Brevet FR2069927A1 — publié le 19710910

Il existe sur le marché des pompes hydrauliques destinées à manutentionner et a mettre en pression des fluides corrosifs, mais peu de ces pompes permettent d'GDtenir des pressions élevées. De plus, il est assez difficile de réaliser des pompes hydrauliques pour de tels fluides, conservant dans le temps leurs caractéristiques techniques, difficultés encore augmentées par des variations volontaires ou involontaires, de concentrations, de températures et de viscosité, par exemple. es difficultés rencontrées pour la réalisation de ces matériels, dues aux pro priétés corrosives des fluides à manutentionner et à mettre en pression, sont souvent augmentées par le caractére non lubrifiant, voire même agressif de ces fl@ides. Les caractéristiques de ces fluides exigent, en plus des techniques compliquées et particulières, 11 emploi de matériaux inoxydables et m altérables permettant des performances mécaniques élevées, avant pour conséquences des prix de revient prohibitifs. A l'examen des matériels proposés, il apparait qu'une pompe pour fluides corrosifs airant des performances comparables aux pompes hydrauliques couramment utilisées dans l'industrie avec des fluides classiques, est absente du marché. le but de l'invention est de permettre de réaliser un tel matériel en faisant appel à des techniques éprouvées dans l'industrie et presentant des performances valables et durables sans négliger le facteur prix de revient. 'étude entreprise a été conduite en considérant les points suivants a) Avoir recours au maximum à des matériels ou éléments de matériel de type standard utilisés dans l'industris hydraulique avec les fluides classiques tels que huiles @inérales ou fluides ininflammables par exemple. b) Te pas mettre en contact le fluide corrosif à manutentionner et à mettre er--pression avec les organes mecaniques, lui transmettre seulement l'énergie necessaire au travail souhaite. c) Ne traiter avec des materiaux inoxydables et inaltérables que les parties directement en contact avec le fluide corrosif, et réserver à ces éléments n travail réduit, simple et limite. d) Séparer de fagon imcérative l'étage générateur d'énergie de l'étage transmetteur, jouant le rôle de pompe pour fluide corrosif. e) Permettre des débits de quelques litres à plusieurs centaines de litres par minute et des pressions de service et de pointe pouvant atteindre plusieurs centaines de 3ars, dans les mêmes conditions et suivant les mêmes gammes que pour les pompes et générateurs hydrauliques standard. f) Permettre de travailler à l'étage fluide corrosif en débit variable contrôle de pression et asservissement. g) Garantir la rpbustesse, la fidélité et la sécurité d'emploi généralement appliquée aux matériels hydrauliques de type classique. h) Permettre l'utilisation de ces pompes pour fluides corrosifs en vue de la manutention et de la mise en pression d'acides de bases et aussi de fluides complexes. i) Permettre accessoirement l'utilisation de ces pompes pour fluides corrosifs en vue de la manutention et de la mise en pression de fluldes présentant des caractéristiques de viscosité très faibles et variables (Ether, Diluants, solvants Etc...) j) Permettre en plus de la séparation des fluides transmetteurs et à manutentionner ou à mettre en pression, d'informer les utilisateurs ou d'agir sur un asservissement, en cas d'incident risquant d'entrainer le contact ou le mélange des fluides. A titre d'exemple, nous allons décrire les principes techniques de base d'une pompe pous fluides corrosifs, sous la forme de schémas hydrauliques, faisant appel à des éléments constitutifs couramment utilisés et de construction de type standaniou derivés du standard, ces descriptions n'ont que valeur indicative et sont retenues dans le but de faciliter l'analyse du procédé faisant ltobjet du présent exposé. La réalisation industrielle de pompes pour fluides corrosifs fait appel à des éléments adaptés aux besoins de cette technique et à des éléments faisant l'objet d'études particulières tenant compte des caractères différents et de la sépa ration des étages générateurs d'énergie et transmetteur. La description qui va suivre, en regard des dessins et schémas annexés donnés à titre d'exemple non limitatifs, analyse les particularités de l'invention