Brevet FR2500081A1 — publié le 19820820

POMPE DOSEUSE La présente invention concerne une pompe doseuse comportant au moins un piston de pompe guidé dans un corps de pompe, dont la fréquence de course et/ou la course efficace du piston est réglable et ledit piston de pompe est à cet effet déplaçable par l'intermédiaire d'une commande régulable en vitesse et/ou en longueur de course. On connait des commandes de pompes doseuses dans lesquelles les déplacements du piston de pompe sont commandés mécaniquement suivant des courbes d'allure, ces déplacements devant être ajustés suivant les volumes de dosage dans la technique de commande à manivelle, c'est-à-dire que l'on fait varier de longueur le rayon de la manivelle ou de la bielle commandée en fonction dudit rayon de la manivelle. I1 s'en suit que la course de dosage du piston de pompe se trouve modifiée dans ses parcours de façon correspondante au débit désiré. Comme avec de tels ajustements, on doit empiéter sur le rayon d'action de la transmission du coulisseau, il faut interposer dans ce cas des organes de réglage très rigides qui doivent prendre en charge en cas de modifications de la course, le réglage de la variation volumétrique de course. Par ailleurs, on connait des entratnements de pompes doseuses à commande hydraulique. Dans ce cas, un cylindre moteur subit un mouvement de va-et-vient sous l'effet d'une commande en tout ou rien pour entraîner le piston de pompe entre deux butées fixes ajustables de l'extérieur. Les courbes de freinage ainsi que d'accélération sont parcourues en passant par des amortissements aux positions extrêmes. Une modification d'allure des courbes pour l'accélération et le freinage n'est plus possible après la fabrication d'une telle commande, car cet amortissement aux positions extrêmes n'est obtenu que suivant les possibilités d'adjonction offertes par la technique de fabrication. En outre, les butées doivent être également dans ce cas ajustées pour s'opposer à la pression de travail engendrée par le cylindre moteur.Si l'on envisage dans ce cas de recourir à des réglages à distance à partir d'installations placées sous la commande d'un proces sus, il est alors également necessa re de faire appel à des puissances plus élevées Les deux systèmes précités ont pour inconvénient que des modifications des courbes d'ancéleratlsort et de retardement ne peuvent être envisagées qu'au prix de grandes dépenses d'ordre mécanique Comme de telles commandes de pompes doivent toutefois frêquernïr:nt débiter les milieux les plus divers à travers des pompes doseuses, on ne peut pas déterminer à l'avance des courbes théoriques d'aspiration ou de refoulement. Le but de l'invention est de pallier les inconvénients décrits ci-dessos et de réaliser une pompe doseuse du type précité qui puisse être adaptable avec des faibles dépenses, aux milieux à débiter aux conditions de débit les plus diverses, en part^culier sans le recours a des dispositifs ou agencements mécaniques onéreux L'objectif précité est essentiellement atteint selon l'invention par le fait qu'il est prévu comme commande du ou des pistons, au moins un cylindre moteur à alimentation hydraulique ou pneumatique, que ledit ou lesdits cylindres moteurs peuvent etre commandés dans leur course et leur vitesse de course par l'intermédiaire d'une commande électronique et qu'à cet effet, la vitesse du piston et le parcours du piston sont prédéterminés par l'intermédiaire d'un moteur pas-à-pas à commande électronique et sont réglables par l'in- termédiaire d'une servocommande comportant un retour de valeur instantanée. Grace à cet agencement, on peut en particulier dans le cas d'installations commandés par des processus,- par exemple dans l'industrie des traitements chimiques, adapter automatiquement le dosage dans de grandes limites au cycle opératoire nécessaire, un remplacement des substances à débiter étant meme possible de façon simple sans nul besoin de porter des modifications d'ordre mécanique à la pompe doseuse. D'une manière particulièrement simple du point de vue de la construction, la tigc- du piston du cylindre moteur peut être accouplée de façon connue avec le piston de pompe et en outre, la barre d'accouplement ou un prolongement de la tige du piston peut former partie intégrante du retour de valeur instantanée. En particulier, une partie de la barre d'accouplement et du prolongement de la tige du piston peut porter une denture, avec laquelle engrène un pignon du retour de valeur instantanée. Dans ce cas, l'admission