Brevet FR2429463A1 — publié le 19800118

La présente invention a pour objet un dispositif doseur pour introduire dans une canalisation parcourue par un flux liquide, une proportion constante d'un liquide additionnel. Le secteur technique de 11 invention est celui de la manipulation des liquides. On connaît lesproblèmes rencontrés dans le domaine de l'agriculture notamment lorsqu'il s'agit de mélanger à l'eau d'arrosage des produits additionnels tels que des engrais et des produits de traitement. Des dispositifs ont déjà été conçus pour permettre de résoudre ces problemes. Certains de ces appareils fonctionnent sur le principe de la dépression. Dans de tels dispositifs, l'eau déplace progressivement la solution mère jusqu'à ce que la cuve se remplisse d'eau et,lorsque la cuve est pleine d'eau celle-ci doit être évacuée pour la remplir de nouveau de solution. Un autre inconvénient de tels appareillages réside dans le fait que si, pour une raison quelconque, la cuve est fortement secouée, la solution et l'eau se mélangent, ce qui entraîne une modification de la concentration de la solution et rend difficultueux le dosage. On connaît également des installations de dosage pour introduire une quantité de solution à l'eau d'arrosage et qui se composent essentiellement d'un générateur d'impulsions volumétrique placé sur la canalisation de tete de l'installation, lequel générateur pilote un injecteur doseur. De par leur conception, ces installations sont onéreuses et nécessitent l'utilisation du réseau électrique. La présente invention vise à remédier à ces inconvénients. Un objectif à atteindre est un dispositif doseur pour introduire dans le flux liquide, par exemple de l'eau d'arrosage, une quantité constante de liquide additionnel par exemple un engrais. Un autre objectif est de doter ce dispositif d'un appareillage permettant de procéder au réglage du dosage de liquide additionnel indépendamment du débit de la conduite. Ces objectifssontatteints par le dispositif doseur selon l'invention, pour introduire dans une conduite parcourue par un flux liquide, une proportion constante d'un liquide additionnel, caractérisé en ce qu'il comporte, en combinaison, un moteur hydraulique volumétrique raccordé à ladite conduite par ses orifices d'admission et d'échappement pour être entraîné en rotation par ledit flux liquide, lequel moteur entraîne une pompe doseuse à débit réglable dont l'orifice d'aspiration est relié à la source de liquide additionnel et dont l'orifice de refoulement est relié à l'orifice d'échappement du moteur pour introduire dans la veine du flux liquide une quantité dosée et constante de liquide additionnel. Le résultat de l'inventionestun doseur comportant des moyens pour débiter une proportion constante mais ajustable de solution additionne1e en vue d'introduire cette solution dans la veine d'un flux liquide qui fournit l'énergie nécesaaire au fonctionnement du moteur de la pompe d'injection. Ce moteur est du type hydraulique volumétrique et est monté en série sur la canalisation. Du fait même de son principe, il tourne à une vitesse exactement proportionnelle au débit du fluide. La pompe est à débit réglable et est entraînée directement par le moteur hydraulique. Cette pompe aspire le liquide additionnel dans un bac et l'injecte dans la canalisation dans laquelle circule le fluide et en aval du moteur. Selon ce principe, à chaque tour du moteur correspond une injection de la pompe et le pourcentage du dosage obtenu est rigoureusement égal au rapport des cylindrées de la pompe et du moteur. Outre les avantages vus au niveau de la précision du dosage, 1 'appa- reil ne nécessite aucune source d'énergie supplémentaire. Cette particularité le rend parfaitement rentable au niveau de l'exploitation et d'une grande fa cilité d'emploi. D'autres avantages ressortiront à la lecture de la description suivante uniquement donnée à titre d'exemple non limitatif en référence au dessin annexé sur lequel - la figure I est un schéma qui illustre le principe géométrique du moteur hydraulique volumétrique équipant le doseur selon