Brevet FR2482870A1 — publié le 19811127

La présente invention concerne un appareil pour incorporer, sous l'effet d'une différence de pression analogue à l'effet d'un éjecteur, un premier liquide (liquide à incorporer ou "liquide de mélange") à un second liquide, qui est le liquide principal ou liquide vecteur ou d'entraînement. L'appareil comporte, pour l'admission et le passage du liquide vecteur, un conduit comportant en amont un embranchement de prise de dérivation et en aval un ajutage permettant au premier liquide à incorporer de déboucher dans le second liquide. La différence de pression est celle existant entre l'embranchement de prise et l'ajutage de débouché, de manière précisément que l'embranchement de prise permette de retirer du courant de liquide vecteur la quantité de liquide nécessaire pour refouler d'un réservoir le liquide à incorporer. On connaît diverses formes de réalisation de tels appareils de mélange destinés à effectuer une incorporation sous l'effet d'une différence de pression. La présente invention vise à proposer un tel appareil qui est très compact, fonctionne dans une large mesure automatiquement et convient pour un assemblage modulaire permettant d'assembler, sur une tête d'appareil toujours la mêmedes récipients de diverses capacités en liquide à incorporer. La tête de l'appareil doit contenir tous les éléments permettant un fonctionnement sûr. Ces éléments utiles sont surtout des clapets anti-retour, des vannes de dosage, des soupapes de purge d'air et des vannes d'isolement. Le dosage doit pouvoir être maintenu constant entre de larges limites.. Le nouvel appareil de mélange comportant, pour l'admission et le passage du liquide vecteur ou principal, un conduit muni en amont d'un embranchement de prise de dérivation et en aval d'un ajutage de débouché du liquide à incorporer se caractérise par le fait que le conduit, équipé de l'embranchement de prise et de l'ajutage de débouché, se situe dans un corps pouvant être relié au réservoir avec interposition d'une membrane de séparation en caoutchouc élastique. L'appareil ainsi réalisé ne consiste essentiellement qu'en trois parties principales à savoir le réservoir, la membrane de caoutchouc et le corps ou tête destiné6.à coiffer le réservoir et qui contient tous les éléments mécaniques nécessaires. En outre, l'invention propose un appareil de mélange qui se caractérise par le fait que, sur sa face tournée vers le réservoir et la membrane, le corps comporte une tôle perforée et en ce qu'un espace libre ou une chambre demeure entre la tôle perforée et cette surface du corps. Cet agencement permet, après le refoule- ment du premier liquide'hors du compartiment situé entre la tôle perforée et la membrane, à cette membrane de venir s'appliquer sur la tôle perforée de sorte qu'il peut en résulter entre le corps et la tôle perforée une autre pression de liquide que celle régnant à l'extérieur de la tôle perforée; cette variation de pression pouvant constituer un moyen pour indiquer l'épuisement du premier liquide. L'invention vise en outre un appareil de mélange dont le conduit comporte une vanne d'arrêt dont l'état de fermeture dépend de la-différence de pression régnant dans le conduit et dans la chambre située- entre la tôle perforée et le corps de l'appareil. L'agencement peut être tel que le corps de cette vanne ou soupape soit assujetti à un piston, appelé ici tiroir, dont la périphérie est reliée de-manière étanche au corps de l'appareil dans lequel ce tiroir est guidé, dont une face est en liaison hydraulique avec la chambre située entre le corps de l'appareil et la tôle perforée cependant que son autre face opposée est soumise à la pression du liquide vecteur se trouvant dans le conduit. Lorsque ces deux pressions sont différentes par suite de l'épuisement du réservoir de liquide à incorporer, le tiroir exécute un mouvement de déplacement pouvant servir à arrêter l'écoulement du liquide vecteur et donc à arrêter l'appa- reil. Avantageusement, la surface active de la face délimitée par le siège étanche de la vanne d'arrêt est inférieure à la surface de la face du tiroir tournée vers la chambre du côté de la tôle perforée et, lorsque la vanne est fermée, les forces découlant de ces diffé- rences de surface et des pressions qui en résultent agissent en s'opposant sur la liaison rigide d'assujettis- sement de la soupape