de pression du cylindre moteur se trouve commandée par la position nominale prédéterminée, en fonction de l'écart entre la position instantanée de la barre d'accouplement et du prolongement de la tige de piston, par l'intermédiaire d'une soupape de régulation hydraulique. On peut obtenir avec une dépense relativement faible de construction, un doublement du débit maximal par le fait que deux pompes et cylindres moteurs sont prévus de façon symétrique et pouvant être commandés par l'intermédiaire d'une seule servocommande. Dans ce cas, les deux cylindres moteurs sont montés à demeure dans le circuit de régulation du synchronisme mécanique, chacune des deux pompes doseuses pouvant simultanément assurer leur pleine capacité et, lors de l'accouplement, chaque cylindre pouvant être mené individuellement à pleine capacité dans l'accomplissement des déplacements d'aspiration et de refoulement. Dans un exemple de réalisation préféré, les prolongements des tiges de pistons des deux cylindres moteurs peuvent respectivement porter une denture, ces dentures étant avantageusement accouplées mutuellement par l'intermédiaire du pignon du retour de valeur instantanée. Dans ce cas, les deux pompes et cylindres moteurs peuvent être disposés suivant une symétrie ponctuelle par rapport au pignon du retour de valeur instantanée, si bien que les deux pompes fonctionnent toujours dans le même sens et que le déplacement d'aspiration et de refoulement peut être commandé de façon optimale. Dans une autre forme de réalisation, les pistons des deux cylindres moteurs sont mutuellement reliés en alignement par l'intermédiaire d'un prolongement commun des tiges de pistons. Dans cette solution en tandem, une pompe fonctionne alternativement en mode d'aspiration, tandis que l'autre fonctionne en mode de refoulement. Par suite de la superposition des modes d'aspiration et de refoulement, une commande optimale se trouve dans ce cas bien entendu limitée par les limites memes de la puissante. On peut obtenir une dépense de construction redite en materiau par le fait que le bottier du retour de vaaeurins- tantanée sert simultanément de chapeau d'obturation du cylindre moteur, de façon que dans ledit chapeau d'obturation se trouvent directement montés lcs canaux correspondants pour l'admission de fluide de pression et son échappement à partir de la soupape de commande et vers celle-ci, Si bien qu'au moins une partie des conduites de raccordement et des assemblages à vis nécessaires peuvent être économisé.Une autre simplification peut encore être obtenue par le fait que le chemisage tubulaire du cylindre moteur est directement vissé dans le boitier du retour de valeur instantanée. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui va suivre, de quelques unes de ses formes de réalisation, données à titre indicatif, mais nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels : la Figure 1 représente une vue schématique d'un ensemble de pompe doseuse à deux pompes et cylindres moteurs, disposés en tandem: ; la Figure 2 représente une vue en coupe longitudinale, des deux cylindres moteurs disposés en tandem ; la Figure 3 représente un diagramme des courses de piston en fonction des vitesses de piston, au sujet de la forme de réalisation d'une pompe doseuse représentée dans les Figures 1 et 2 ; la Figure 4 représente une autre forme de réalisation avec deux pompes et cylindres moteurs ; et la Figure 5 représente une vue en coupe longitudinale des deux cylindres moteurs disposés en symétrie ponctuelle, et se rapportant à la réalisation de la pompe doseuse représentée schématiquement dans la Figure 4. Dans les exemples de réalisation décrits ci-aprèsf on utilise les mimes repères numériques pour les éléments ou pièces correspondantes. Dans l'exemple de réalisation d'une pompe doseuse, représentée schématique dans la Figure 1, deux pompes 1, 1' et deux cylindres moteurs 2, 2' sont accouplés mutuellement en alignement suivant leur prolongement axial, par l'intermédiaire d'une barre d'accouplement 3. Par ailleurs, les pistons 4, 4' des pompes 1, 1' sont directement reliés aux tiges 5, 5' des pistons du cylindre moteur 2 ou 2' associé. La barre d'accouplement 3 est munie d'une denture 6 qui engrène avec un pignon 7 d'un retour de valeur instantanée 8. Le retour de valeur instantanée 8 fait partie intégrante d'une servocommande 9.La valeur nominale de la servocommande 9 se trouve prédéterminée par une commande électronique 10 par l'intermédiaire d'un moteur pas-à-pas 11, de façon