l'invention, - la figure 2 est une section droite schématique du moteur équipant le doseur et illustrant les principaux organes qui le composent, - les figures 3 et 4 sont des vues en coupe schématiques illustrant le fonctionnement de la pompe d'injection de produits additionnels, - la figure 5 est une vue en coupe longitudinale suivant la ligne V V de la figure 6 d'un dispositif doseur selon l'invention dans un mode de réalisation, - la figure 6 est une vue en coupe transversale suivant la ligne VI VI du dispositif de la figure 5. On se reporte d'abord aux figures 5 et 6 du dessin qui illustrent un mode de réalisation du dispositif doseur selon l'invention. Un tel doseur se compose d'un corps 1, en alliage moulé et dans lequel sont montés d'une part un moteur hydraulique volumétrique à palette 2, situé à une de ses extrémités et d'une pompe d'injection à débit variable 3, situéedans le plan du moteur 2 et s'étendant à la partie supérieure du corps 1 et à son autre extrémité. Le corps l comporte un orifice d'admission 11 et un orifice d'échappement 12. Le moteur 2 se compose d'un stator cylindrique 2a qui comporte un cylindre excentré 2b dans lequel est monté à rotation un rotor 2c. La section droite du cylindre 2b est une conchoïde de cercle. La description du cylindre et de son principe géométrique seront donnés plus loin. Le stator 2a comporte deux orifices 2a1/2a2 qui correspondent respec tivement aux orifices 11/12 du corps 1. Le rotor 2c se présente sous la forme d'un cylindre et comporte un évidement cylindrique qui lui est coaxial. Il comporte deux fentes 2e s'étendant sur la longueur dudit évidement 2d, lesquelles fentes sont diamétrales et dans le prolongement l'une de l'autre pour assurer le guidage d'une palette 2f. Une bride circulaire, non représentée, fixée en bout du rotor assure une bonne rigidité decelui-ci tout en permettant à la palette 2f de coulisser librement dans les fentes 2e. La palette 2f est rectangulaire et est d'une longueur telle qu'elle se déplace dans le cylindre 2b en étant à proximité de sa paroi concholdale sans toutefois venir au contact de celle-ci. Elle comporte en son milieu et à partir d'un de ses bords latéraux, une échancrure d'un profil rectangulaire 2g, qui délimite deux portées 2h parallèles entre elles et situées en face l'une de l'autre. Cette échancrure constitue la coulisse de la palette. Lesdites portées s 'étendent de part et d'autre des faces latérales de la palette pour former des débordements 2j. Ladite échancrure 2g s'étend sur la largeur de la palette et est d'une longueur t légèrement supérieure à sa demi-largeur. Dans cette échancrure est engagée l'extrémité cylindrique 2k1 d'un axe 2k, encastré dans un chapeau la monté étanche sur le corps du dispositif I et qui masque la partie dudit corps qui comporte le stator 2a, le rotor 2c et la palette 2f. L'axe 2k est excentré par rapport à l'axe du rotor 2c. Un axe de positionnement 2Z engagé dans des logements cylindriques respectivement réservés dans le chapeau la et dans le stator 2a assure le maintien de ce dernier. L'extrémité 2k1 porte une noix 2k2 montée "folle" sur l'axe 2k et comportant deux faces parallèles entre elles, lesquelles sont en contact permanent avec les portées 2h de la palette. La "tête" du rotor se prolonge par un axe 2m qui lui est coaxial. Sur cet axe sont montés deux roulements à billes 5/6 centrés sans jeu dans l'alésage du corps. Le roulement 5 est situé à l'extrémité de la chambre 1c à droite sur le dessin, le roulement 6 est situé du côté du rotor. Ces roulements 5/6 sont espacés l'un de l'autre suivant une distance de l'ordre de cinquante millimètres afin d'assurer la rotation du rotor dans d'excellentes conditions du fait de sa disposition en porte-à-faux. Une entretoise 7 est disposée entre lesdits roulements et autour de l'axe 2m. Un joint d'étanchéité 8 est interposé entre le rotor 2c et le roulement 6. Ce joint est par exemple du type de ceux que l'on trouve dans le commerce sous l'appellation CYCLAM. L'axe 2m comporte à son extrémité libre un maneton 2n, lequel est excentré