de vanne au tiroir, de sorte que la face de la vanne est soumise à la pression régnant en amont. Il en résulte que la vanne est maintenue fermée par la pression régnant dans le conduit tant que la pression régnant dans la chambre délimitée par la tôle perforée est, du fait du rapport entre les faces actives, inférieure à la pression régnant dans le conduit. Au lieu d'un tiroir, l'appareil peut également comporter une membrane. Un exemple nullement limitatif de mise en oeuvre de l'invention sera maintenant décrit plus en détail en regard de la figure unique annexée montrant une coupe axiale fragmentaire du nouvel appareil, sur laquelle cependant une partie des éléments ne sont représentés que sous forme de leurs symboles usuels en. hydraulique. Les parties essentielles pour le fonctionne- ment de l'appareil sont placées dans un corps 10, appelé ici tête. Elle est avantageusement réalisée en de la matière plastique. Ce corps ou cette tête 10 présente sur une surface Il qui, en position normale de fonction- nement est une surface inférieure,-une surface annulaire 12 servant de contre-bride d'une bride 13 disposée à la périphérie supérieure ouverte d'un réservoir 14. Dans l'appareil assemblé et prêt à fonctionner, le bord d'une membrane 15 de caoutchouc est interposé die manière étanche tout autour entre les deux surfaces formant bride du réservoir 14 et de la tête 10 en matière plastique. L'espace situé à l'intérieur de la membrane 15 en caoutchouc forme un compartiment 16 destiné à loger le liquide à mélanger au liquide vecteur, par exemple un agent de moussage, cependant que l'espace situé entre la paroi interne du réservoir 14 et la paroi externe de la membrane 15 est destiné à constituer un compartiment 17 prévu pour loger l'agent de refoulement. Le liquide vecteur, auquel doit être incorporé le liquide à mélanger, circule dans un conduit 24 du corps 10. Ce conduit part d'une ouverture d'entrée 18 pour se diriger vers une ouverture de sortie 19, et il comporte en un embranchement de prise de dérivation et en 21 un ajutage de débouché. Entre ces deux points 20 et 21 règne, en raison de l'écoulement du liquide vecteur, une chute de pression encore amplifiée du fait que le voisinage de l'ajutage 21 de débouché a là forme d'un tube de Venturi 22 et est donc étranglé, ce qui entraîne une élévation de la vitesse de passage et de la chute de pression. Cette chute de pression entre les points 20 et 21 constitue la pression différentielle active permettant l'introduction en 21 de l'agent à mélanger au liquide vecteur. Des- mélangeurs de ce type fondamental, c'est-à-dire consistant en un tube de Venturi comportant un ajutage de débouché et un embranchement de prise de dérivation en amont, pour l'obtention de la pression différentielle active sont connus. Un conduit 23, appelé ici alésage de commande, relie l'embranchement 20 de prise de dérivation au compar- timent annulaire 17, de sorte que la pression régnant à l'embranchement 20 règne également dans le compartiment 17. Entre les points 20 et 21, le conduit 24 d'acheminement du liquide vecteur comporte une soupape 25 fonctionnant comme une vanne d'arrêt automatique. Elle sera plus ample- ment décrite ci-après. - Sur la surface 11 tournée vers le réservoir 14, 16, le corps 10 présente une tôle perforée 26, qui a la forme représentée sur la figure unique et qui, en partant des endroits situés à la périphérie de la fixation de la tôle perforée 26 sur le corps 10 s'écarte de la surface il radialement vers l'intérieur en délimitant ainsi une chambre 27. Les formes possibles et également la nature des perforations de cette tôle ressortent de sa fonction. A l'intérieur de la surface délimitée par la tôle perforée 26, la surface il présente deux ouvertures, à savoir un débouché 28 d'un conduit 29 assurant la com- munication avec un orifice 30 de remplissage, et une sortie 31 de l'agent à incorporer de laquelle part un conduit 32 se dirigeant vers l'ajutage de débouché 21. Ce conduit 32 comporte un clapet anti-retour 33 et une vanne de dosage 34. Tous ces conduits, clapets et vannes se trouvent dans le corps 10. De plus, le corps 10 contient également une soupape automatique 35 de purge d'air située dans un conduit 43 de purge d'air, faisant communiquer le compartiment 17 avec l'air externe. La vanne 25 comporte un corps de soupape qui pour sa fermeture se déplace