Brevet FR2394009A1 — publié le 19790105

L'invention concerne un appareil doseur mécanique-hydraulique comportant une pompe doseuse pour l'introduction dosée d'agents chimiques dans une conduite de liquide, en particulier une conduite d'eau. En outre, l'invention concerne un procédé de fonctionnement de l'appareil doseur. Il faut que l'appareil fonctionne sans énergie extérieure et puisse introduire de grandes doses contre une pression, c'est-à-dire contre la pression du réseau ou contre la pression intérieure du liquide vehicule auquel il faut ajouter l'agent chimique ; celle-ci sera appelée ci-après contre-pression. L'invention a encore pour but de déterminer proportionnellement la quantité totale de liquide ou d'eau qui passe par la conduite, - donc aussi la quantité de liquide nécessaire pour entraîner la pompe - et de régler en conséquence la quantité de l'agent chimique. En ce qui concerne l'appareil doseur selon l'invention, il est caractérisé par le fait qu'il comporte un transmetteur de pression différentielle qui établit, entre deux points de la conduite de liquide, une pression différentielle proportionnelle au débit et à la contre-pression et que les côtés de haute pression et de basse pression du transmetteur de pression différentielle sont reliés à une servocommande servant à actionner la pompe doseuse. Un autre mode d'exécution est caractérisé par le fait que le transmetteur de pression différentielle est formé d'un organe d'étranglement qui est interposé dans la conduite de liquide, rétrécissant la section de passage de celui-ci et modifiant la pression différentielle proportionnellement à la contre-pression et d'une buse placée dans la conduite de liquide et modifiant la pression différentielle proportionnellement au débit. Dans le procédé selon l'invention, pour mouvoir la pompe doseuse, on ne prélève, sur l'énergie potentielle de la pression différentielle, que 1' énergie nécessaire, dans le cas d'espèce, à la course complète de dosage. Par suite, il faut régler la pression différentielle en fonction de la contre-pression et du débit qui passe par la conduite de liquide. Ainsi, selon l'invention, il est avantageux que la pression différentielle soit accrue proportionnellement, en raison directe de la contre-pression aussi bien que du débit. La particularité de l'invention est que l'on commande la pression différentielle nécessaire de façon telle que l'on emprunte seulement, au réseau de liquide ou d'eau, la pression différentielle nécessaire à la course complète de dosage. Par suite, grâce à l'invention, pour mouvoir la pompe, on prélève non pas une pression différentielle constante mais seulement la fraction de pression qui suffit à imprimer à la pompe doseuse une course complète. Grâce à cela, la proportionnalité désirée est assurée entre la quantité totale qui traverse la conduite et la quantité d'agen#t chimique à introduire.Etant donné que la pression différentielle est réglée proportionnellement, en fonction de la pression de dosage et du débit, l'avantage de l'appareil selon l'invention relativement à des appareils analogues connus est que l'on détermine proportionnel lement la quantité totale de liquide ou d'eau qui parcourt la conduite, donc aussi celle qui est nécessaire pour entraîner la pompe doseuse Comme on l'a dit, selon un mode d'exécution, le transmetteur de pression différentielle se compose d'un organe d'étranglement et d'une buse, tous deux interposés dans la conduite de liquide.Pour arriver à ce que l'appareil doseur selon l'invention entre en action, même pour de très petites pressions différentielles, un mode d'exécution est caractérisé par le fait que 1' organe d'étranglement subit non seulement la contre-pression mais, en outre, dans le sens d'un rétrécissement de la section de passage, une force élastique. Un mode d'exécution necantia,uement avantageux est caractérisé par le fait que 1' organe d'étranglement est guidé par l'intermédiaire d'une tige de piston et d' un piston de commande dans un cylindre, que la contre-pression est transmise par un tuyau de contre-pression au piston, du côté postérieur opposé à l'organe d'étranglement et que le côté postérieur du piston subit en outre une force élastique. Selon un mode d'exécution simple, la buse prévue pour faire varier la pression différentielle proportionnellement au débit est sous la forme d'un diaphragme réglable La section d'étranglement de cette buse doit être calculée de façon telle que la pompe doseuse exécute.