par rapport audit axe. Ce maneton évolue dans un carter cylindrique Id dans lequel se prolonge la chambre cylindrique Ic. Ce carter Id est obturé par un chapeau 9 fixé d'une manière étanche au corps 1. La chambre le et le carter Id sont coaxiaux et une zone annulaire entoure la chambre Ic. Le carter Id et la chambre Ic sont partiellement remplis d'huile de graissage dont le niveau N se situe au-dessus de l'axe 2m et du maneton 2n. Au-dessus du carter Id est disposée la pompe à piston 3, laquelle se trouve sur un axe yyl perpendiculaire à l'axe longitudinal xxl du corps 1. Cette pompe 3 se compose d'un corps cylindrique 3a dans l'axe duquel se deplace un piston 3g. Ce piston 3g est articulé à une bielle 3c dont la tê te 3d coopère avec le maneton 2n du moteur hydraulique 2. Le piston 3g coulis se sans jeu dans le cylindre 3f. La tête de piston 3b coulisse dans un alésage de plus grand diamè tre 3e.Ce dernier guidage est destiné à prendre en charge la réaction latérale due à l'obliquité de la bielle. Le piston 3g se déplace devant un orifice d'aspiration 3h, s'étendant suivant un axe perpendiculaire à l'axe du cylindre 3f et destiné à être relié au bac contenant le liquide additionnel. Dans sa position "point mort bas", l'extrémité du piston 3g détermine avec la paroi latérale et le fond du cylindre 3f, un volume 3j qui constitue la cylindrée de la pompe. Dans le fond du cylindre 3f débouche l'orifice d'échappement du liquide pompé qui communique avec une soupape d'échappement 3k. Celle-ci communique avec un orifice de refoulement 3Q s'étendant dans une direction perpendiculaire à l'axe longitudinal yyl du corps 3a. L'orifice de refoulement 3Q reçoit un raccord dans lequel est montée une tubulure flexible 3m coudée trois fois et dont l'extrémité 3ml est montée dans un raccord 10 fixé au corps I au droit de l'orifice d'échappement 12 du moteur. Le raccord 10 est prolongé par un tube IOa s'étendant dans l'orifice d'échappement 12 et coaxial à celui-ci. L'extrémité libre du tube 10a se situe à proximité de l'extrémité de l'orifice 12. Le corps de pompe 3a se prolonge à sa partie inférieure par une partie cylindrique filetée de plus petit diamètre 3n, laquelle est également prolongée par une autre partie cylindrique 30 d'un diamètre inférieur à celui de la partie 3n et qui est montée étanche dans le corps 1, en s'engageant dans un logement cylindrique le qui débouche dans le carter Id. Ce logement cylindrique le est coaxial à un col If s'étendant vers le corps de pompe 3a et comportant un logement cylindrique taraudé Ig. Le corps de pompe 3a est monté déplaçable dans le sens de l'axe yyl et de haut en bas ou inversement, de manière à pouvoir augmenter ou diminuer la cylindrée de la pompe 3. Cette conception est réalisée au moyen d'un vernier 11, lequel est composé d'une bague lia et d'un débordement cylindrique llb situé à la partie supérieure de la bague et coaxial à celle-ci. La bague lia est filetée extérieurement et taraudée intérieurement selon des pas contraires pour coopérer avec un filetage externe de la partie cylindrique 3n et le taraudage du logement Ig. A sa périphérie, le débordement cylindrique llb comporte des rainures lic s'étendant suivant ses génératrices et délimitant des espaces égaux ild sur lesquels sont portées des graduations. Le corps 3a comporte un doigt 3q s'étendant orthogonalement à sa partie située légèrement au-dessus du vernier 11, lequel doigt 3q coopère avec une lumière 12a réservée dans une pièce métallique 12, fixée au col If du corps I et s'étendant parallèlement à l'axe yyl. On comprend que lorsqu'on tourne le vernier il dans un sens ou dans l'autre, le corps de pompe 3a est entraîné vers le haut ou vers le bas en étant immobilisé en rotation par le doigt 3q. La position du vernier 11 est obtenue par un arrêtoir 13, dont l'ex- trémité 13a, s'engage dans une des rainures lic, un organe de préhension, par exemple un bouton moleté 13b, disposé à l'opposé de l'extrémité 13a permet de manoeuvrer l'arrêtoir. Chaque graduation correspond à un débit bien déterminé de la pompe. La rotation du