Brevet FR2531148A1 — publié le 19840203

L'invention a pour objet un dispositif servant à commander le fonctionnement d'une pompe de refoulement au moment et pendant la durée nécessaires à l'évacuation d'un liquide hors d'une enceinte. -Le dispositif de 1 t invention convient particulièrement bien pour les pompes immergées, spécialement pour les pompes de fond parmi lesquelles on trouve les pompes de cale des bateaux. On connaît déjà des moyens de commande d'une pompe qui sont capables de déclencher sa marche quand le niveau d'un liquide atteint une hauteur prédéterminée, de la maintenir en fonctionnement jusqu'à l'abaissement du niveau à une autre hauteur prédéterminée, et de l'arrêter de manière franche en évitant tout faux démarrage. Ces moyens sont conçus pour être montés sur la tuyauterie d'aspiration de la pompe. Ils comprennent des électrodes qui sont mouillées par le liquide aspiré et qui sont protégées contre la chute et l'écoulement du liquide résiduel qui redescend de la pompe au moment de son arrêt. On trouvera un moyen de ce type dans le brevet français NO 2.460.403 selon lequel la protection des électrodes contre la retombée de l'eau est obtenue par un élargissement localisé de la tuyauterie d'aspiration. Un tel élargissement situé du côté de l'aspiration peut se combiner avec la crépine d'aspiration qui est presque toujours d'une dimension supérieure à celle de la tuyauterie. La situation est tout à fait différente quand il s'agit d'une pompe immergée qui est pratiquement dépourvue de tuyauterie d'aspiration. Les électrodes ne peuvent être placées que sur la tuyauterie de refoulement: sur laquelle il est souvent difficile de trouver une partie droite verticale où l'on pourrait admettre de prévoir un élargissement plus encombrant même limité en longueur. En fait, il est préférable à tous points de vue, de disposer d'un moyen de commande qui ne nécessite aucun élargissement de la tuyauterie sur laquelle il est monté. La difficulté à surmonter est plus grande qu'il n'y paraît quand il s'agit d'une pompe de cale dont le rôle est de rejeter de l'eau de mer et, plus généralement, de toute pompe destinée à un liquide bon conducteur de l'électricité. La face intérieure de la tuyauterie est presque constamment humide; elle ne sèche complètement qu'après une longue interruption de marche de la pompe. Toute humidité permet la circulation d'un courant électrique entre les électrodes. De plus, en raison de la tension superficielle du liquide, ce dernier tend à rester accumulé plus longtemps au voisinage des électrodes. Il n'est pas envisageable de prévoir un courant relativement élevé pour le déclenchement de la marche de la pompe. Pendant le fonctionnement, quand les électrodes sont noyées dans le liquide, elles sont soumises à un phénomène d'électrolyse qui en provoque la dissolution. On doit donc se servir d'un courant très faible favorable à une durée plus grande des électrodes. Une autre contrainte à respecter est que la section de passage de la tuyauterie ne doit être réduite que de la valeur la plus faible ; en outre , toute pièce en saillie par rapport à la face intérieure de la tuyauterie offre une prise à l'accrochage des corps filamenteux entraînés par le liquide. Toute saillie doit donc être la plus faible possible. L'invention a pour but principal d'apporter un dispositif de commande pour pompe de liquide, spécialement de liquide conducteur de l'électricité, qui peut s'installer sur la tuyauterie d'aspiration de cette pompe mais qui convient particulièrement à son installation sur la tuyauterie de refoulement de toute pompe immergée, sans nécessiter aucun élargissement de la tuyauterie sur laquelle il est monté et ne présentant à l'intérieur de cette tuyauterie qu'unie saillie faible peu favorable à son obstruction. De plus, ce dispositif fonctionne avec un courant très faible qui assure une longue durée des électrodes et il assure un arrêt franc de la pompe sans faux démarrages. Sur un manchon en matière isolante électriquement, sont montées deux électrodes qui traversent la paroi de ce manchon, de préférence dans un même plan transversal en des points directement opposés, ces électrodes étant reliées à un circuit électrique d'alimentation d'un moteur électrique accouplé à une pompe ; selon l'invention ce manchon a des dimensions transversales égales ou substantiellement égales à celles de la tuyauterie de ladite pompe sur laquelle il est destiné à être monté ; chaque électrode est incurvée dans le sens de circulation du liquide dans cette tuyauterie et elle est isolée par une gaine de matière isolante électriquement à partir de la paroi jusqu'au voisinage de son extrémité libre ; le circuit électrique auquel les électrodes sont reliées comprend un moyen de détection de la baisse du courant entre les electrodes et un circuit à retard provoquant une coupure franche pendant une durée déterminée de l'alimentation du moteur à toute baisse du courant endessous d'une valeur prédéterminée De préférence1 les deux électrodes sont dans un même plan transversal qui est aussi le plan médian