 et 12, reliés par la tige de piston 13. Le piston 11 est à double effet, et comporte deux garnitures 14 et 15 montées dos à dos et séparées par une rondelle rigide 16 en métal. Le piston 12 est seulement à simple effet, et il porte 35 une seule, garniture 17, avec une rondelle 18. Un ressort de compression hélicoïdal 19 est placé dans le cylindre 2, et travaille entre le dessous de la pièce de séparation 3 et la face supérieure de la rondelle 18. Ce ressort agit pour faire descendre tout l'ensemble du plongeur jus-40 qu'à la position représentée sur la figure 1, où le piston 11 70 00004 4 2027799 bute sur la face supérieure de la pièce de séparation 3. L'espace 20 dans le cylindre 1, au dessus du piston 11; constitue la chambre de pompage, et il communique avec un alésage 21 dans le bloc 5» Cet alésage 21 communique à son tour 5 avec les conduits 22 et 23 qui constituent respectivement, pour la pompe, les conduits d'admission et de refoulement du liquide. Un tuyau d'admission 24 est raccordé au conduit 22 par un clapet d'admission de retenue 25, et un tuyau de refoulement 26 est, de la même façon, raccordé au conduit 23 par un clapet de 10 retenue 27• L'espace 28 sous le piston 12, dans le cylindre 2, constitue une chambre pour le fluide de commande, et il commun1 -que avec tm alésage 29 dans le bloc 7» Ce dernier comporte aussi un conduit d'admission 30 et un conduit de refoulement 31 pour 15 le fluide de commande» Un tuyau d'admission 32 pour le-fluide de commande communique avec le conduit 30 au moyen d'une vanne ■ électromagnétique 33j et un tuyau de départ 34 "pour le fluide de commande communique avec le conduit 31» par l'intermédiaire d'une seconde vanne électromagnétique 35» Le tuyau de départ 20 34 communique avec l'ouverture 4 de la pièce de séparation 3» et par celle-ci avec les espaces des cylindres 1 et 2 compris entre les pistons 11 et 12, si bien que ces parties sont constamment parcourrues par de l'eau. Les vannes 33 et 35 sont connectées à un circuit élec-25 trique par l'intermédiaire d'un commutateur au moyen duquel une vanne est excitée et l'autre pas, puis l'inverse, si bien qu'à chaque instant la vanne d'admission est ouverte et celle de refoulement fermée, ou vice-versa. Quand la vanne 33 est excitée, le fluide de commande 30 sous pression est admis dans la chambre 28, si bien que celle-ci est remplie du fluide de commande sous pression, ce qui repousse le plongeur vers le haut, contre l'action du ressort 19. Le piston 11 effectue alors sa course de pompage au cours de laquelle le liquide est chassé de la chambre de pompage 20, est 35 évacué en passant par le clapet de retenue 27. Puis, quand la vanne 33 est désexcitée et que la vanne 35 est excitée, le plongeur est ramené par le ressort 19 à la position représentée sur la figure 1 et, ce faisant, le piston 17 chasse le fluide de commande par la vanne 35• Comme le piston à double effet 11 des-40 cent sous l'action du ressort 19> une nouvelle quantité de li 70 00004 5 2027799 quide est aspirée dans la chambre 20 par le clapet d'admission 25. Le "bloc 5 comporte un alésage supplémentaire 38 qui est taraudé et fermé par un "bouchon 39 à tête moletée, afin de 5 pouvoir le visser et le dévisser manuellement« La course supérieure du plongeur est limitée par l'extrémité supérieure 42 de la tige de piston 13 venant au contact de l'extrémité inférieure du bouchon 39• Pour réduire la course de la pompe, et réduire ainsi le volume du liquide pompé, à chaque course, on 10 peut remplacer le bouchon 39 par le bouchon 39a représenté sur la figure 2. Ce bouchon 39,a porte lui aussi un axe 41 qui se prolonge vers le bas dans l'alésage 21, jusque dans la chambre 20. En mettant ce bouchon en place, on limite la course du plongeur par la mise en contact du sommet 42 de la tige de piston 15 13 avec l'extrémité 43 de l'axe 41. La pompe peut être pourvue d'un certain nombre de bouchons 39 comprenant des axes de différentes longueurs, pour penaettre de régler sa course selon les besoins. En