et l'art de les réaliser, toutes dispositions ressortant tant du texte que des figures, rentrant bien entendu dans le cadre de ladite invention. La figure I analyse à titre d'exemple unschéma de principe d'une pompe à fluides corrosifs et fait apparaître la séparation de l'étage générateur travaillant avec un fluide conventionnel en circuit fermé, de l'étage transmetteur fluides corrosifs. Les figures 2, 3, @ et 5 définissent le travail des transmetteurs de fluides corrosifs suivant le schéma de principe analysé par la figure I. tin nombre plus important de transmetteurs, suivant des modalités techniques diverses, permet de faire travailler les pompes à fluides corrosifs dans les mêmes conditions de régularité que les pompes hydrauliques de production stan dard. La figure @ fait apparaitre la possibilité de régulariser le débit pulsatoire, dans le cas d'une pompe à deux transmetteurs. La figure 7 fait apparaitre les possibilités d'avoir recours à des asservissements à l'étage fluides corrosifs. Les figures 9, 9 et 10 traitent à titre d'exemples, de différents ypes de transmetteurs permettant la séparation des fluides malgré un incident et de l'information de l'utilisateur de cet incident. La figure I représente un schéma de principe d'une pompe pour fluides corrosifs. e schéma fait apparaitre avec clareté la séparation de l'étage générateur I, de étage transmetteur TI, seul au contact du fluide corrosif à manutentionner et à mettre en pression. Le fluide de travail est de type classique hydraulique présentant les caracté ristiques habituellement attachées à ces produits telles que viscosité, stabilité, index, lubrification Etc... Le générateur d'énergie travaille en circuit fermé. Le moteur I entraine un générateur 2 qui puise son fluide dans le réversoir 3, garni du fluide de travail, ce réservoir 3 est connecte à l'alimentation du géné rateur 2 et collecte les retours des circuits provenant des valves de travail. Une valve de sureté 4 assure la sécurité du circuit, un clapet de non retour 9 protège le générateur 2. Le distributeur 5 oriente le fluide débité par le générateur 2 vers les transmetteurs I2 ou I3. La sélection du transmetteur à faire travailler est assurée par le jeu d'un moto-réducteur 7 et d'une came 8 agissant sur le tiroir du distributeur 5 par exemple. Un électro-valve 6 peut éventuellement permettre le repos du généra- teur 2 par by-pass du debit, par pilotage' du distributeur 5. Ce mode de sélection du distributeur n'est donne qu'à titre d'exemple, tout autre moyen de commande ou d'asservissement peut être utilisé. Le fluide débité par le générateur 2 est ainsi canalisé alternativement vers les transmetteurs 12 ou I3 coté chambres fluides générateur I6 ou I7. Dans ces conditions les membranes séparatrices de fluides 14 et I5 des transmetteurs I2 et I3 sont alternativement soumises à la pression du générateur 2 et déplacées suivant le débit de ce générateur. Etage transmetteur fluide corrosif Le fluide interessant cet étage est le fluide corrosif à manutentionner et à mettre en pression. Le déplacement alternatif des membranes séparatrices de fluide I4 st I5 des transmetteurs I2 et I3 permet au fluide corrosif contenu dans le réservoir 20 en charge sur les transmetteurs I2 et I3 de s'écouler vers l'une des chambres fluide corrosif I8 ou I9 (19 sur le schema Fig 1)à travers le clapet de non retour 21 ou 22 (21 sur le schéma Fig.I) et de remplir cette chambre. Le fluide contenu, par suite du remplissage précédent, dans autre chambre 18 ou 19 (13- sur le schéma Fig I) est mis en mouvement par le déplacement de la membrane correspondante 14 ou 15 (14 sur le schéma Fig I) dans les conditions de pression et de débit déterminées par le générateur 2 et par sa valve de sécuri té +, le fluide corrosif ainsi refoulé ne peut retourner au réservoir 20 par suite de l'action des clapets de non retour 21 ou 22 (22 sur le schéma Fig.I) et chemine vers le circuit utilisation à travers les clapets de non retour 23 OU 24 (23 sur le schéma Fig I). Dans ces conditions, nous disposons d'une pompe pour fluide corrosif à deux corps et à étage séparés, de caractéristiques de débit et de pression déterminées par le générateur. Les figures 2, 3, 4 et 5 sont destinées a permettre l'analyse d'un cycle de travail pris à titre d'exemple par le