#--toujours une course com plète indépendamment de sa vitesse de course. Il est encore plus avantageux que la buse soit constituée par la combinaison d'une buse d'injecteur et d'un diffuseur car, alors, sous l'action du diffuseur, une partie de la pression différentielle perdue au niveau de la buse peut être récupérée. Dans cette disposition, la buse d'injecteur forme le côté à basse pression du transmetteur de pression différentielle. La buse d'injection est donc de préférence couplée directement à la servo commande. Un autre mode d'exécution-est caractérisé par le fait que la servocommande est un piston de vérin aux deux surfaces desquelles sont reliés alternativement les côtés à haute et basse .pression du transmetteur de pression différentielles, par des tuyaux réversibles, et que le piston de vérin lui-même est accouplé au piston doseur de la pompe doseuse, en particulier qu'il en est solidaire. Le piston de vérin et le piston doseur peuvent former un bloc relié par l'intermédiaire de la tige de piston. Un moyen avantageux de commuter les tuyaux d'amenée du cylindre du piston de vérin sur les côtés à haute et basse pression du transmetteur de pression différentielle est un tiroir à quatre/deux voies entraîné grâce à un moteur à eau inséré dans la conduite à liquide, le tiroir étant de préférence entraîné par un excentrique monté sur l'arbre de sortie du moteur à eau. Selon l'invention, on peut utiliser une pompe doseuse qui aspire l'agent chimique par un tuyau d'aspiration et qui, à chaque course suivante, le refoule par un tuyau de dosage au point de dosage dans la conduite de liquide. La pompe doseuse peut, à chaque course, aussi bien aspirer que refouler de l'agent chimique si le tuyau d'aspiration et le tuyau de refoulement se ramifient respectivement avant et après l'embouchure du cylindre doseur qui guide le piston doseur et si, dans le tuyau d'aspiration et le tuyau de refoulement, sont interposés des clapets qui ne laissent passer l'agent chimique qu'en direction du point de dosage. On expliquera d'autres détails à propos des dessins schématiques annexés qui représentent d'autres exemples d'exécution et sur lesquels - la figure 1 est un schéma fonctionnel de l'appareil doseur selon l'invention - la figure 2 montre un transmetteur de pression différentielle servant à commander la pression différentielle en fonction du débit et de la pression du réseau ou de la contre-pression et - la figure 3 est une variante du transmetteur de pression différentielle de la figure 2. Ci-après, pour plus de simplicité, on part de ce principe qu'il s'agit d'un appareil pour l'introduction dosée d'un agent chimique dans l'eau. En principe, cependant, l'invention concerne l'introduction dosée dans un liquide quelconque. Dans le schéma fonctionnel selon la figure 1, on a supposé que l'eau 1 afflue de la conduite 3 au moteur à eau 4 dans le sens de la flèche 2, ce qui fait que l'arbre de sortie 5 du moteur à eau 4 est entraîné et entraîne, par l'intermédiaire d'un excentrique 6 monté sur cet arbre, la tige d'actionnement 8 d'un tiroir à quatre/deux voies 7, dans le sens de la flèche 9. Dans la conduite d'eau 3 est, en outre, interposé un transmetteur de pression différentielle désigné par la référence générale 10. Grâce à celui-ci, il existe au point 11 de la conduite d'eau 3 une pression plus élevée qu'au point 12. Le point 11 à plus haute pression de la conduite 3 est relié, par un tuyau 13, à une entrée du tiroir 7 tandis que le point à basse pression 12 de la conduite est relié, par un tuyau 14, à une autre entrée du tiroir 7. Le tiroir 7 a deux sorties, à savoir un tuyau 15 qui mène à 1-' une des cavités 16 et un tuyau 17 qui mène à l'autre cavité 18 du cylindre de vérin 19. Entre les deux cavités de cylindre, ou les deux parties de cylindre 16 et 18, se trouve le piston de travail 20. Celui-ci est accouplé solidairement au piston doseur 23 