Brevet FR2533636A1 — publié le 19840330

Dispositif de détection de rupture de membrane. La présente invention concerne les pompes ou compresseurs à membranes déformables à commande ou actionnement hydraulique, c'est- & dire dans lesquels le mouvement moteur de la membrane agissant sur le fluide à pomper est communiqué à cette membrane par l'intermédiaire d'un fluide moteur, de telle sorte que les deux faces exposées des membranes sont en équipression. L'un des inconvénients de ce type de pompe est lié à la rupture ou même à une faible porosité de la membrane. En effet un tel accident provoque le mélange du fluide moteur et du fluide pompé qui est souvent agressif dans la plupart des cas d'utilisation de ces pompes et peut conduire à de graves dégâts du matériel. On connaît de nombreux dispositifs pour pallier cet inconvénient. Leur principe commun réside dans la mise en oeuvre d'un moyen de détection d'une défaillance de la membrane ou des membranes accolées du dispositif avant qu'une-rupture complote n'intervienne permettant ainsi d'intervenir au plus vite. Dans le cas de plusieurs membranes accolées, le moyen susdit est constitué par un circuit de fluide en communication avec l'espace intérieur situé entre les membranes pour recueillir le fluide provenant de la chambre adjacente à la membrane défaillante et conduire ce fluide à l'extérieur de la pompe où l'on pourra détecter sa présence au moyen d'un système de visualisation quelconque. L'espace intérieur entre les deux membranes est le plus souvent constitué par un réseau plus ou moins complexe de rainures ménagées dans une membrane intermédiaire pincée de façon étanche entre les deux membranes qui l'encadrent. Ces dispositifs présentent plusieurs inconvénients. Ils sont tout d'abord complexes et coûteux. Ils sont un facteur de raidissement de l'ensemble de la paroi souple. Ils comportent enfin un espace libre qui doit être constamment gavé pour éviter que dans le cas d'un travail à pression notable il ne se produise un "pompage" inutile sur le volume gazeux de la membrane intermédiaire qui diminuerait les performances de la pompe. On connaît des dispositifs dans lesquels trois ou cinq membranes constituent une membrane composite dont les membranes internes comportent des rainures débouchant dans une gorge collectrice périphérique elle-même en communication avec une canalisation conduisant au travers d'un clapet de non-retour vers un système détecteur commandant un circuit électrique. Une canalisation de gavage peut être également prévue en communication avec lesdites rainures et gorge. La présente inventi*n entend remédier à ces incon vénients en proposant une construction plus simple et moins onéreuse d'un nouveau dispositif de détection de rupture de membrane, qui permet de mettre en oeuvre des membranes relativement standards et qui n' augmente pas de manière sensible la raideur de la paroi souple. A cet effet, l'invention a donc pour objet un dispositif de détection de rupture de membrane d'une pompe à actionnement hydraulique comportant - deux membranes pincées de maniere étanche à leur périphérie sur une structure fixe, - un espace intérieur entre lesdites membranes en communication avec au moins une canalisation reliée à un détecteur extérieur au tra vers de ladite structure. Selon l'une des caractéristiques essentielles de l'invention, l'espace intérieur susdit est délimité à sa périphérie par une partie de ladite structure- fixe intercalée entre lesdites membranes et est rempli d'au moins une membrane flottante en matière souple qui le comble entièrement sans jeu notable. Dans certaines réalisations, il sera préférable d'ajouter un anneau flottant anti-extrusion pour la membrane non pincée, situé de manière adjacente à ladite partie intercalaire de la structure fixe. Enfin, pour une certaine gamme de pompes, il sera avantageux de remplir l'espace intérieur susdit d'une pluralité de membranes flottantes adjacentes. L'invention sera mieux comprise au cours de la description donnée ci-après à titre d'exemple purement indicatif et non limitatif qui permettra d'en dégager les avantages et les carac téristiques secondaires. I1 sera fait référence aux dessins annexés, dans lesquels - la figure 1 illustre par une coupe une pompe à membrane équipée d'une première variante du dispositif selon l'invention; - la figure lA est une vue de détail agrandie de la figure 1; - la figure 2 illustre par une coupe un détail d'une pompe équipée d'une seconde variante du dispositif selon l'invention. En se reportant tout d'abord à la figure 1, on voit une pompe à membrane à commande hydraulique constituée de manière connue par un carter 1 l'intérieur duquel est ménagée une chambre de pompage 2. Cette chambre comporte un conduit d'alimentation 3 et un conduit de refoulement 4 pourvus de clapets unidirectionnels. L'une des parois de cette chambre est constituée par une membrane 5 derrière laquelle est aménagée une chambre motrice 6 remplie d'un fluide moteur par le moyen de canalisations 7 et 8 (cette dernière 8 étant en réalité une soupape tarée de décharge) et dans laquelle évolue un piston 9 entraîné dans un mouvement alternatif par un dispositif non représenté. Les variations du volume de la chambre motrice 6 entraînent une déformation de la membrane 5 et donc une variation de volume de la chambre de pompage 2 d'où il résulte une fonction d'aspiration par le conduit 3 et une fonction de refoulement par le conduit 4. La figure 1A montre en détail les dispositions de l'invention mises en oeuvre dans la pompe de la figure 1. On voit sur cette figure que la membrane 5 est en fait constituée par deux membranes Sa et 5b pincées de manière étanche à leur périphérie entre une pièce la du carter 1, un élément lb et un anneau métal lique intercalaire lc L'ensemble la lb lc forme une structure fixe dans laquelle sont définies la chambre de travail 2 et la chambre motrice 6. L'assemblage de cet ensemble est assuré au moyen de