schéma de principe Fig I détaillé au chapitre précédent. La figure 2 reprend le schéma analysé par la figure I, l'étage générateur à été représenté pcur mémoire. Les transmetteurs 12 et 13 sont représentés en position neutre, membrane 14 et 15 en position d'équilibre, chambres 16 - 18 et 17 - 19 également remplies de leurs fluides respectifs. Les clapets de non retours 21 et 22, permettent l'écoulement du fluide corrosif du réservoir vers leur transmetteur respectif, interdisant le circuit inverse, ils sont auto-obturés par la pression. Les clapets de non retour 23 et 24 permettent l'écoulement du fluide corrosif de leur transmetteur respectif vers l'utilisation et interdisent le circuit inverse, ils sont auto-obturés par la différence de pression entre amont et aval. L'organe générateur travaille en circuit fermé Le remplissage du réservoir 20, en fluide corrosif est assuré en fonction du débit nécessaire, par le jeu d'un robinet 10 contrôlé par un dispositif à flotteur 11, par exemple. La figure 3 image la phase de remplissage par le fluide corrosif de la chambre 13 du transmetteur I2, la membrane 14 est repoussée et refoule le fluide géné @ateur de la chambre 16. Le transmetteur 13 n'a à ce moment subi aucune modification par rapport à celle de la figure 2. La figure 4 image à la fois la phase de refoulement du fluide corrosif de la chambre 13 du transmetteur I2, la membrane 14 est repoussée par le fluide générateur sous pression introduit dans la chambre I6, et la phase de remplissage par le fluide corrosif de la chambre 19 du transmetteur I3 dans les mêmes conditions que décrit précédenmient figure 3, pour la chambre 13 du transmetteur 12. La figure 5 image la phase de refoulement du fluide corrosif de la chambre 19 du transmetteur I3, et la phase de remplissage par le fluide corrosif de la chambre 13 du transmetteur 12 dans les mêmes conditions techniques que décrites par la figure 4. Les figures I, 2, 3, 4, et 5 traitent d'une pompe à deux corps, ce type a été choisi pour simplifier les descriptions de fonctionnement. Il est certain qu'un tel type de matériel présente les avantages de simplicité de construction et d'emploi, mais le débit d'un tel dispositif est pulsatoire. Dans le cas où l'utilisation envisagée exige un débit régulier et pratiquement absent de crêtes il est possible, par exemple, de remplacer le distributeur 5 figurant sur le schéma figure I par un distributeur rotatif continu alimentant le nombre de transmetteurs de type I2 ou I3 nécessaire. Cette disposition permet le chevauchement des opé rations aspiration et refoulement de transmetteurs voisins, ou d'utiliser un générateur 2 du type à pistons multiples et de raccorder chaque piston à un transmetteur. La figure 6 image la possibilité à l'aide d'un accumulateur oléo-pneumatique 24, judicieusement choisi pour ses caractéristiques et ses cualités d'emploi avec des fluides corrosifs, d'écreter les pointes de pression et de débit conséquentes au type de pompe à deux corps, les @@@lages pratiques étant facilités par la mise en place des régulateurs de débit 25, 26 et 27. La figure 7 fait apparaitre la possibilité sur le circuit fluide corrosif d'in- @@rcorer @@ dispositif d'asservissement du type différentiel. Cet asservissement du type 29 analyse, par exemple, la différence des pressions amont et aval par rapport à un robinet 30 placé sur le circuit travail du fluide corrosif, la liaison entre l'asservissement différentiel 29 et le fluide corrosif est assurée à travers des transmetteurs 31 et 32 de caractéristiques techniques semblables aux transmetteurs 12 et I3, mais de capacité très faible, leur volume n'ayant pratiquement pas d'influence pour ce circuit d'asservissement. Cet asservissement peut dans ces conditions agir directement ou indirectement sur les paramètres pression5 débit, cadence de cycle de mutation par exemple, en respectant la technique de séparation des fluides considérée comme impérative. Les figures 8, 9 et 10 traitent, à titre d'exemple, des transmetteurs pouvant être utilisés sur un tel équipement et font aparaitre en plus de la séparation des fluides, la possibilité d'interdire tout mélange meme accidentel des fluides et, en plus d'informer l'utilisateur de tout début d'avarie ou d'agir sur un asservissement. Ces éléments techniques