guidé dans le cylindre doseur 22. Grâce à la pression différentielle engendrée, par le transmetteur de pression différentielle 10, entre le point à haute pression 11 et le point à basse pression 12 de la conduite d'eau 3, le piston de vérin 20 est ali menté par le tuyau 15 et,la cavité de cylindre 16, sous la commande du tiroir à quatre/deux voies et déplacé vers la droite dans le sens de la flèche ou, lorsque le tiroir 7 est renversé, le piston est poussé vers la gauche, dans le sens de la flèche 24, par le tuyau 17 et la cavité de cylindre 18.Dans la position représentée par la figure 1, le piston de vérin 20 se meut vers la droite car, dans la cavite de cylindre 16, règne la haute pression du point 11 de la conduite d'eau 3 et, dans la cavité 18 règne la pressioninférieure du point 12 de la conduite d'eau 3, reliée au tiroir 7 par le tuyau 14. En même temps que le piston 20, étant donné l'accouplement solidaire assuré par la tige de piston 21, le piston doseur est déplacé en va-et-vient. Si le mouvement a lieu vers la droite, suivant la flèche 24 de la figure 1, l'agent chimique 25 est aspiré vers la cavité de cylindre 28 (à gauche du piston doseur 23) par le tuyau d'aspiration 26 et par des clapets d'aspiration 27. En même temps, par le piston doseur 23, l'agent chimique contenu dans la cavité de cylindre de droite 29 est refoulé et introduit, de façon dosée, en passant par un clapet de refoulement 30 et un tuyau de dosage 31, au point de dosage 32, dans l'eau 1 qui passe dans la conduite 3. La figure 2 représente schématiquement un exemple d'exécution du transmetteur de pression différentielle 10, seulement indiqué symboliquement sur la figure 1. Le transmetteur de pression différentielle 10, qui engendre la pression différentielle nécessaire sous la dépendance de la pression du réseau ou de la contre-pression et du débit, est interposé dans le courant d'eau 1 qui passe par la conduite 3 dans le sens de la flèche 2. Avant le transmetteur de pression différentielle 10, dans le sens d'écoulement de l'eau 1, le tuyau 13 est raccordé au point 11 de plus haute pression. Par contre, le tuyau 14 est relié à la sortie du transmetteur 10, au point de basse pression 12, vu dans le sens d'écoulement de l'eau 1. Le transmetteur de pression différentielle comprend essentiellement un organe d'étranglement 41, fermant plus ou moins la section de passage 40 de la#conduite d'eau 3 et solidaire, par l'intermédiaire d'une tige de piston 42, d'un p#iston de commande 44 guidé dans un cylindre 43, l'organe 41 étant mobile dans la direction de la flèche. En outre, dans le cylindre 43 est prévu un ressort qui pousse le piston 44 à l'envers du sens d1écoulement 2 de l'eau 1, en vue de rétrécir la section de passage 40. Du côté postérieur, opposé à la tige de piston 42, le cylindre 43 est relié, à l'opposé de la tige de piston 42, par-un tube 47 - vu dans le sens de la flèche 2 - à une région 51 située à l'intérieur de la conduite 3, en aval du transmetteur 10.Du côté opposé au tube 47, le cylindre 43 est ouvert vers l'extérieur par un tuyau de désaération 52. En outre, le transmetteur de pression différentielle présente une buse désignée par la référence générale 48 et formée par la combinaison d'une bu se d'injecteur 49 et d'un diffuseur 50. La buse 49 constitue en même temps le côté à basse pression 12 du transmetteur de pression différentielle 10 et est reliée directement au tuyau à basse pression 14. A l'aide du transmetteur de pression différentielle 10, selon la figure 2, on peut commander la pression différentielle aussi bien sous la dépendance de la contre-pression ou de la pression du réseau que sous la dépendance du débit. La contre-pression qui règne au point 51 - vu dans le sens de la flèche 2 - en aval du transmetteur 10, est tirée du réseau par le tube 47 et agit sur le piston de commande 44 guidé dans le cylindre 43. La section de ce dernier et celle de l'organe d'étranglement 41 doivent être harmonisées de façon telle que la pression différentielle augmente en même temps que la pression du réseau. La commande de la pression différentielle en fonction du débit est assurée par la combinaison de la buse 49 et du diffuseur 50. En effet, à