Brevet FR2538460A1 — publié le 19840629

"APPAREIL POUR LE TRANSPORT DES GAZ ET/OU DES LIQUIDES" L'invention concerne un appareil comprenant une pompe à piston pour le transport des gaz et/ou des liquides, notamment des liquides agressifs, qui comprend un cylindre de pompe, un piston qui porte un premier ensemble magnétique et des raccords de pompe, et un deuxième piston, ou piston moteur, mobile en translation alternative et muni d'un deuxième ensemble magnétique qui est accouplé pour l'entraînement au premier piston, par l'intermédiaire des deux ensembles magnétiques, les pistons ou les ensembles magnétiques étant séparés l'un de l'autre à joint étanche aux gaz par une chemise cylindrique faite d'un matériau non magnétique et qui peut être fermée à ses extrémités. On connait déjà des appareils de ce genre, décrits, par exemple, dans le brevet suisse CH-PS 623 635. Dans le cas connu, le dispositif magnétique qui entraîne le piston de la pompe à piston magnétique est relié par des tiges de liaison à un accouplement magnétique qui, de son côté, est entraîné par un moteur électrique par l'intermédiaire d'une tige de piston ou d'une bielle de poussée. Les différents organes de l'appareil connu sont disposés à une certaine distance l'un de l'autre et sont composés d'un grand nombre de différentes pièces, ce qui entraîne, d'une part, l'inconvénient d'une grande complexité et, d'autre part, l'inconvénient d'un encombrement considérable.La pompe à piston magnétique connue présente surtout l'inconvénient consistant en ce qu'un grand nombre de dispositifs sont intercalés entre le dispositif moteur proprement dit (moteur électrique) et le dispositif entraîné (piston de la pompe à piston magnétique) de sorte qu'il peut exister entre le moteur électrique et le piston des conditions des vantageuses de transmission des efforts, ce qui peut conduire, entre autres, à d'importantes pertes d'énergie. En prenant pour base l'état de la technique indiqué ci-dessus, la présente invention s'est donné pour but de réaliser un appareil du type précité, qui soit compact, c'est-à-dire qui puisse être réalisé sous la forme d'une unité, et dans laquelle les conditions de transmission des efforts soient pratiquement idéales. Selon l'invention, pour résoudre ce problème, le deuxième piston est le piston d'un vérin actionné par un fluide sous pression et le cylindre de pompe est disposé, en position fixe, à l'intérieur du cylindre du vérin, ou encore, le cylindre du vérin est disposé en position fixe à l'intérieur du cylindre de pompe. De cette façon, on obtient un appareil dans lequel, par exemple, la pompe à piston est disposée dans le vérin, ce qui représente une simplification considérable de l'appareil. Par ailleurs, on obtient également une réduction du nombre des pièces puisqu'aucun élément de liaison entre le cylindre travaillant et le dispositif magnétique n'est plus nécessaire ni .présent. Ceci apporte l'avantage de réaliser des conditions pratiquement optimales de transmission des efforts entre le piston moteur (deuxième piston) et le piston entraîné (premier piston). Etant donné qu'il n'est pas intercalé, entre les deux pistons, d'autres éléments qui relieraient les deux pistons l'un à l'autre, ceci minimise également les pertes d'énergie.Finalement, on doit encore citer l'avantage consistant en ce que, grâce au nombre minime de ces pièces, l'appareil selon l'invention est pratiquement exempt d'usure et d'entretien. Selon une caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, le vérin est constitué par un vérin à air comprimé à double effet. Grâce à cette caractéristique, le déplacement du piston entraîné appartenant à la pompe à piston est réalisé d'une façon particulièrement.simple et efficace. Selon une autre caractéristique, le cylindre de la pompe et le cylindre du vérin sont disposés coaxialement. Grâce à cette caractéristique, l'appareil selon l'invention peut être fabriqué sans difficultés notables. Selon une autre caractéristique, le cylindre de pompe et le cylindre du vérin sont fermés à leurs extrémités par des fonds radiaux communs. Grâce à cette caractéristique, on obtient une nouvelle simplification de la fabrication de cet appareil. Selon encore une autre caractéristique avantageuse de l'invention, le piston de l'un- des cylindres est cons titué par un élément cylindrique, par exemple, Ùn élément plein et le piston de l'autre cylindre est constitué par une couronne de cylindre qui entoure le piston cite en premier dans une disposition coaxiale. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortent de la figure unique du dessin, qui représente un appareil selon l'invention, vu en coupe axiale longitudinale. L'appareil représenté sur le dessin, destiné à transporter des liquides et des gaz, est essentiellement composé d'un vérin (1) actionné par un fluide sous pression et d'une pompe à piston (3) disposée coaxialement dans ce vérin. La pompe à piston (3) est composée d'un cylindre de pompe (31) dans lequel est monté un piston (32) mobile en va-et-vient dans la direction de la double flèche (100). Le piston (32) divise le volume intérieur de la.pompe à piston (3) en deux chambres de travail (35) et (36). Le fluide peut être introduit dans les deux chambres de travail (35, 36) par l'intermédiaire de raccords de pompe (37). Le piston (11) du vérin (1) est monté à joint étanche aux gaz aussi bien sur la face intérieure du cylindre (13) que sur la face extérieure du cylindre de pompe (31). L'étanchéité aux gaz désirée peut être réalisée, par exemple, par des bagues toriques (15, 39). La constitution et la disposition des bagues d'étanchéité (15, 39) sont connues en soi, de sorte qu'on ne les décrira pas en détail. Dans la face radialement intérieure du piston (11), sont ménagées plusieurs gorges annulaires dans lesquelles des aimants annulaires (18) sont disposés à un certain écartement mutuel. Ces aimants annulaires (18), qui sont polarisés radialement, sont accouplés par une force magnétique à des aimants (41) polarisés radialement qui sont portés par le piston (32).La notion de "champ magnétique radial" signifie que les lignes de force magnétiques s'étendent dans des directions radiales,-à savoir, des directions issues de l'axe commun du piston (32), du cylindre de pompe (31) et du piston (curseur) (11). Etant donné que les lignes de forces magnétiques partent toujours d'un pâle magnétique positif et se terminent dans un pôle magnétique négatif, l'indication de la direction des lignes de force signifie déjà en principe que, dans les deux pistons (11, 32), les pôles mutuellement opposés dans la direction radiale doivent se trouver face à face. Toutefois, cette disposition polaire peut être obtenue de différentes façons. En principe, on peut distinguer une "polarisation radiale" et une "polarisation axiale". Les aimants annulaires (41) sont disposés dans des gorges circonférentielles, non représentées en dëtail, du piston (32), à un certain écartement mutuel. Les deux faces frontales axiales du piston (32) présentent des bagues glissantes de guidage (43), ainsi que des bagues d'étanchéité (44). Etant donné que la pompe à piston (3) est prévue pour les liquides ou gaz agressifs, on choisit pour la constitution des bagues glissantes (43) ou des bagues d'étanchéité (44) des matériaux qui sont résistants à ces fluides à manutentionner. Le vérin (1) et la pompe à piston (3) sont fermés à joint étanche auggaz par des fonds frontaux communs (50). Ici, il s'agit, au moins dans le cas de l'un des fonds frontaux (50), d'un assemblage démontable avec le cylindre extérieur (13) et le cylindre de pompe intérieur (31). Dans-la face extérieure radiale du cylindre extérieur (31), sont prévus deux raccords de fluide sous pression (52) pour l'introduction du fluide sous pression dans le cylindre du vérin (1) et l'évacuation de ce fluide de ce cylindre. A travers ces raccords (52), on introduit et on évacue de l'air comprimé, ce qui permet de déterminer les mouvements de va-et-vient du piston (11). Ce fluide sous pression (l'air) ne constitue pas un milieu agressif de sorte que l'on n'a pas à prendre de dispositions particulières pour la constitution du piston (11). Les deux pistons (11, 12) sont exclusivement accouplés par la force -magnétique et, pour cette raison, le cylindre de pompe (31) est composé d'une matière non aimantable, par exemple d'une matière plastique. I1 n'existe aucune autre liaison entre la chambre de travail de la pompe à piston (3) et la chambre de travail du vérin (1) de sorte que l'on n'a à craindre aucune fuite ni communication entre les chambres de travail