concernant les transmetteurs, n'ont que valeur indicative, tout autre type de transmetteur peut être utilisé à condition de présenter les caractéristiques et garanties requises. La figure 8 représente un transmetteur constitué de deux demi-coquilles émisphériques 39 et 40 assemblées par boulon@, vissage ou tout autre moyen entre les ocelles sont prisonnières deux membranes séparatrices 34 et 35 ménageant une cavité intermédiaire 33, réalisé dans ces conditions, ce transmetteur présente une chambre fluide générateur 16 alimentée par un orifice 36 et une chambre fluide corrosif 18 alimentée par un orifice 37, une cavité intermédiaire 3' bouche par un orifice 38. Le travail de ce transmetteur est celui décrit au paragraphe correspondant à la figure I, en plus å l'examen de la figure 8, nous constatons que toute rupture ce l'une des membranes séparatrices 34 ou 35 permet a l'un des fluides de pene- trier dans la cavité intermériaire rn orifice 33 permet l'écoulement du fluide de fuite et son analyse en vue de permettre de prendre toute disposition préventive, d'entreprendre toute répara- tion nécessaire ou d'assurer par l'intermédiaire d'un étage d'asservissement toutes les informations ou les sécurités souhaitées. La cavité intermédiaire 33 est représentée libre sur la figure Q mais elle peut être à volonté garnie de produits perméables ou alvéolaires assurant un écoulement ou un suintement suffisant pour analyser une fuite naissante. Un produit réactif peut aussi remplir cette cavité et transmettre directement, en ayant recours aux techniques habituellement pratiquées, toute information. Les figures 9 et 10 représentent un autre type de transmetteur de forme tubulaire, de caractéristiques voisines de celles décrites dans le paragraphe correspondant à la figure 8. Ce transmetteur bien que de construction différente de celui décrit par la figure 8 est de fonctionnement comparable, les éléments constitutifs ont été repérés par similitude avec le transmetteur de la figure 8; les transmetteurs décrits ont été retenus pour leur simplicité de description et seulement à titre d'exemple REVENDICATIONS POMPES pour FLUIDES CORROSIFS à étage générateur et étage transmetteur séparés 1) Pompe pour fluides corrosifs permettant la manutention et la mise en pression de fluides corrosif ou agressifs. Caractérisée par le fait de la séparation des étages générateur et transmet- teur permettant d'avoir recours à des générateurs hydrauliques de caractéristiques et de conception classique travaillant dans des conditions mécaniques optimum avec des fluides assurant la parfaite lubrification des organes. 2) Pompes pour fluides corrosifs selon la revendication I. Saracterisee nar la possibilité d d'obtenir des débits et des pressions non influencés par le fluide à manutentionner mais seulement déterminés par le choix du générateur, qui demeure dans tous les cas de technique classique. 3) Séparation des otages générateur '-"-t transmebtour selon la revendication I. Caractérisée par l'utilisation d'un organe transmetteur jouant également le rôle de séparateur des fluides, déli@itant nar construction les appareils, éléments et matériaux en contact avec les fluides de chaque étage, permettant ainsi à l'étage générateur d'ignorer la nature du fluide corrosif ou agressif à manutentionner, interdisant tous mélanges du fluide générateur et du fluide à manutentionner. 4) Information en cas d'avarie au transmetteur pouvant avoir pour conséquence le mélange des fluides, selon la revendication 3. Caractérisée par un transmetteur comportant un séparateur adapt- et possédant une cavité, une chambre ou un dispositif capable d'analyser les fuites de l'un des fluides et d'assurer l'information do l'utilisateur ou d'agir sur un asservissement. 6)Permettrs la régulation, par asservissement ou suivant un programme, des débits et das pressions du fluide corrosif ou agressif, selon revendication Caractérisée par l'extension, dans son principe, de la séparation des fluides - étage régulstion, cette régulation est obtenue en ayant recours à des transmetteurs, jouant ainsi leur rôle de séparateur, capables d'analyser des variations de débit et de pression du fluide à manutentionner par exemple, et de transmettre les informations recueillies à un étage d'asservissement ou de programmation.