du manchon, ce dernier ayant une longueur au moins égale à sa largeur. De préférence aussi, le circuit électrique comprend un amplificateur du courant passant entre les électrodes et le moyen de détection est une boucle de réaction à circuit de retard. Certaines tuyauteries de refoulement sont munies d'un clapet inférieur empêchant qu'elles se vident totalement pendant l'arrêt de la pompe. Dans ce cas, le manchon de l'invention se place entre la pompe et ce clapet De préférence, les électrodes sont dénudées à l'extérieur du manchon isolant pour qu'elles servent de moyen de déclenchement de la marche de la pompe dès -que le niveau du liquide les atteint. En variante, on peut prévoir deux électrodes externes nues de déclenchement disposées à un niveau inférieur à celui des électrodes internes portées par le manchon isolant. On donnera maintenant, sans intention limitative et sans exclue aucune Léalsation conforme à la défini- tion de l'invention, une description d'un exemple préféré de réalisation. On se reportera à la figure unique annexée qui est une vue en coupe longitudinale drun manchon isolant avec ses électrodes combinées à un circuit électrique représenté schématiquement. Le manchon 1 représenté est en matière isolante électriquement ; il a la même section que celle de la tuyauterie à laquelle ìl est destiné à être incorporé, comme un tronçon de celle-ci à l'aide de moyens connus non représentés (brides, filetage, etc.. .).il a de préférence une longueur au moins égale à son périmètre. I1 est pourvu de deux électrodes 2,3 qui en traversent chacune la paroi en des points opposés dans un même plan transversal, de préfé- rence à égale distance de ses deux extrémités opposées. Chacune des deux électrodes 2,3 a une partie extrême intérieure nue 2A,3A et elle est recouverte ensuite d'une gaine isolante 4,5 sur le reste de sa longueur jusqu la paroi du tube qu'elle traverse, afin de conserver un bon isolement vis à vis de toute goutte de liquide accrochée en ce point par la tension superficielle. En outre, chaque électrode 2,3 est inclinée dans la direction du passage du liquide indiqué par une flèche F tout en ménageant une distance suffisante entre sa partie extrême nue 2A,3A par rapport à la paroi, afin que toute goutte qui se forme-rait par tension superficielle se rassemble à la jonction de la paroi et de la gaine 4,5 et non entre la paroi et l'extrémité nue 2A, 3A. A l'extérieur du manchon 1, chaque électrode 2,3 peut être isolée ou nue. Son extrémité extérieure 2B,3B est raccordée à un circuit électronique qui comprend une source électrique 6 de plusieurs volts, de préférence 12, fournissant un courant d'une fraction de milli-ampere. Cette source 6 est reliée d'un part à l'extrémité 2B de l'électrode 2, d'autre part à une entrée d'un amplificateur 7 du courant qui passe entre les électrodes 2,3. Cet amplificateur a une seconde entrée réunie à l'extrémité 3B de l'électrode 3. En outre, une boucle de réaction 8 comprenant un circuit de retard est branchée entre une entrée et une sortie de l'amplificateur 7. Cette boucle est sensible à toute baisse de tension supérieure à 10 z à ses bornes.Le circuit de retard qui est de préférence du type R-C, a une capacité de retard de plusieurs secondes: en général une durée de 10 s. convient dans la plupart des cas. Le circuit électrique comprend. encore un relais 9 élèctromécanique ou à semiconducteurs, branché aux bornes de sortie de l'amplificateur 7 d'une part, à une borne du moteur 10 de la pompe (non représentée) et à une borne d'une source électrique de puissance 11, d'autre part. L'autre borne du moteur 10 est reliée à l'autre borne de cette source 11. Le fonctionnement de l'ensemble du dispositif selon l'invention est le suivant. La montée du niveau libre du liquide dans la canalisation puis dans le manchon 1 jusqu'aux électrodes 2,3 entrai ne le démarrage du moteur 10 de la pompe dès le premier contact avec ces électrodes. Le fonctionnement se poursuit sans interruption tant que ces dernières sont noyées dans le courant qui circule dans le sens indiqué par des flèches F, jusqu'au moment où la pompe commence à aspirer de l'air. I1 se forme alors au moins une bulle qui chemine jusqu'au manchon 1 et qui passe sur les électrodes 2,3 en provoquant une baisse du courant qui circule entre elles sans couper véritablement ce courant. Néanmoins, à cette baisse du courant correspond une baisse de tension aux bornes de l'amplificateur 7 et de la boucle de réaction 8 suffisante pour provoquer une coupure franche et durable du courant de sortie de l'amplificateur 7 et donc du relais 9. La pompe 10 s'arrête immédiatement. Pendant le temps de retard de 10 secondes environ imposé à l'amplificateur avant qu'il retrouve sa sensibilité normale, ni les chutes d'eau sur les électrodes 2,3, ni les courants de fuite entre elles le long des parois mouillées n'ont d'influence sur le moteur 10. A la fin de la période de retard, la retombée de l'eau a cessé dans le manchon isolant 1. Malgré des gouttes de liquide qui se sont rassemblées en des points imposés par la configuration