Brevet FR2607194A1 — publié le 19880527

DESCRIPTIF DE L'INVENTION Le dispositif objet de l'invention est destiné à traiter un liquide s'écoulan dans une conduite sous pression par l'injection en continu d'une faible teneur d'un additif liquide prélevé dans un récipient à pression ambiante. Ce dispositif a la particularité de fonctionner de façon autonome et de maintenir automatiquement la proportion en volume d'additif injecté dans le liquide à traiter quel que soit le débit de ce dernier qui peut fluctuer entre des limites mini et maxi dans un rapport au moins de 1 à 10, délimitant ainsi un très large domaine de bon fonctionnement, par exemple de 1 à 10 m3 par heure. Il permet en outre de fixer le taux d'additif et de l'ajuster en continu entre des limites mini et maxi qui peuvent atteindre le rapport de 1 à 100, par exemple de 0,1 à 10 % en volume. Le principe d'un tel dispositif est connu en soi. I1 consiste à injecter l'additif dans le liquide à traiter au moyen d'une pompe doseuse volumétrique entraînée par un moteur hydraulique volumétrique, lui-meme actionné par le liquide à traiter. Un modèle classique est constitué par une pompe à piston à double effet couplée à un moteur également à piston à simple effet. Dans sa forme la plus simple le piston de la pompe d'injection est directement lié au piston du moteur en sorte qu'il suit rigoureusement ses déplacements qui, eux-mêmes, suivent rigoureusement les fluctuations du débit du liquide à traiter. Pour le réglage du taux d'additif on dispose dans ce cas de deux moyens d'une part le choix de la section du cylindre et du piston de la pompe doseuse d'autre part la limitation de sa course utile en agissant par exemple sur la position de l'instant de l'ouverture et de la fermeture des soupapes d'admission et d'achappement au cours du cycle. Un tel système apparemment très simple présente plusieurs inconvénients qui découlent de son fonctionnement alternatif : une fatigue des pièces mécaniques et spécialement des soupapes et de leurs ressorts, et une injection saccadée et discontinue de l'additif dans tous les cas où l'on n'utilise qu'une partie de la course du piston. Le dispositif objet de l'invention est caractérisé par le fait qu'il comporte une pompe doseuse à barillet entraînée par un moteur rotatif à engrenages par l'intermédiaire d'une transmission mécanique dont on peut modifier le rapport. Pour le réglage du taux d'additif on dispose encore dans ce cas de deux moyens: d'une part le choix du rapport de transmission, d'autre part l'ajustement de la cylindrée efficace de la pompe à barillet par l'inclinaison convenable du plateau basculant conditionnant la course des pistons. L'intérêt de ce dispositif découle de son fonctionnement rotatif : les mouvements des pièces mécaniques et l'écoulement des liquides s'effectuent sans à coups, en particulier l'injection de l'additif s'effectue sans interruption. En outre, aussi bien la pompe que le moteur sont dépourvus de soupapes ce qui élimine une source de problèmes Le fonctionnement de ce dispositif va maintenant être expliqué en référence aux figures en annexe. La figure i représente le moteur volumétrique (1) inséré dans la canalisation dans laquelle circule sous pression le liquide à traiter. C'est un moteur à engrenages. Il est formé de deux engrenages identiques (2) imbriqués à l'intérieur d'un carter (3) en sorte que le liquide qui traverse le moteur en pénétrant par l'orifice (4) pour ressortir par l'orifi- ce (5) entraîne les deux engrenages dans un mouvement de rotation symétrique tel qu'illustré par les flèches.Ces engrenages comportent selon le choix du débit désiré : 4 dents, 5 dents ou 6 dents par engrenage, leur forme d'une géométrie particulière permet une bonne étanchéité à l'engrènement et un évidement entre les dents important. Les formes et les dimensions des engrenages et du carter sont tels qu'il y a une étanchéité permanente entre l'entrée et la sortie de telle sorte que le liquide ne peut traverser le moteur qu'en entraînant les engrenages à une vitesse de rotation pratiquement proportionnelle au débit du liquide. En d'autres termes, à chaque tour des engrenages correspond un volume de liquide constant quel que soit le débit du liquide traversant le moteur. Ce débit est conditionné par des paramètres indépendants du dispositif, par exemple par