Brevet FR2702802A1 — publié le 19940923

POMPE A DEPRESSION ET SURPRESSION POUR DEBITER DES QUANTITES PREDETERMINEES DE PRODUITS La présente invention est relative à une pompe utilisant une dépression d'air pour aspirer d'un conduit d'alimentation une quantité prédéterminée de produit, tel qu'un liquide, une matière visqueuse, granulée ou grumeleuse, puis une surpression d'air pour refouler cette quantité dans un conduit d'évacuation. Une telle pompe est avantageusement utilisée, par exemple, dans le transfert de quantités exactes de produits corrosifs, tels que des sels dans un bain d'électrolyse utilisé pour le traitement de surface, ou dans l'alimentation de machines à laver industrielles en poudre de lavage, ou le dosage de liquide dans le traitement de l'eau. Une pompe connue de ce type pour le transfert d'acide de batterie est décrite dans le document SU 626 251. Cette pompe comprend une chambre hermétique munie en son fond d'une valve de drainage à papillon et en sa face supérieure d'une valve à flotteur. Une pompe à vide adjacente permet d'établir un vide partiel dans cette chambre, ce qui aspire le liquide d'un réservoir connexe. Lorsque le niveau du liquide a atteint un seuil préétabli, le flotteur ouvre la valve supérieure qui rétablit la pression atmosphérique au sein de la chambre arrêtant alors l'arrivée du liquide. Par contre, le poids du liquide suffit à ouvrir la valve de drainage permettant l'évacuation du liquide par le bas. Une fois le flotteur abaissé et la valve supérieure fermée, la pompe aspirante recommence à établir une nouvelle dépression pour le cycle suivant. Une autre pompe fonctionnant sur un mécanisme similaire est décrit dans le document SU 676 761. Toutefois, la précision basée sur la levée d'un flotteur peut s'avérer insuffisante pour des dosages précis, surtout si la pompe est incorporée dans une machine subissant des vibrations. Par ailleurs, le mouvement ascendant du flotteur peut être gêné par les forces de friction le long de sa tige de guidage, notamment à l'occasion de transfert de produits visqueux ou granuleux. Le but de la présente invention est une pompe doseuse fonctionnant par dépression puis surpression, laquelle assure une meilleure précision dans la quantité de produit transféré, et ce avec une fiabilité accrue grâce à une simplification des pièces constituantes. Ces buts sont atteints grâce à une pompe comprenant une chambre hermétique dans laquelle peut être aspiré un produit arrivant par un premier conduit lorsqu'une dépression d'air est appliquée au travers d'une embouchure par une pompe à air, du fait que le produit est reçu dans une cuve interne tenue par un capteur de pesage délivrant un signal électrique représentatif du poids de produit, ce signal étant appliqué à une unité électronique de contrôle de la pompe à air, le produit étant refoulé, lorsqu'une surpression d'air est ensuite appliquée dans la chambre par la pompe à air, dans un second conduit d'évacuation vertical dont l'extrémité inférieure se situe au fond de la cuve. Avantageusement, la chambre et la cuve peuvent être deux éléments cylindriques coaxiaux emboîtés. De préférence, le fond de la cuve est conique concave. 'Utilement, la cuve est réalisée en un matériau inerte à la corrosion tel que du verre ou du chlorure de polyvinyle. Son bord supérieur peut avantageusement présenter une collerette orientée vers l'intérieur pour diminuer sensiblement les risques de débordement du produit. La chambre hermétique peut être réalisée en tout matériau étanche et mécaniquement résistant, notamment en éléments plastiques moulés et/ou assemblés. Cette chambre peut comprendre un couvercle supérieur démontable pour nettoyage éventuel. Alors, les premiers conduits d'amenée et le second conduit d'évacuation peuvent être solidaires de ce couvercle qu'ils traversent. Utilement, le second conduit d'évacuation est muni d'un clapet anti-retour pour éviter qu'une partie du produit ne revienne dans la pompe lors de la disparition de la surpression. Utilement encore, le conduit d'amenée peut être connecté à une pluralité de valves montées en parallèle pour contrôler l'apport de produits différents, et le conduit d'évacuation peut également être connecté à une pluralité de valves contrôlant la sortie du produit dosé vers différentes destinations. Par exemple, le capteur de pesage est constitué d'un bloc parallélépipédique de métal partiellement évidé en son centre, et sur la face supérieure et/ou inférieure duquel a été collée une jauge de contrainte, une extrémité étant fixée en un point fixe de la chambre hermétique, l'autre extrémité supportant la cuve. Autrement, le capteur de pesage peut être basé