correspondante aux besoins du dosage. Le moteur pas-àpas 11, commandé par la commande électronique 10, est accouplé par l'intermédiaire d'une courroie crantée 12 avec une entrée de valeur nominale 13 de la servocommande 9. La servocommande 9 est reliee à une alimentation en huile de pression 14, un retour d'huile 15, tandis que des conduites de raccordement A et B, A', B' relient respectivement ladite servocommande aux enceintes de pression 16, 16', 17, 17' des deux cylindres moteurs 2, 2' par l'intermédiaire d'une soupape de régulation non représentée dans les dessins. Lors d'un écart correspondant entre la valeur instantanée et la valeur nominale prédéterminée, il se produit de façon connue, par l'intermédiaire de la servocommande 9 un déplacement du piston 18, 18' par suite de l'admission en huile de pression ou du retour d'huile de pression, si bien que sous l'effet du déplacement des pistons 4, 4', les pompes 1, 1' se trouvent mises en mouvement et que le fluide de pression se trouve respectivement refoulé et aspiré dans la direction des flèches 19, 19'. Dans la Figure 2, on représente un exemple de réalisation d'une construction de pompe doseuse selon la Figure 1, les pompes étant toutefois dans ce cas omises. La barre d'accouplement 3 est dans ce mode de construction, guidée a coulissement dans un bottier 20 de la servocommande 9 et maintenue en un engagement sans jeu avec le pignon 7 par l'intermédiaire d'un cylindre excentrique. La barre d'accouplement 3 est elle-même guidée jusqu'à l'extrémité intérieure des deux tiges de pistons 5, 53 réaisées toutes deux creuses, pour être fixement solidarisée à ladite extrémité respective; et elle traverse par suite respectivement le piston 18, 18' des deux cylindres moteurs 2, 2'. L'espace intérieur des tes de piston 5, 5 est respectivement étanchéif lé par 1'ntermédiaire d'un tube intérieur 22, 22', des enceintes de travail 16, 17, '6', 17' avec interposition d'organes d'étanchéité correspondants. Par suite de cette construction creuse des tiges de pistons 5, 5', on peut obtenir une réduction notable de la longueur de construction. Pour raccourcir davantage la longueur de construction et pour économiser des pièce individuelles et assemblages à vis, les chemisages tubulaire 23, 23' des cylindres moteurs 2, 2' sont dire^.Sment vissés de façon étanche dans le boî- tier 20, les conduites P' et B étant directement engagées dans les enceintes de pression respectives 17' et 16, à partir d'une soupape de régulation, non représentée, de la servocommande 9. Dans la Figure 3 on représente un diagramme des longueurs de cours 1 en fonction des vitesses V de piston pour un cycle de travail. Dans ce cas; la courbe d'accélération 24 se poursuit par une partie 25 à vitesse constante et aboutit, dans la région de la fin de course, a un retard, par exemple suivant la courbe de retardement 26. Dans la course de retour consécutive, le déplacement se produit suivant la courbe d'accélération 24', la partie à vitesse constante 25', pour revenir à la position de départ par l'intermédiaire de la courbe de retardement 26'.Par la commande électronique, on peut faire varier l'allure de ces courbes, conformément à la puissance débitée maximale de l'alimentation en huile de pression 14 et à la servocommande 9, en fonction des besoins et des exigences d'un dosage optimal. Dans le cas de l'exemple de réalisation des Figures 4 et 5, les deux pistons moteurs 2, 2' sont disposés par leur barre d'accouplement respective 3, 3', suivant une symétrie ponctuelle par rapport au pignon 7 du retour de valeur instantanée s de la servocommande 9. Par suite de cette disposés tion à symétrie ponctuelle, un mode de construction particulièrement ramassé est possible avec en meme temps pour avantage que les deux pistons 4, 4' exercent dans le même sens un effet de refoulement ou d'aspiration, si bien qu'il est possible d'effectuer une adaptation optimale, par l'intermédiaire de la commande électronique 10, aux conditions de débit et aux substances débitées. Par exemple, la courbe d'accélération 24, 24' doit avoir, dans le cas de milieux débités visqueux, une allure plus plate que dans le cas de milieux plus liquides. Le restant du mode de construction correspond largement à la construction selon la Figure 2. Les extrémités des barres d'accouplement 3, 3', saillant hors du boitier 20 sont protégées contre des souillures et des endommagements par des manchons respectifs 27 et 27', qui sont vissés sur ledit boitier 20. REVENDICATIONS 1. Pompe doseuse