vernier 11 sur moins d'un tour provoque le déplacement axial du corps 3a permettant ainsi le règlage du débit de la pompe doseuse. La course y du piston 3b (figures 3 et 4) est invariable. En manoeuvrant le vernier 11, on déplace axialement le corps de pompe 3a donc le cylindre 3f par rapport au piston 3g d'une valeur variable X. Le débit de la pompe est maximum lorsque le corps de pompe 3a est dans sa position extreme basse (figure 3). Lorsque le piston 3g, dans un mouvement descendant, passe du point A au point B, le vide est créé dans le cylindre 3f. - De B en C, le liquide est aspiré en 3h et remplit le cylindre 3f. - De C en B, une partie du liquide aspiré est chassée par l'aspiration 3h. - De B en A, le liquide est chassé par le refoulement 31. Le débit utile de la pompe est en relation avec la course B - A. Comme cela a déjà été mentionné dans la présente description, le moteur 2 qui entraîne la pompe 3 est un moteur hydraulique volumétrique à palette. La section droite du cylindre 2b dans lequel se déplace la palette 2f est une conchoide de cercle. Des pompes à palette sont depuis longtemps construites selon cette conception. Toutefois de telles pompes ne peuvent fonctionner en moteur. Dans le but de donner l'explication de ce phénomène et avant d'exposer la solution apportée selon l'invention, on rappelle que pour construire une conchoïde de cercle - on construit (figure 1) un cercle générateur fixe de diamètre "a c", - une droite mobile A tournant autour de "a" coupant le cercle en "b", - de part et d'autre de "b" on trace deux points "d" et "e" équidistants de "b". Ces deux points sont par construction situés sur la conchoïde "f". La conchoïde "f" est ainsi le lieu géométrique parcouru par les ex trémités de la droite "d e" mobile autour de "a" et dont le milieu "b" parcourt le cercle générateur g Lorsqu'on veut faire fonctionner une pompe à palette,dont le cylindre est conchoidal, en moteur, on se trouve devant uneinpossibilitéde fonctionnement dont l'explication suit - quand l'extrémité "e" de la palette passe devant l'admission du fluide, la poussée exercée en "e" sur la tranche de la palette est transmise en "d" sur la paroi opposée, l'angle de frottement "a" conjugué avec le bras de levier "r" créent un couple résistant qui annihile le couple moteur. La présente invention découle de la propriété géométrique suivante la médiatrice A' du segment "d e" (figure 1) passe par le point fixe "c" (triangle rectangle abc inscrit dans un demi-cercle). La figure 2 illustre le schéma de principe du moteur. La palette 2f comporte exactement en son milieu, une coulisse 2g qui prend appui sur un axe fixe 2k (point "c" de la figure 1). Le guidage de la palette 2f est assuré par le rotor 2c. Le diamètre de ce dernier est tel qu'il s'encastre légèrement dans la paroi du cylindre 2b, de façon à assurer une étanchéité parfaite entre l'admission li et le refoulement 12. L'encastrement "p" est de l'ordre de 15/100ème. La palette étant maintenue en son centre d'une façon positive par l'axe fixe 2k, on ménage un jeu systématique entre les extrémités de la palette 2f et du cylindre 2b. Ce jeu doit etre suffisant pour éviter tout contact palette/cylindre et ne doit pas être excessif pour ne pas nuire au rendement volumétrique de l'appareil. La conception selon la présente invention permet de supprimer l'in convénient précédemment signalé (couple résistant) et le dispositif se comporte parfaitement en moteur. Bien entendu, sans sortir du cadre de l'invention, les parties du dispositif qui viennent d'etre décrites, à titre d'exemple, pourront être remplacées par des parties équivalentes remplissant la même fonction. REVENDICATIONS I - Dispositif doseur pour introduire dans une conduite parcourue par un flux liquide, une proportion constante d'un liquide additionnel,caractérisé en ce qu'il comporte en combinaison un moteur hydraulique volumétrique raccor dé à ladite conduite par ses orifices d'admission et d'échappement pour etre entraîne en rotation par ledit flux liquide, lequel moteur entraîne une pompe doseuse à débit réglable, dont l'orifice d'aspiration est relié à la source de liquide additionnel et dont l'orifice de refoulement est relié à l'orifice d'échappement du moteur, pour introduire dans la veine de flux liquide, une quantité dosée et constante de liquide additionnel. 