sur un cristal piézo-électrique garni de deux électrodes opposées. L'invention sera mieux comprise à l'étude d'un mode de réalisation pris à titre d'exemple nullement limitatif et illustré en coupe schématique sur la figure annexée. Comme illustré, la pompe doseuse comprend une chambre externe 10 fermée hermétiquement par un couvercle 12 serrant un joint d'étanchéité 14. Dans cette chambre est installée une cuve 20 supportée par un capteur de pesage 30. Un premier conduit d'amenée 16 de produit traverse le couvercle 12 et s'arrête dans la partie supérieure de la cuve 20. A l'inverse, un second conduit d'évacuation 18 de produit traverse le même couvercle 12 et se prolonge jusqu'au fond de la même cuve 20. Par ailleurs, la chambre hermétique 10 peut être mise en surpression puis en dépression par une pompe à air 32 reliée à une embouchure 19 de la chambre 10 soit par deux lignes distinctes P et D ou une même ligne commune. Dans le mode de réalisation illustré sur cette figure, la chambre 10 et la cuve 20 sont cylindriques, la cuve 20 étant disposée dans la chambre 10 coaxialement. Cette cuve présente un fond 22 conique concave, l'extrémité inférieure du conduit d'évacuation 18 étant alors située en son niveau le plus bas. Si désiré, la cuve 20 peut être partiellement fermée en son bord supérieur par une collerette 24 s'étendant radialement vers l'intérieur. La cuve 20 pouvant être amenée à recevoir des produits corrosifs, on préfère la réaliser en un matériau chimiquement inerte tel que le verre. Toutefois, pour des considérations de légèreté et de solidité, certains polychlorures de vinyle s'avèrent préférables. La chambre externe doit par contre être étanche et mécaniquement solide pour résister aux variations de pression interne ainsi qu'aux vibrations pouvant potentiellement exister dans les machines dans lesquelles la pompe est prévue d'être installée. On peut envisager, pour réaliser cette chambre, un métal moulé ou embouti. Toutefois, certains plastiques thermodurcissables ou en résine synthétique peuvent s'avérer suffisamment solides tout en étant plus légers et moins onéreux à réaliser. Pour que le capteur 30 puisse mesurer effectivement le poids de la cuve, il est important que celle-ci ne vienne pas en contact frictionnel avec les parois internes de la chambre 10. De plus, pour que le pesage soit insensible aux variations de pression interne de la chambre 10, il est nécessaire que ces variations puissent se répercuter autant sur la face supérieure que sur la face inférieure de cette cuve. Il convient donc de prévoir un passage suffisant pour l'air entre les parois externes de la cuve et les parois internes de la chambre, et de prévoir un accès de l'air sur pratiquement a totalité du fond de cette cuve. A titre d'exemple, la chambre 10 peut présenter un diamètre externe de 160 mm pour une hauteur de 190 mm couvercle compris, alors que la cuve est réduite & un diamètre de 100 mm pour une hauteur de 110 mm. Tel qu'illustré, le capteur de pesage 30 est réalisé à partir d'un bloc métallique sensiblement parallélépipédique et évidé longitudinalement en son centre, les extrémités de l'évidement étant arrondies. Ce capteur horizontal est alors fixé en l'une de ses extrémités au fond de la chambre 10 alors que son autre extrémité supporte la cuve 20. Une ou plusieurs jauges de contrainte sont collées sur la face supérieure et/ou inférieure du bloc métallique. Ces jauges de contrainte sont reliées à une unité électronique 50 contrôlant la fonction de la pompe à air 32. Par ailleurs, le conduit d'entrée 16 est relié à au moins une électrovanne permettant de fermer à volonté ce conduit, et ce par télécommande du circuit de contrôle 50. Mieux, ce conduit 16 peut être relié à une pluralité d'électrovannes 34 branchées en parallèle permettant alors de transférer des produits différents issus de plusieurs réservoirs voisins. D'autre part, le conduit d'évacuation 18 est d'abord muni d'un clapet anti-retour 38. Ce clapet peut être logé dans la partie inférieure du conduit 18 proche du fond concave 22 de la cuve 20. La sortie de ce conduit d'évacuation est également contrôlée par une ou plusieurs électrovannes 36 permettant, toujours sous le contrôle du circuit 50, de modifier la destination du produit transféré. Tel que décrit, la pompe doseuse selon l'invention fonctionne de la manière suivante. Lors de la phase d'initialisation, le circuit de contrôle 50 lit le poids initial de la cuve 20 tel que vu par la jauge 30. Puis, le circuit 50 ouvre l'une des valves 34 et enclenche la pompe à air 32 pour créer une dépression de l'ordre de 100 à 200 mm d'eau. Ceci a pour effet d'aspirer le produit qui, débouchant