variante à l'utilisation d'axes différents constituant des butées amovibles, on peut aussi munir le bouchon 39 20 .d'une partie filetée allongée que l'on vissera dans l'alésage 38 et, de cette façon, l'extrémité intérieure de cette partie filetée constituera une butée que l'on réglera en la vissant plus ou moins, selon les besoins. L'appareil débitant les quantités proportionnées de 25 liquide, représenté dans son ensemble sur la figure 3» est destiné à fournir de l'engrais liquide provenant d'un réservoir 44 à un courant d'eau d'irrigation sous pression arrivant par un tuyau 45. À. cet effet, le tuyau d'admission 24 de la pompe se prolonge juëque dans le réservoir 44, et est aménagé pour aspi-30 rer l'engrais liquide contenu dans le réservoir 44, à travers le filtre 46. Le tuyau de refoulement 26 de la pompe est raccordé au tuyau 45 par l'intermédiaire d'un robinet d'arrêt 47. Le tuyau 32 d'amenée du liquide de commande de la pompe est également raccordé au tuyau 45 et ce raccordement, en amont du 35 raccordement du tuyau 26, est assuré au moyen d'un autre robinet d'arrêt 48. ïïn tuyau 34a conduit depuis l'ouverture 4 jusqu'à une canalisation d'évacuation 48_a. Entre les raccordements des tuyaux 26 et 32, le tuyau 45 est muni d'un débitmètre rotatif 49 du type à turbine et, 40 dans l'exemple figuré, ce compteur est un compteur Leeds. Pour 70 00004 6 2027799 pouvoir séparer du tuyau 45 le compteur 49, en vue de son entretien tout en maintenant le débit dans ce tuyau on a prévu des robinets d'arrêt supplémentaires 50 et 51» immédiatement en amont et en aval du compteur 49» et un tuyau de dérivation 52 5 ou by-pass muni d'un robinet d'arrêt 53• le débitmètre 49» au lieu d'être muni d'une pluralité de -sadraas entraînés par son arbre rotatif, pour enregistrer le débit total de l'eau qui le traverse, comprend une came rotative 54 5 comme le montre la figure 4. 10 Cette came rotative coopère avee un suiveur constitué par le bras de commande 55 d'un microcommutateur 56 à deux voies. Comme le montre la figure 4, le microcommutateur 56 est connecté par une ligne 57 à l'une des bornes d'un interrupteur d'arrêt 58 bipolaire et il est connecté par d^utres lignes 59 15 et 60 respeciivement aux deux vannes électromagnétiques 33 et 35* Le circuit des vannes 33 et 35 est complété par le retour à l'interrupteur 58 au moyen d'une ligne commune 61. Ainsi, quand l'interrupteur 58 relié à une source de courant 62 est fermé, les vannes 33 et 35 sont alternativement excitées et 20 désexcitées, selon que la came 54 inversera le commutateur 56» par la rotation de l'axe du compteur 49« La came 54 de la figure 4 comporte un seul bossage 63» ce qui met le commutateur 56 une fois dans chaque position, pour chaque révolution de l'axe du compteur 49. Ainsi, ce dernier constitue le moyen de comman-25 de des vannes 33 et 35, et la fréquence de leur action dépend du débit de l'eau dans le tuyau 45. Si le débit augmente, la fréquence des impulsions augmente proportionnellement, et par conséquent le volume d'engrais liquide pompé hors du réservoir 44 jusque dans le tuyau 45. De cette manière, la proportion 30 d'engrais liquide ajouté à l'eau circulant dans le tuyau 45 est maintenue constante» Cette proportion peut être modifiée en substituant un bouchon tel que le bouchon 39,a au bouchon 39, et en modifiant ainsi la course dji plongeur de la pompe. La proportion d'engrais liquide ajouté à l'eau peut 35 aussi être modifiée en substituant soit une came 54a représentée sur la figure 5a, soit une came 54b représentée sur la figure 5b, à la came 54 représentée sur la figure 4. La came 54a comporte deux bossages 63.a, et la came 54b comporte quatre bossages 6^b. Ainsi, pour n'importe quelle course de la pompe, la 40 came 54_a lui imposera deux courses à chaque révolution de l'axe 70 00004 7 2027799 du compteur 49, pour doubler la proportion d1engrais liquide ajouté à l'eau et, de la même façon, la came 54b doublera la proportion une fois encore. Au lieu de prévoir deux