précitées. Le piston (11), qui est réalisé sous la forme d'un curseur entourant en anneau le cylindre (31) de la pompe, est piston moteur qui peut etre mis en mouvement par introduction d'un fluide sous pression en (52).Au contraire, le piston (32) est un piston entraîné qui est mis en mouvement sous ltef- fet du mouvement du piston (11). Le nombre des aimants annulaires portés par les deux pistons (11, 32) dépend de plusieurs conditions : on doit considérer, d'une part, le genre du fluide à transporter et, d'autre part, également la fréquence avec laquelle le fluide doit être refoulé. S'il s'agit, par exemple de gaz qui doivent être refoulés avec une fréquence faible, c'est-à-dire si le piston (32) doit être mis en mouvement alternatif lent, il suffit d'un petit nombre d'aimants ou d'aimants faibles. Au contraire, dans le cas d'une fréquence "élevée" du piston (32) et dans le cas du transport des liquides, il est nécessaire que le nombre des aimants ainsi que la force de ces aimants soient beaucoup plus grands que dans la possibilité exposée en premier. Il ressort de l'ensemble de ces considérations que la longueur axiale des deux pistons doit être choisie plus grande ou plues petite, en fonction des besoins, selon qu'on doit utiliser un nombre d'aimants annulaires plus grand ou plus petit. Dans un exemple non représenté, le cylindre de la pompe peut entourer le cylindre du vérin, de sorte que le vérin est alors disposé en position centrale dans la pompe à piston. Dans ce cas, on spécifie des conditions de maté riaux moins sévères pour le piston intérieur puisqu'il n'est pas exposé à des milieux agressifs. Aussi bien dans le premier que dans le deuxième exemple de réalisation, les aimants annulaires (18) ou (41) sont maintenus à un certain écartement mutuel par des disques entretoises (60) ou (62). Les disques (60, 62) sont disposés dans des gorges circonférentielles extérieures ou intérieures respectivement, non représentées en détail des pistons sans tige (11, 31). Naturellement, l'appareil selon l'invention peut également être utilisé pour refouler des fluides à haute température sans devoir être transformé en principe. Dans ces cas, il est de toute façon souhaitable de choisir des bagues d'étanchéité qui résistent aux hautes températures. Un important avantage de l'invention consiste en ce qu'elle permet d'économiser beaucoup de place ; par ailleurs, on n'observe pas de conditions défavorables de transmission des efforts comme ce serait le cas avec l'interposition de tringleries. - REVENDICATIONS 1. - Appareil comprenant une pompe à piston pour le transport des gaz et/ou des liquides,notamment des liquides agressifs, qui comprend un cylindre de pompe, un piston qui porte un premier ensemble magnétique et des raccords de pompe, et un deuxième piston, ou piston moteur, mobile en translation alternative et muni d'un deuxième ensemble magnétique qui est accouplé pour 1 entraînement au premier piston, par l'intermédiaire des deux ensembles magnétiques, les pistons ou les ensembles magnétiques étant séparés l'un de l'autre à joint étanche aux gaz par une chemise cylindrique faite d'un matériau non magnétique et qui peut être fermée à ses extrémités, caractérisé en ce que le deuxième piston (11) est le piston d'un vérin (1) actionné par un fluide sous pression et en ce que le cylindre de pompe (31) est disposé en position fixe à l'intérieur du cylindre (13) du vérin (1) ou que le cylindre (13) du vérin (1) est disposé en position fixe à l'intérieur du cylindre (31) de la pompe. 2. - Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le vérin (1) est un cylindre à air comprimé à double effet. 3. - Appareil selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le cylindre (31) de la pompe et le cylindre (13) du vérin sont disposés coaxialement. 4. - Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le cylindre (31) de la pompe et le cylindre (13) du vérin sont fermés à leurs extrémités par des fonds frontaux communs (50). 5. - Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le piston (32) d'un cylindre (31) est constitué par un élément cylindrique, par exemple un élément plein et le piston (11) de l'autre cylindre (13)- est constitué par une couronne cylindrique qui entoure le premier piston (32) dans une disposition coaxiale.