par le conduit 16, s'accumule dans la cuve 10. L'augmentation du poids de cette cuve est surveillée par le circuit de contrôle 50 lisant en permanence le signal électrique issu du capteur 30. Lorsqu'un poids prédéterminé de produit est mesuré dans la cuve 10, le circuit 50 ferme l'électrovanne 34, arrête la pompe à air 32 et rétablit la pression atmosphérique à l'intérieur de la chambre 10. Puis, ce même circuit ouvre l'une des électrovannes de sortie 36 et enclenche la même pompe à air 32 pour créer une surpression dans la chambre 10. Cette surpression s'applique sur le dessus du produit présent dans la cuve 10, et force celui-ci à s'évacuer par le second conduit 18. Compte-tenu de la position de l'extrémité de ce conduit dans le fond concave 22 de la cuve, ce produit est entièrement évacué. En effet, peu avant la fin, la surpression commence à s'échapper par ce même conduit 18 qui fonctionne alors comme un aspirateur pour les ultimes quantités de produit.La valve anti-retour 38 empêche alors tout retour en arrière lorsque le circuit de contrôle 50 arrête la pompe 32 et rétablit la pression atmosphérique. Un nouveau cycle de transfert de produit dosé peut alors recommencer. En alternative, la cuve 20 pourrait être tenue par une pluralité de capteurs de pesage installés entre son bord supérieur et le couvercle 12. L'intérêt de cette pompe doseuse selon l'invention est l'utilisation de capteurs électroniques de pesage assurant une précision de mesure remarquable. En effet, que que soit le capteur électronique utilisé, on peut en effectuer une calibration en effectuant d'abord une mesure à vide, donnant le poids initial de la cuve, puis en mesurant une quantité prédéterminée d'un matériau de référence de poids connu. Le circuit électronique 50 peut alors calculer une valeur de décalage et une valeur de gain à appliquer au signal électrique pour obtenir la mesure rigoureuse du poids du seul produit ultérieurement transféré. En cas de vibrations, le circuit établit une moyenne des valeurs relevées pendant une unité de temps, et décide en fonction de cette moyenne. De nombreuses variantes et améliorations peuvent être apportées à cette pompe doseuse dans le cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Pompe comprenant une chambre hermétique (10) dans laquelle peut être aspiré un produit arrivant par un premier conduit (16) lorsqu'une dépression d'air est appliquée au travers d'une embouchure (19) par une pompe à air (32), caractérisée en ce que le produit est reçu dans une cuve interne (20) tenue par un capteur de pesage (30) délivrant un signal électrique représentatif du poids de produit, ce signal étant appliqué à une unité électronique de contrôle (50) de la pompe à air, le produit étant refoulé, lorsqu'une surpression d'air est ensuite appliquée dans la chambre (10) par la pompe à air, dans un second conduit d'évacuation (18) vertical dont l'extrémité inférieure se situe au fond de la cuve. 2. Pompe selon la revendication 1, caractérisée en ce que la chambre (10) et la cuve (20) sont deux éléments cylindriques coaxiaux emboîtés. 3. Pompe selon la revendication 1, caractérisée en ce que le fond (22) de la cuve (20) est conique concave. 4. Pompe selon la revendication 1, caractérisée en ce que la cuve (20) est réalisée en un matériau inerte à la corrosion, et en ce que la chambre hermétique (10) est réalisée en éléments plastiques moulés et/ou assemblés. 5. Pompe selon la revendication 1, caractérisée en ce que le bord supérieur de la cuve (20) présente une collerette (24) orientée vers l'intérieur. 6. Pompe selon la revendication 1, caractérisée en ce que la chambre (10) comprend un couvercle supérieur (14) démontable, et en ce que le premier conduit d'amenée (16) et le second conduit di évacuation (18) sont solidaires de ce couvercle qu'ils traversent. 7. Pompe selon la revendication 1, caractérisée en ce que le second conduit d'évacuation (18) est muni d'un clapet anti-retour (38). 8. Pompe selon la revendication 1, caractérisée en ce que le conduit d'amenée (16) est connecté à une pluralité de valves (34) montées en parallèle pour contrôler l'apport de produits différents, et/ou le conduit d'évacuation (18) est connecté à une pluralite de valves (36) pour contrôler la sortie du produit dosé vers différentes destinations. 9. Pompe selon la revendication 1, caractérisée en ce que le capteur de pesage (30) est constitué d'un bloc parallélépipédique de métal partiellement évidé en son centre, et sur la face supérieure et/ou inférieure duquel a été collée une jauge de contrainte, une extrémité étant fixée en un point fixe de la chambre hermétique (10), l'autre extrémité supportant la cuve (20).