mesure que la débit augmente, la pression au point 12, en aval de la buse 49, diminue et, donc, la pression différentielle entre les points 11 et 12 de la conduite d'eau augmen- te. Un avantage particulier du transmetteur de pression différentielle selon la figure 2 est que, grâce à l'action du diffuseur 50, une partie de la pression différentielle est récupérée. L'appareil doseur selon l'invention ne constitue donc qu'une résistance faible dans la conduite d'eau 3. Egalement dans le transmetteur de pression différentielle 10 de la figure 3, dans la conduite d'eau 3 où l'eau 1 coule dans le sens de la flèche 2, entre le point de haute pression 11 et le point de basse pression 12, sont interposés un organe d'étranglement 60 servant à ouvrir#plus ou moins largement la section de passage 61 et une buse 62. L'organe d'étranglement 60 est relié, par l'intermédiaire d'une tige de piston 63, à un piston de commande 65 guidé dans un cyli#ndre 64. Dans ce cas aussi, à l'intérieur du cylindre 64 est prévu un ressort 66 dont la force agit de telle sorte que le piston de commande 65 est poussé en directiontde l'organe d'étranglement 60, donc dans le sens voulu pour rétrécir la section de passage 61.Du côté postérieur, opposé à l'organe d'étranglement 60, le cylindre 64 est relié, par un tuyau 67, à une région de plus basse pression, faisant suite au transmetteur de pression différentielle 10. Le cylindre 64, à son extrémité opposée au raccordement du tuyau 67, présente une purge d'air 68. De même que sur la figure 2, aucune force contrariant celle du ressort 66 n'est donc exercée, de l'intérieur du cylindre 64, sur le piston de commande 65 En amont du raccordement du tuyau 67, dans le sens d'écoulement 2 de l'eau, se trouve la buse 62, sous forme de diaphragme réglable. Le transmetteur 10 de la figure 3 commande aussi la pression différentielle en fonction du débit et de la pression du réseau ou de la contre-pression. Cela s'effectue comme suit : l'eau 1, qui s'écoule dans le sens de la flè che 2, soulève l'organe d'étranglement accouplé par-la tige de piston 63 au piston de commande 65, contre la force du ressort 66, et s'écoule par la section de passage 61 et par la buse 62. Au point 11, il se produit donc une pression différentielle relativement au point 12. Le ressort 66 - de même que le ressort 46 de la figure 2 - a pour effet que, même pour de très petits débits, il existe déjà une pression différentielle initiale. La commande de la pression différentielle, en fonction de la contre-pression, est assurée par le fait que de l'eau, venant de la conduite 3, afflue au cylindre 64 par le tuyau 67 et agit sur le piston de commande 65, par son côté postérieur opposé à l'organe d'étranglement 60. La section du piston de commande 65 et celle de l'organe d'étranglement 60 doivent être harmonisées entre elles de façon telle que la pression différentielle augmente en même temps que la pression du réseau ou de la conduite 3. La commande de la pression différentielle en fonction du débit, dans l'appareil selon la figure 3, est assurée par le diaphragme 2 dans lequel la pression différentielle augmente en fonction du carré du débit. La section d'étranglement de la buse réglable 62 sous forme de diaphragme me doit être calculée de façon telle que la pompe rdoseuse de la figure 1 exécute toujours une course complète indépendamment de la vitesse de translation. Il est vrai que, dans le transmetteur 10 de la figure 3, ltener- gie empruntée à Liteau en écoulement est plus grande que sur la figure 2 mais, étant donné sa structure simple, il est moins coûteux. REVENDICATIONS 1.- Appareil doseur mécanique-hydraulique, comportant une pompe dqseuse pour l'introduction dosée d'agents chimiques dans une conduite de liquide, en particulier une conduite d'eau, appareil caractérisé par le fait qu'il comporte un transmetteur de pression différentielle qui établit, entre deux points de la conduite de liquide, une pression différentielle proportionnelle au débit et à la contre-pression et que les côtés de haute pression et de basse pression du transmetteur de pression différentielle sont reliés à une servocommande servant à actionner la pompe doseuse. 2.