l'ouverture plus ou moins complète d'une vanne placée sur la canalisation où circule le fluide. L'axe (6) de l'un des deux engrenages sort du carter à travers un joint d'étan chélté (7). I1 constitue l'axe moteur qui entraîne par l'intermédiaire d'un couple d'engrenages de transmission (8) (9) l'axe de la pompe rotative (10). C'est une pompe volumétrique à barillet d'un type classique. Elle comporte plusieurs cylindres dont les axes sont parallèles à l'axe de la pompe et sont régulièrement disposés autour de ce dernier et tournent avec lui. Les pistons (11) équipant ces cylindres sont actionnés par un plateau incliné non rotatif (12) contre lequel chaque piston est maintenu appliqué par un ressort (13). Ainsi à chaque tour de l'axe de la pompe chaque piston est animé d'un mouvement alternatif qui détermine une action de pompage. Le plateau est articulé autour d'un axe (14) perpendiculaire à l'axe de rotation de la pompe. Ceci permet de modifier son inclinaison ce qui a pour effet de modifier la course des pistons, et par là, la cylindrée efficace de la pompe. Un distributeur rotatif (15) commun à tous les cylindres met en communication chacun d'eux alternativement avec la tubulure d'aspiration (16) de l'additif liquide et avec la tubulure de refoulement (17) de celui-ci vers la canalisation du liquide à traiter. La multiplicité des cylindres assure un écoulement permanent de l'additif dans la tubulure de refoulement. La pompe à barillet est une pompe volumétrique qui débite à chaque tour un volume d'additif constant quelle que soit la vitesse de rotation. Ce volume peut être ajusté à la valeur désirée par l'inclinaison adéquate du plateau. Comme la vitesse de rotation de la pompe VP est proportionnelle à la vitesse de rotation du moteur VM selon la relation : VP = VM X TR où TR est le rapport de transmission défini par le couple d'engrenages (8) (9), il vient que le débit d'additif injecté reste proportionnel au débit de liquide à traiter ou, en d'autres termes, que le taux d'additif injecté dans le liquide à traiter, en pourcentage, reste constant quel que soit le debit de ce liquide. Le taux d'additif est déterminé à volonté par la combinaison de deux paramètres - d'une part l'inclinaison du plateau de la pompe à barillet qui conditionne la cylindrée efficace de la pompe, - d'autre part, l'interchangeabilité de plusieurs couples d'engrenages qui permet de choisir entre autant de rapports de transmission. Le dispositif ainsi réalisé qui assure une auto-régulation du taux d'additif sans faire appel à une source d'énergie extérieure au système constitue bien un dispositif autonome. Enfin suivant une autre caractéristique de l'invention un système de neutralisation du doseur fonctionne lorsque le tiroir (19) solidaire du levier (18) est abaissé ce qui oblige le liquide à s'écouler dans la conduite (20) on conçoit facilement que l'action de pompage est stoppée. Par ailleurs le produit sortant par l'orifice (17) est dirigé par la tuyauterie (21) vers l'injecteur. La position de l'injecteur (22) près du moyeu a pour effet de permettre une meilleure homogénéIté du produit par l'action de brassage des engrenages. REVENDICATIONS 1 - Dispositif autonome d'injection d'un additif liquide en proportion réglable dans un liquide à traiter s'écoulant dans une conduite sous pression, dispositif constitué d'une pompe doseuse d'injection volumétrique entraînée par un moteur hydraulique volumétrique actionné par le liquide à traiter, caractérisé en ce que ladite pompe est une pompe rotative à barillet, ledit moteur est un moteur rotatif à engrenages à géométrie particulière et l'entraînement de l'un par l'autre est effectué par une transmission mécanique à rapport variable. 2 - Dispositif selon la revendication 1 dans lequel la transmission mécanique à rapport variable est réalisée au moyen de couples d'engrenages interchangea bles. 3 - Dispositif selon la revendication 1 et 2 caractérisé par le fait qu'un système de neutralisation lorsque le tiroir est abaissé oblige le liquide à s écouler dans la conduite de dérivation. En conséquence l'action de pompage est stoppée. 4 - Dispositif selon la revendication 1, 2 et 3 caractérisé par le fait qu'un procédé d'injection près du moyeu des engrenages a pour effet d'obtenir une meilleure homogénéité du produit par l'action de brassage des engrenages.