vannes électromagnétiques à 5 deux voies séparées 33 et 35» on peut utiliser aussi une seule vanne à trois voies. Celle-ci est alors raccordée au conduit 30 et aux deux tuyaux 32 et 34, le conduit 31 devenant inutile» Quand cette vanne est excitée le conduit 30 communique avec le tuyau 32, et quand elle ne l'est pas il communique avec le 10 tuyau 34. Lorsque la pompe est utilisée pour refouler des engrais liquides ou d'autres liquides qui laissent un dépôt par évaporation, la garniture du piston 17 aura tendance à gommer quand on laissera la pompe au repos un certain temps. Ceci ^f-15 fecte le fonctionnement de la pompe, et endommage rapidement la garniture 17» à un point tel que la pompe cessera de fonctionner. Cet inconvénient est complètement écarté par le rinçage des cylindres 1 et 2 par l'eau provenant du tuyau de départ m 34. Tout liquide venu au contact de la garniture 17 est éliminé 20 par lavage, et aucun séchage ne se produit dans l'espace compris entre les pistons 11 et 12. 70 00004 8 2027799 REVENDICATIONS 1 - Dispositif permettant d'additionner un liquide à de l'eau s'écoulant sous pression dans un tuyau, comprenant une pompe commandée par un fluide sous pression et une chambre de pompage 3 pour l'additif liquide, limitée en partie par une face de l'organe de pompage mobile qu'actionne, sur sa face opposée à la chambre de pompage, le fluide de commande, sous le contrôle ' d'une vanne, ladite vanne étant commandée par un débitmètre monté sur le tuyau, et permettant au fluide sous pression de 10 donner une impulsion à l'organe de pompage qui effectue alors sa course de refoulement, puis de s'échapper afin que l'organe de pompage effectue sa course de retour, la fréquence des impulsions et par suite le .refoulement de la pompe dépendant du débit de l'eau dans le compteur, si bien qu'on additionne à 15 l'eau une proportion constante de liquide, caractérisé en ce que l'organe de pompage est tua plongeur à ressort de rappel comprenant un couple de pistons solidaires, l'extrémité du piston de plus petit diamètre limitant la chambre de pompage, et l'extrémité du plus grand piston limitant une chambre qui est 20 reliée au tuyau, si bien qu'une partie de l'eau s'écoulant dans ce tuyau constitue le fluide de commande, et que le liquide additionnel est introduit dans l'eau par pompage en utilisant la pression de l'eau elle-même. 2 - Dispositif suivant la Revendication 1, caractérisé en ce 25 que les deux pistons sont reliés par une tige de piston qui passe par une ouverture pratiquée dans la pièce séparant les deux cylindres dans lesquels se déplacent les deux pistons, le cylindre de plus petit diamètre renfermant la chambre de pompage et le cylindre de plus grand diamètre contenant un ressort de 30 compression hélicoïdal qui se comprime entre la pièce de séparation et le piston de plus grand diamètre. 3 - Dispositif suivant la Revendication 2, caractérisé par une butée interchangeable ou réglable dans le cylindre de plus petit diamètre, permettant de modifier la course du plongeur. 35 4 - Dispositif suivant l'une des Revendications précédentes, caractérisé en ce que la vanne est commandée par un solénoïde et que le débitmètre commande la fréquence de fonctionnement de la vanne, au moyen d'une came rotative qui commute un micro 70 00004 9 2027799 interrupteur monté dans le circuit d'alimentation de la vanne. 5 - Dispositif suivant la Revendication 4, caractérisé par une came interchangeable avec d'autres cames, pour modifier le rapport entre la vitesse de rotation du débitmètre et la fréquence 5 de fonctionnement de la valve, afin de modifier la proportion de liquide additionné à l'eau s'écoulant dans le tuyau. 6 - Dispositif suivant l'une des Revendications 1 à 5» caractérisé en ce que la partie de l'eau qui constitue le fluide de commande est envoyée depuis la chambre délimitée par le grand 10 piston jusque dans l'espace compris entre les pistons, si bien que la paroi dp cylindre est lavée et maintenue sans dépôt du liquide additionnel.