sur son siège 36 dans le sens de l'écoulement du liquide vecteur, de sorte que, sous l'effet de la pression provoquant l'écoulement, le corps de soupape se ferme dès que d'autres forces n'agissent pas sur lui. Pour son actionnement, la soupape est cependant assujettie par une tige 37 à un tiroir 38. Ce tiroir 38 se trouve également dans le corps 10 et présente une face, à savoir sa face frontale inférieure 39, Tourné vers la chambre 27 de manière à être soumis à l'action de la pres- sion régnant dans cette chambre 27. La périphérie du tiroir 38 est reliée par un joint étanche au corps ou tête 10. La face opposée 40 du tiroir 38 est en liaison hydraulique avec le conduit 24 au-dessous de la vanne 25, - 2482870 26. La surface 39 est supérieure à la surface délimitée sur le siège 36 par la bague d'étanchéité sur la soupape en cas de fermeture de la vanne, de sorte que, lorsque des pressions égales règnent dans la chambre 27 et dans la partie amont du conduit 24, la soupape 25 est soulevée et ouverte du fait de la grande différence entre les surfaces actives de cette vanne. Pour que le liquide de refoulement prélevé sur le liquide porteur puisse quitter le compartiment annulaire 17, la partie inférieure du réservoir 14 comporte un robinet purgeur 42. Pour expliquer le fonctionnement de l'appareil, on va partir du moment o celui-ci'est rempli et prêt à servir. Le compartiment 16 est alors plein de liquide à incorporer, par exemple un agent de moussage (ou également n'importe quel liquide de désinfection ou d'épuration), et le robinet 42 est fermé. On va supposer que le liquide porteur est de l'eau à laquelle cet agent doit être incorporé. On met l'appareil en service en reliant son entrée 18 à la source d'eau exerçant une pression correspondante. L'eau ou sa pression parvient par la branche supérieure du conduit 24 à la soupape 25 et par l'alésage de commande 23 au compartiment annulaire 17. La pression régnant dans le compartiment 17 se transmet par le compartiment 16 et la chambre 27 à la face 39 du tiroir 38. Même si la soupape était fermée, elle va maintenant s'ouvrir car une même pression s'exerce sur ses faces actives constituées par la face 39 et la surface délimitée par la bague d'étanchéité 41, de sorte que le sens du déplacement de la soupape résulte de la poussée exercée sur la plus grande surface (ici la face 39). La tige 37 soulève donc le corps de soupape 25, ce qui libère le trajet allant de l'entrée 18 à la sortie 19. L'écoulement du liquide vecteur engendre la pression différentielle active, et l'eau qui entre en 20 dans le compartiment 17 refoule l'agent de moussage du compartiment 16 vers la chambre 27 et le conduit 32. Cet agent pénètre en 21 dans l'eau en écoulement et-s'y incorpore donc en cet endroit. Des pressions essentielle- ment égales s'exercent pendant ce processus sur les deux faces frontales du tiroir 38. Si l'agent à incorporer est épuisé, la membrane 15 s'applique sur la tôle perforée 26. La pour- suite du refoulement est ainsi devenue impossible et la pression régnant dans la chambre 27 tombe à une valeur diminuée de la pression différentielle active. Cette pression diminuée agit également sur la face 39 alors que la pression entière de l'eau s'exerce sur la face opposée 40. Le tiroir 38 se déplace donc vers la chambre 27 et entraîne par la tige 37 la soupape 25 de la vanne d'arrêt jusqu'à fermeture étanche de cette dernière. Lorsque la membrane 15 est appliquée sur la tôle perforée 26, donc lorsque l'agent à incorporer est essentiellement épuisé, l'appareil se ferme ainsi automatiquement. Pour rendre à nouveau l'appareil prêt à servir, il faut tout d'abord le remplir. Pour cela, on ouvre le robinet 42 et l'on fait pénétrer dans le compar- timent 16 l'agent à incorporer qui arrive par l'orifice 30 de remplissage, qui est toujours fermé pendant le fonc- tionnement de l'appareil. Le compartiment 16 peut être rempli autant que le réservoir 14 le permet, donc jusqu'à ce que la membrane 15 en caoutchouc s'applique sur la paroi interne du réservoir 14. L'air se trouvant entre le réservoir 14 et la membrane 15 peut s'échapper par la soupape automatique 35, ce qui assure un fonctionnement régulier et sans pulsations. Le clapet anti-retour 33 empêche l'eau de pénétrer du conduit 24, 22 dans l'agent à incorporer. Au lieu d'être commandée par un tiroir 38, la vanne 25, 36,41 peut