comportant au moins un piston (4, 4'), guidé dans un corps de pompe, dont la fréquence de course et/ou dont la course efficace du piston est réglable et ledit piston de pompe (4, 4') est à cet effet déplaçable par l'intermédiaire d'une commande régulable en vitesse et/ou en course, caractérisée par le fait qu'il est prevu comme commande du ou des pistons (4, 4') au moins un cylindre moteur (2, 2') à admission hydraulique pneumatique, que ledit ou lesdits cylindres moteurs (2, 2') peuvent être commandés dans leur longueur de course et dans leur vitesse de course par l'intermédiaire d'une commande électronique (10) et qu'à cet effet, la vitesse du piston et le parcours du piston sont prédéterminés par l'intermédiaire d'un moteur pas-à-pas (11-) à commande électronique et sont réglables par l'intermédiaire d'une servocommande (9) comportant un retour de valeur instantanée (8). 2. Pompe doseuse selon la revendication l, caractérisée par le fait que la tige de piston (5, 5') du cylindre moteur (2, 2') est accouplée au piston de pompe 14, 4') et que la barre (3, 3') dudit accouplement ou un prolongement d'une tige de piston fait partie intégrante du retour de valeur instantanée (8). 3. Pompe doseuse selon la revendication 2, caractérisée par le fait qu'une partie de la barre d'accouplement (3, 3') ou du prolongement de tige du piston porte. une denture (6, 6') qui engrène avec un pignon (7i du retour de valeur instantanée (8). 4. Pompe doseuse selon lune quelconque des revendications 2 et 3, caracterisee par le fait qu'il est prévu symetriquement une pompe (1, 1') et deux cylindres moteurs (2, 2') qui peuvent être commandés par l'intermédiaire d'une seule servocommande (9). 5. Pompe doseuse selon la revendication 4, caractérisée par le fait qu'il est prévu symétriquement deux pompes (1, 1') et deux cylindres moteurs (2, 2'), que les prolongements des tiges de pistons et les barres d'accouplement (3, 3') des deux cylindres moteurs (2, 2') portent respectivement une denture (6, 6') et que les deux dentures (6, 6') des tiges de pistons et des barres d'accouplement (3, 3') sont accouplées mutuellement par l'intermédiaires du pignon (7) du retour de valeur instantanée (8). 6. Pompe doseuse selon la revendication 5, caractérisée par le fait que les deux pompes (1, 1') et les cylindres moteurs (2, 2') sont disposés suivant une symétrie ponctuelle par rapport au pignon (7) du retour de valeur instantanée (8). 7 Pompe doseuse selon l'une quelconque des revendications 5 et 6, caractérisée par le fait que les prolongements des tiges de pistons et les barres d'accouplement (3, 3') sont guidés à coulissement dans le bottier (20) du retour de valeur instantanée (8). 8. Pompe doseuse selon la revendication 5, caractérisée par le fait que les pistons (18, 18') des deux cylindres moteurs (2, 2') sont mutuellement reliés en alignement par l'intermédiaire d'un prolongement commun de tiges de pistons (barre d'accouplement 3), qui est guidé à coulissement dans un boitier (20) du retour de valeur instantanée (8). 9. Pompe doseuse selon l'une quelconque des revendications 7 et 8, caractérisée par le fait que le boîtier (20) sert en même temps de chapeau d'obturation des cylindres moteurs (2, 2') et est muni de canaux correspondants A, A', B, B' pour l'admission et l'échappement d'huile de pression. 10. Pompe doseuse selon la revendication 3, caractérisée par le fait que la denture (6, 6') des tiges de pistons (5, 5') et des barres d'accouplement (3, 3') engrène sans jeu par l'intermédiaire d'une pièce d'appui, avec le pignon associé (7). 11. Pompe doseuse selon la revendication 10, caractérisée par le fait qu'un rattrapage excentrique (21, 21') sert de pièce d'appui. 12. Pompe doseuse selon l'une quelconque des revendications 8 et 9, caractérisée par le fait que le chemisage tubulaire (23, 23') du cylindre moteur (2, 2') est vissé de façon étanche dans le bottier (20) du retour de valeur instantanée (8). 13. Pompe doseuse selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisée par le fait que la tige de pis ton (5, 5') du cylindre moteur (2, 2') est agencée de façon creuse et que la barre d'accouplement t3, 3') est accouplée intérieurement à l'extrémité creuse de la tige de piston (5, 5') et s'étend vers 'extérieur à travers le piston (18 ou 18') du cylindre moteur (2 2'), l'espace intérieur creux de la tige de piston (5, 5') étant étanchéifié par un tube intérieur (22, 22') vis-à-vis des enceintes de pression (16, 17, 16', 17') du cylindre moteur (2, 2') respectif.