tirants de serrage non représentés. Du fait de la présence de l'anneau intercalaire lc situé entre les deux membranes Sa et 5b, il existe un espace intérieur 1Q qui sépare les deux membranes. Selon l'invention, on loge dans cet espace intérieur une membrane flottante Il qui n'est pas serrée entre les pièces la lb lc de la structure fixe et un anneau 12 de même épaisseur que la mem brane 11 qui est adjacent à l'anneau métallique lc. La membrane 1l sera souple, tandis que l'anneau 12 sera en matériau plus dur pour constituer un organe empêchant " extrusion de la membrane ll dans le cas de fortes pressions à travers au moins une canalisation 13 qui communique à l'extérieur de la pompe au travers des éléments lc et la en direction d'un détecteur par l'intermédiaire d'un clapet de non-retour 14a contenu dans le raccord 14.Ces deux éléments l1 et 12 emplissent complètement l'espace intérieur 10 susdit de manière qu'il n'existe pas de jeu notable entre eux, les membranes 5a et Sb et la pièce annulaire lc Le détecteur susdit peut être schématisé par une simple éprouvette graduée déjà préremplie à un niveau déterminé. Il peut être constitué comme sur les figures 1 et 1A par une tige coulissante 14b dont une extrémité plonge dans une chambre étanche 14c du raccord. L'existence d'une pression dans cette chambre provoque la montée de la tige qui, sortie, peut être détectée visuellement ou par capteur. Ainsi, en fonctionnement normal, la membrane composite 5a, 5b, 11, 12 subit alternativement une pression et une dépression et se déforme depuis sa position représentée sur les figures 1 et 1A où elle est en appui contre une grille 15 placée dans la chambre 2 vers une position où elle prend appui sur le fond de la chambre 6 coté piston. Elle passe de l'une à l'autre position lors de la phase d'aspiration. Du fait du clapet de non-retour 14a placé sur le conduit 13, l'espace intérieur 10 ne peut varier de volume et l'ensemble Sa 5b, 11 se déforme. Comme la membrane flottante 11 est en un matériau souple et que ses faces peuvent glisser facilement sur les faces adjacentes internes des membranes 5a et 5b (glissement encore facilité par une lubrification appropriée), la raideur de l'ensemble est peu différente de celle d'une membrane unique. Lorsqu'il se produit une rupture, ou une déchirure de l'une ou l'autre des membranes Sa 5b, le fluide correspondant peut la traverser, gagner l'espace intérieur et y progresser entre les surfaces de contact des membranes et, sous l'effet des pressions et dépressions alternatives, atteindre la canalisation 13 et actionner le détecteur.On voit que les dispositions selon l'invention permettent de se dispenser des rainures de l'art antérieur, qui imposaient un gavage de leur volume; l'expérience a en effet montré que le pompage et le refoulement du liquide traversant une membrane perforée pouvaient valablement être réalisés du simple fait de l'existence des jeux de fonctionnement et des glissements relatifs de la membrane flottante par rapport à une membrane pincée. Sur la figure 2, on a représenté un détail d'une variante de réalisation du dispositif selon l'invention. On y retrouve certains des éléments déjà décrits avec les mêmes références. C'est ainsi que l'espace intérieur 10 compris entre les deux membranes Sa et 5b (ici préformées=en forme de coupelles et composites en elles-memes) est rempli par trois membranes flot- tantes lla llb et llc en un caoutchouc -souple (dureté Shore d'environ 50) plutat que par une seule membrane. On s'est rendu compte en effet à l'expérience que cette division d'une membrane flottante épaisse en plusieurs membranes minces confère à l'ensemble une meilleure souplesse. On notera également que pour cette figure il existe aussi une pièce annulaire anti-extrusion 16 formée comme un manchon cylindrique . logé dans une gorge l6a de la pièce le Cette disposition n'est cependant pas nécessaire pour le fonctionnement en basse pression (par exemple en dessous de 20 bars). On voit par la description ci-dessus que l'invention est un dispositif simple qui évite la réalisation d'une ou plusieurs membranes intercalaires à gorges ou évidements, le montage étanche de ces membranes, donc qui est de fabrication beaucoup plus économique. En outre, l'entretien et la surveillance du bon fonctionnement de l'invention sont beaucoup plus simples que ceux des dispositifs antérieurs,-dans lesquels notamment une surveillance constante de l'absence de gaz entre les membranes est nécessaire. Enfin, les opérations de fabrication elles-mêmes sont très simplifiées par rapport à celles nécessitées par les dispositifs connus. L'invention trouve une application intéressante dans le domaine de la construction mécanique. Elle n'est pas limitée à la description qui vient d'en être donnée mais couvre au contraire toutes les variantes qui pourraient lui être apportées sans sortir de son cadre ni de son esprit. REVENDICATIONS 1 - Dispositif de détection de rupture de membrane d'une pompe à actionnement hydraulique comportant deux membranes pincées (5a, 5b) de manière étanche à leur périphérie sur une structure fixe (la, lb, lc) délimitant entre elles un espace intérieur (10) en communication avec une canalisation (13) reliée à un détecteur extérieur (14b)au travers de ladite structure, caractérisé en ce que l'espace intérieur (10) susdit est bordé h sa périphérie par une partie (lc) de ladite structure fixe intercalée entre lesdites membranes (5a, 5b) et est rempli par au moins une membrane flottante (11) en matière souple qui le comble entièrement sans jeu notable. 2 - Dispositif de détection selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un anneau flottant (12) antiextrusion de ladite membrane (11) non pincée, adjacent à ladite partie intercalaire (lc)de la structure fixe. 3 - Dispositif selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que l'espace intérieur (10) susdit est rempli par une pluralité de membranes (lla, llb, llc) adjacentes.