- Appareil doseur suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que le transmetteur de pression différentielle est formé d'un organe d'étranglement qui est interposé dans la conduite de liquide, rétrécissant la section de passage de celui-ci et modifiant la pression différentielle proportionnellement à la contre pression et d'une buse placée dans la conduite de liquide et modifiant la pression différentielle proportionnellement au débit. 3.- Appareil doseur suivant la revendication 2, caractérisé par le fait que l'organe d'étranglement est sollicité par une force élastique dans le sens d'un rétrécissement de la section de passage. 4.- Appareil doseur suivant l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé par le fait que l'organe d'étranglement est guidé par l'intermédiaire d'une tige de piston et d'un piston de commande dans un cylindre, que la contre-pression est transmise par un tuyau de contre-pression au piston, du côté postérieur opposé à l'organe d'étranglement et que le côté postérieur du piston subit, en outre, une force élastique. 5.- Appareil doseur suivant la revendication 4, caractérisé par le fait que le cylindre qui guide l'organe d'étranglement et le tuyau de contre-pression agissant sur le côté postérieur sont situés entièrement à l'intérieur de la conduite de liquide et que - lorsque la buse est placée à la suite de l'organe d'étranglement dans la conduite de liquide - le tuyau de contre-pression arrive, dans la conduite, jusque dans une région située en aval de la buse, dans le sens d'écoulement. 6.- Appareil doseur suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que la buse est sous la forme d'un diaphragme réglable et que sa section d'étranglement est calculée de façon telle que la pompe doseuse exécute toujours une course complète indépendamment de sa vitesse de course. 7.- Appareil doseur suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que la buse est constituée par la combinaison d'une buse d'injecteur et d'un diffuseur et que la buse d'injecteur forme le côté à basse pression du transmetteur de pression différentielle et est couplée à la servocommande. 8.- Appareil doseur suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que la servocommande est un piston de vérin aux deux surfaces desquelles sont reliés alternativement les côtés à haute et basse pression du transmetteur de pression différentielles, par des tuyaux réversibles, et que le piston de vérin l même est accouplé au piston doseur de la pompe doseuse 9.- Appareil doseur suivant la revendication 8, caractérisé par le fait que la commutation des côtés à haute et basse pression du transmetteur de pression différentielle est assurée par un tiroir quatre/deux voies, entraîné par 1 'intermédiaire d'un moteur à eau inséré dans la conduite de liquide. 10.- Appareil doseur suivant la revendication 9, caractérisé par le fait que, pour l'entraînement du tiroir est prévu un excentrique monté sur l'arbre de sortie du moteur à eau. 11.- Appareil doseur-suivant l'une quelconque des revendications 8 à 10, caractérisé par le fait que Entrée de la pompe doseuse est reliée, par l'inter- médiaire des clapets d'aspiration adjoints aux deux extrémités de la course du piston doseur, à un tuyau d'aspiration servant à aspirer l'agent chimique et que la sortie de la pompe doseuse est reliée, par l'intermédiaire de clapets de refoulement adjoints aux deux extrémités de la course du piston doseur et d'un tuyau de dosage, au point de dosage de la conduite de liquide. 12. - Procédé de fonctionnement de I tappareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé par le fait que, pour mouvoir la pompe doseu se, on ne prélève, sur l'énergie potentielle de la pression différentielle, que 11 énergie nécessaire, dans le cas d'espèce, à la course complète de dosage. 13.- Procédé suivant la revendication 12, caractérisé par le fait que 1t on règle la pression différentielle en fonction de la contre-pression et du débit qui passe par la conduite. Procédé suivant l'une des revendications 12 ou 13, caractérisé par le fait que l'on augmente proportionnellement la pression différentielle aussi bien en raison directe de la contre-pression que du débit.