2 - Dispositif selon la revendication I, caractérisé en ce que le moteur hy draulique volumétrique est une moteur à palette dont le rotor dans lequel coulisse la palette est porté par au moins un arbre monté sur un palier disposé dans le corps du dispositif, lequel arbre comporte, à son extrémi té, un maneton excentré qui coopere avec la bielle d'une pompe doseuse à piston. 3 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications I et 2, caractérisé en ce que la section droite du cylindre du moteur hydraulique est une conchoïde de cercle et en ce que la palette qui se déplace dans ledit cy lindre est maintenue en son centre au moyen d'un axe fixé au corps du dispositif et s'étendant dans le cylindre parallèlement à l'arbre du ro tor pour coopérer étroitement avec une coulisse réservée dans la palette, lequel axe est situé sur le cercle générateur de la conchoide et sur le quel cercle se déplace ladite coulisse de la palette. 4 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications I à 3, caractérisé en ce que la palette comporte en son centre une échancrure d'un profil rectangulaire, s'étendant transversalement sur une partie de sa largeur, laquelle échancrure constitue une coulisse comportant deux portées planes parallèles entre elles et situées à égale distance de l'axe médian de la palette, lesquelles portées sont en contact permanent avec ledit axe fixe, de telle sorte que les extrémités de la palette puissent suivrent le con tour du cylindre à une très faible distance de celui-ci sans qu'aucun contact, palette/cylindre, ne se produise. 5 - Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que lesdites por tées débordent de part et d'autre des faces latérales de la palette pour assurer en permanence le maintien de la palette au cours de son déplacement dans le cylindre. 6 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications I à 5, dont le rotor est un cylindre et comporte une fente diamétrale dans laquelle coulisse la palette, caractérisé en ce que ledit rotor comporte un logement cylindrique qui lui est coaxial, dans lequel logement se déplacent les parties débor dantes de la palette. 7 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications I à 5, caractérisé en ce que ledit axe fixe est cylindrique à son extrémité libre et comporte une noix montee à rotation libre, laquelle noix comporte deux faces paral lèles entre elles et situées à égale distance de l'axe de rotation de la noix, lesquelles faces sont en contact permanent avec les portées de la palette. 8 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications I et 2, caractérisé en ce que le piston de la pompe doseuse se déplace dans un cylindre ré servé dans un corps de pompe rapporté sur le corps du dispositif, lequel corps de pompe comporte des moyens pour provoquer son déplacement le long de son axe longitudinal et ainsi faire varier le volume du cylindre, dé limité par : sa paroi latérale, son fond et la face supérieure du piston. 9 - Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que les moyens pour provoquer le déplacement dudit corps de pompe pour faire varier la cylin drée de la pompe consiste en un vernier constitué par une bague cylindri que filetée intérieurement et extérieurement selon des pas contraires, pour coopérer d'une part avec un filetage réservé à la périphérie infé rieure du corps de pompe et d'autre part avec un taraudage pratiqué dans le corps du dispositif, laquelle bague comporte un débordement cylindrique à son extrémité libre à la périphérie duquel sont réservées des rainures s'étendant suivant des génératrices, chaque rainure etant susceptible de coopérer avec un arretoir porte par le corps du dispositif et en ce que le corps de pompe comporte des moyens pour l'immobiliser en rotation tout en permettant son déplacement longitudinal.