des électrodes, le courant de sortie de l'amplificateur reste en-dessous du seuil de fermeture du relais 9 et il continue à baisser à mesure que sèchent les parois du manchon isolant 1. Le pompage ne pourra reprendre que lorsque le niveau libre du liquide se sera élevé, et que les deux électrodes 2, 3 seront à nouveau mouillées. Quand la canalisation de refoulement a une grande longueur à partir de la pompe, il est d'usage courant de la munir d'un clapet anti-retour. Il est évident que le manchon 1 doit être placé avant le clapet dans le sens du liquide refoulé,-à partir de la pompe. De plus, il est préférable dans ce cas de laisser nues les parties extrêmes extérieures 2B, 3B des électrodes 2,3 en dehors du manchon 1 parce que le niveau du liquide s'élève moins vite à l'intérieur du manchon 1, en raison de la présence du clapet. En variante, si on désire déclencher le début du pompage à un niveau du liquide inférieur à celui des électrodes 2, 3, on peut disposer des électrodes externes supplémentaires distinctes des électrodes 2,3 et branchées en parallèle avec celles-ci. I1 convient de veiller à placer ces électrodes externes à un endroit où elles ne risquent pas de rester réunies électriquement par l'humidité quand elles ne sont pas noyées par l'eau. Ces électrodes externes déclenchent le pompage qui est, ensuite, maintenu puis coupé par les électrodes 2,3 et le circuit électrique, comme expliqué plus haut. Le dispositif de l'invention apporte les avantages suivants - pas d'augmentation sensible de la perte de charge car la section de la tuyauterie est peu diminuée, la disposition des électrodes à proximité des parois freinant très peu le passage du liquide, - peu de risque d'obstruction ou d'engorgement du manchon 1 grâce à l'inclinaison des électrodes dans le sens du courant, - possibilité de donner au manchon 1 une inclinaison quelcon que avec un flux ascendant; horizontal ou même descendant à condition que la partie de la tuyauterie où se trouve ce manchon ne se comporte pas comme un siphon qui retiendrait du liquide après l'arret de la pompe, - le manchon isolant peut être placé soit sur l'aspiration soit sur le refoulement de la pompe Dans un dispositif réalisé selon l'invention, la source de tension électrique 6 avait une tension de 12 V, le courant entre les électrodes 2, 3 et à l'entrée de l'amplificateur 7 avait une valeur de 0,5 mA favorable à une faible attaque et à une longue durée des électrodes 2,3. La boucle de réaction 8 admettait un courant de 5 à 10 mA et elle provoquait la coupure de l'alimentation du relais 9 dès que la tension entre ses bornes baissait en-dessous de 10,8 V environ correspondant à une chute du courant entre les elles trodes 2 3 due au passage d'une bulle d'air Le circuit de retard de type R-C avait un effet règlable -entre quelques secondes et 9 à 10 secondes REVEND ICAT IONS 1. Dispositif de commande d'une pompe comprenant un manchon isolant électriquement (1) muni d'électrodes (2,3) traversant sa paroi reliées à un circuit électrique d'alimentation d'un moteur électrique 410) entraînant cette pompe, ce manchon (1) étant destin à être incorporé à une tuyauterie, de préférence la tuyauterie de refoulement de la pompe, caractérisé par la combinaison suivante : le manchon isolant (1) a en sens transversal des dimensions substantiellement égales à celles de la tuyauterie, les électrodes (2,3) sont au nombre de deux et disposées sensiblement en des points opposés en présentant à l'intérieur de la tuyauterie une inclinaison dans le sens du passage du liquide, avec chacune une gaine isolante (4,5) à partir de la tuyauterie us-qu'au voisinage de leur extrémité libre (2A,3A), le circuit électrique auquel elles sont reliées comprenant un moyen (7,8) de détection de la baisse du courant entre ces electrodes (2,3) et un circuit à retard coupant l'alimentation d moteur (10) pendant une durée déterminée dès qu'une baisse du courant entre les électrodes a lieu en- dessous d'une valeur prédéterminée. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le manchon isolant (1) a une longueur sensiblement égale à sa largeur et les électrodes (2,3) sont disposées en des points opposés dans le plan transversal médian. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les électrodes (2,3) ont une extrémité (2B,3B) dénudée en dehors du manchon isolant (1). 4. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que deux électrodes supplémentaires nues sont disposées en dehors du manchon isolant (1) à un niveau inférieur au niveau des électrodes (2,3) et elles sont reliées électriquement chacune respectivement à ces dernières. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendi cations 1 à 4, caractérisé en ce que les électrodes (2,3) sont raccordées aux bornes d'entrée d'un amplificateur (7) et une boucle de réaction (8) comprenant le circuit de retard est montée entre une borne d'entrée et une borne de sortie de cet amplificateur (7). 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le circuit à retard est un circuit RC ayant un effet de retard de 10 s environ.