l'être par une membrane disposée et réalisée de façon correspondante. Le nouvel appareil permet d'incorporer à un courant d'eau jusqu'à 5 % d'un additif liquide. Le débit de l'eau se situe avantageusement entre 5 litres et 30 litres par minute. La vanne de dosage 34 permet un réglage continu de l'addition, indépendamment de la grandeur du débit d'écoulement du liquide vecteur. Tous les éléments importants pour le fonctionnement de l'appareil se trouvent dans son corps ou sa tête 10. Des réservoirs de capacité très différente peuvent être fixés à la bride périphérique 12 du corps 10. Il faut et il suffit tout simplement une même forme de réalisation ou la même dimension de la bride du réservoir 14. On préfère des réservoirs dont la capacité se situe entre 5 et 15 litres. La vanne d'arrêt automatique 25 exclut la possibilité d'un dosage défectueux de l'additif. Il va de soi que, sans sortir-du cadre de l'invention, de nombreuses modifications peuvent être apportées à l'appareil décrit et représenté. REVENDICATIONS 1. Appareil pour incorporer, sous l'effet d'une différence de pression, un premier liquide à un second liquide en écoulement, cet appareil comportant, pour l'admission et le passage du second liquide, liquide vecteur ou principal, un conduit comportant en amont un embranchement de prise de dérivation et en aval un ajutage de débouché du premier liquide à incorporer, la pression différentielle active étant la différence de pression entre l'embranchement de prise de dérivation et l'ajutage de débouché, de sorte que l'embranchement de prise permette de prélever sur le courant du second liquide la quantité de liquide nécessaire pour refouler d'un réservoir le premier liquide, cet appareil étant caractérisé en ce que le conduit (24), comportant l'embranchement de prise (20) de dérivation et -l'ajutage (21) de débouché,se trouve dans un corps (10) pouvant être relié au réservoir (14) avec interposition d'une membrane (15) élastique de séparation. 2. Appareil selon la revendication 1, carac- térisé en ce que le corps (10) porte, sur sa face (11) tournée vers le réservoir (14) et la membrane élastique (15) de séparation, une tôle perforée (26) et en ce qu'un espace formant une chambre (27) est laissé entre la tôle (26) et la surface (11) du corps (10). 3. Appareil selon l'une des revendications l et 2, caractérisé en ce que le conduit (24)-comporte une vanne (25) d'arrêt dont l'état de fermeture dépend de la différence de pression régnant dans le conduit (24) et dans la chambre (27) située entre la tôle perforée (26) et le corps (10). 4. Appareil selon la revendication 3, carac- térisé en ce que le corps de soupape (25) de la vanne d'arrêt est assujetti par un organe rigide de liaison (37) à un tiroir (38) dont la périphérie est guidée de manière étanche dans le corps (10) de l'appareil et dont une face est en liaison hydraulique avec la chambre (27) située entre le corps (10) et la tôle perforée (26) cependant que son autre face opposée (40) est soumise à la pression exercée par le second liquide, ou liquide vec- teur, dans le conduit (24, 22). 5. Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce que la surface active de la soupape (25) de la vanne d'arrêt délimitée par un siège étanche (36, 41) est plus petite que la surface de la face (39) du tiroir (38) tournée vers la chambre (27) du côté de la tôle perforée (26) et en ce que, quand la vanne (25) est fermée, les forces et les pressions correspondantes s'exerçant sur ces surfaces et qui sont transmises par l'organe de liaison rigide (37) agissent en sens inverse les unes des autres, de sorte que la face (41, 36) de la soupape est exposée à la pression régnant en amont (en 24). 6. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la soupape (25) de la vanne d'arrêt est commandée par une membrane au lieu de l'être par le tiroir (38). 7. Appareil selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 6, caractérisé en ce que son corps (10), sur lequel peuvent être fixés la membrane élastique (17) et le réservoir (14), contient tous les éléments nécessaires pour un fonctionnement sûr, notamment un tube de Venturi (22) à l'endroit ou débouche l'ajutage (21), des alésages de commande (23), des conduits de remplissage (29), un clapet anti-retour (33), une vanne de dosage (34), une soupape de purge d'air (35) et la vanne (25) d'arrêt automatique.