Brevet FR2711191A1 — publié le 19950421

La présente invention concerne des ensembles flui- diques de pompage. On a constaté que les ensembles fluidiques de pompage convenaient au déplacement des liquides radioactifs ou nocifs, car ils ne comprennent aucune partie mobile qui pourrait nécessiter un entretien et pourrait donc présenter des risques pour le personnel de maintenance. Un exemple d'ensemble fluidique connu de pompage comprend un réservoir de charge contenant le liquide à pomper et raccordé à des tubes d'alimentation et d'évacua- tion par des dispositifs fluidiques, par exemple des diodes à tourbillon. Le réservoir de charge est mis sous pression en alternance par un gaz moteur puis est ventilé afin que, lorsqu'il est sous pression, le réservoir de charge chasse le liquide par le tube d'évacuation, et, lorsqu'il est ventilé, il aspire du liquide du tube d'alimentation. Un inconvénient de cet ensemble connu est que le gaz moteur vient directement au contact du liquide pompé. Ce phénomène provoque une contamination possible du gaz moteur qui, lorsqu'il est ventilé, doit être traité pour l'extrac- tion des matières contaminantes avant évacuation à l'atmosphère. Comme les courants de gaz moteur peuvent constituer des quantités essentielles pour une installation de traitement de gaz, l'installation de traitement doit être nettement plus grande et plus coûteuse qu'il n'aurait été nécessaire autrement. Un procédé permettant la solution de ce problème est la réalisation d'un barrage liquide entre le gaz moteur et le liquide radioactif qui est pompé. Un exemple de ce procédé est décrit dans le brevet britannique n 2 220 709 selon lequel un gaz secondaire est piégé entre le liquide de barrage et le liquide radioactif. Lorsqu'un gaz moteur sous pression est appliqué au liquide de barrage, le gaz secondaire piégé est mis sous pression afin qu'il déplace le liquide radioactif d'un réservoir de déplacement dans un dispositif fluidique de redressement vers un tube d'éva- cuation. Ainsi, le gaz moteur ne vient pas au contact du liquide radioactif. Cependant, le liquide de barrage lui- même peut être contaminé par diffusion ou déplacement excessif, et n'assure donc pas une protection suffisante contre une contamination indirecte pouvant permettre au gaz5 ventilé d'être évacué à l'atmosphère sans être soumis au moins à un traitement à titre de précaution. Un autre inconvénient de cet ensemble de pompage est qu'il est nécessaire d'utiliser une opération relativement compliquée d'amorçage.10 L'invention a pour objet la réalisation d'un ensemble fluidique de pompage ayant une disposition préfé- rée assurant la mise sous pression et la réduction de pression du réservoir de charge, ne présentant pas les inconvénients précités. L'invention concerne ainsi un ensemble fluidique de pompage comprenant au moins un réservoir de charge qui contient un liquide à pomper et qui communique avec une sortie de liquide et une entrée de liquide, un premier dispositif fluidique placé entre la sortie de liquide et le réservoir de charge, un second dispositif fluidique placé entre l'entrée de liquide et le réservoir de charge, le premier et le second dispositif fluidique présentant une faible résistance à l'écoulement du liquide dans un premier sens et une résistance élevée à l'écoulement du liquide dans l'autre sens, et un ensemble de mise sous pression et hors pression destiné à mettre le réservoir de charge en alternance sous pression et hors pression afin que, lors de la mise sous pression du réservoir de charge, le liquide soit évacué par le premier dispositif fluidique et la sortie de liquide, et, lors de la mise hors pression du réservoir de charge, le liquide soit aspiré par l'entrée de liquide et le second dispositif fluidique, dans lequel l'ensemble de mise sous pression et hors pression comporte une chambre communiquant avec le réservoir de charge, un piston placé dans la chambre, et un dispositif moteur destiné à provoquer un mouvement alternatif du piston sans connexion mécanique à celui-ci, si bien que le déplacement du piston dans le premier sens provoque la mise sous pression du réservoir de charge, et le déplacement du piston dans l'autre sens provoque la mise hors pression du réservoir de charge.5 Le dispositif d'entraînement du piston comporte de préférence un enroulement de solénoïde et une source électrique destinée à alimenter l'enroulement de solénoïde, si bien que, lors de l'excitation de l'enroulement de solénoïde, le piston se déplace par attraction magnétique.10 De préférence, le dispositif d'entraînement comporte un dispositif de commande qui peut comporter au moins un détecteur qui détecte la présence du piston et qui est destiné à déclencher l'excitation électrique de l'enroule- ment du solénoïde lors de la détection de la présence du15 piston. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, le dispositif d'entraînement comprend un premier enroule- ment de solénoïde placé à l'extérieur de la chambre, près d'une première extrémité de celle-ci, et un second enroule- ment de solénoïde placé à l'extérieur de la chambre près de son autre extrémité, le dispositif de commande étant destiné à exciter en alternance chaque enroulement de solénoïde à son tour afin qu'il provoque un déplacement alternatif du piston. Le dispositif de commande peut comprendre au moins deux détecteurs destinés à détecter la présence du piston, l'un des détecteurs étant placé vers une première extrémité de la chambre et l'autre vers l'autre extrémité de la chambre, la disposition étant telle que les détecteurs, lorsqu'ils détectent la présence du piston, déclenchent l'alimentation de l'enroulement de solénoïde à l'extrémité opposée à celle à laquelle est détecté le piston. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, le premier et le second dispositif fluidique comportent chacun une diode à tourbillon. Il est avantageux que l'ensemble fluidique de pompage comporte deux récipients de charge, l'un qui communique avec une première extrémité de la chambre et l'autre avec l'autre extrémité de la chambre, si bien que le déplacement alternatif du piston provoque en alternance la mise sous pression et hors pression de chacun des5 réservoirs de charge, en opposition de phase. De préférence, chacun des réservoirs de charge communique avec la sortie de liquide par une première diode à tourbillon et communique avec l'entrée de liquide par une seconde diode à tourbillon, les diodes à tourbillon asso- ciées à l'un des réservoirs de charge et les diodes à tourbillon associées à l'autre des réservoirs de charge formant un redresseur fluidique en pont. La chambre peut être disposée verticalement et peut comporter un enroulement de solénoïde placé à l'extérieur de la chambre vers son extrémité supérieure, si bien que le piston est soulevé lors de l'excitation de l'enroulement de solénoïde et retombe sous l'action de la pesanteur vers l'extrémité inférieure de la chambre lorsque l'enroulement du solénoïde est désexcité. Le liquide qui doit être pompé peut contenir des substances radioactives. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion ressortiront mieux de la description qui va suivre d'exemples de réalisation, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une représentation schématique d'un ensemble fluidique de pompage dans un mode de réalisation préféré de l'invention; et la figure 2 est une représentation schématique d'un ensemble fluidique de pompage dans un autre mode de réali- sation de l'invention. Sur la figure 1, un ensemble fluidique de pompage comporte deux réservoirs de charge 1, 2, un ensemble alternatif 3 de mise sous pression et hors pression, et un redresseur 4 en pont à diodes à tourbillon. Le liquide qui doit être pompé pénètre dans l'ensemble par un tube 5 d'entrée d'alimentation et est évacué par un tube de sortie 6. L'ensemble 3 de mise sous pression et hors pression comprend une chambre cylindrique 7 placée horizontalement et contenant un piston 8 qui contient un matériau magné- tique qui est ajusté afin qu'il puisse coulisser facilement dans le boitier. Un enroulement externe 9, 10 de solénoïde est placé à chaque extrémité de la chambre 7. Une première extrémité de chacun des enroulements 9, 10 est raccordée à10 une première borne d'une alimentation électrique 11 qui peut être une batterie d'accumulateurs comme représenté. D'autres sources d'énergie électrique assurant une alimen- tation en courant alternatif continu peuvent être utilisées le cas échéant. L'autre extrémité de chaque enroulement de15 solénoïde 9, 10 est connectée aux contacts d'un commutateur 12 qui est lui-même connecté à une seconde borne de l'ali- mentation électrique 11. Une série de détecteurs 13, 13a dont deux seulement sont représentés, est placée près de la surface externe de la chambre 7 pour la détection de la position du piston 8. Divers types de détecteurs peuvent être utilisés, des exemples étant ceux qui mettent en oeuvre des principes acoustiques, magnétiques ou capaci- tifs. Un type possible de détecteur peut fonctionner par mesure de l'influence du piston 8 sur la réactance des enroulements 9, 10 de solénoïde. Les détecteurs 13, 13a sont connectés à un organe 14 de commande du fonctionnement du commutateur 12 d'une manière telle que les enroulements 9, 10 sont excités en alternance, si bien que le piston 8 se déplace en translation comme décrit dans la suite. L'intérieur de la chambre 7 communique avec l'inté- rieur du réservoir de charge 1 par un tube 15 allant de la chambre à une extrémité adjacente à l'enroulement 9 de solénoïde. La chambre 7 communique aussi avec l'intérieur du réservoir 2 de charge par un tube 16 partant de l'autre extrémité de la chambre. Un liquide L, par exemple un liquide dangereux radioactif ou d'un autre type, faisant partie du liquide à évacuer par le tube 6 de sortie, est contenu dans chacun des réservoirs de charge 1, 2. Un fluide F de couplage ou gaz moteur est placé dans la chambre 7 de chaque côté du piston 8, le fluide de couplage remplissant aussi les tubes 15, 16 et les réservoirs de5 charge 1, 2 au-dessus du niveau du liquide L. Le fluide de couplage peut avantageusement être du kérosène lorsque le liquide à pomper est aqueux ou, dans certains cas, il peut comprendre le liquide d'alimentation lui-même. Dans des circonstances dans lesquelles des pertes10 de compression peuvent être tolérées, le fluide de couplage peut être de l'air ou un gaz inerte. Lorsque le fluide de couplage est un liquide, il peut être introduit dans les tubes 15, 16 par des raccords en dérivation, non repré- sentés, qui sont alors fermés et ne participent pas au fonctionnement de la pompe. A l'extrémité distante du tube 15, le réservoir de charge 1 communique avec le redresseur 4 en pont de diodes à tourbillon par un tube 17. De même, à l'extrémité dis- tante du tube 16, le réservoir de charge 2 communique avec le redresseur en pont 4 par un tube 18. Le tube 17 partant du réservoir de charge 1 se sépare vers un tube 19 qui assure l'interconnexion des deux dispositifs fluidiques 20, 21. De même, le tube 18 partant du réservoir de charge 2 se sépare en formant un tube 22 qui relie le dispositif fluidique supplémentaire 23, 24. Les dispositifs fluidiques , 21, 23, 24 forment des diodes à tourbillon qui per- mettent un écoulement facile du liquide dans un sens mais présentent une résistance élevée à la circulation dans l'autre sens. Ainsi, les diodes à tourbillon ont un fonc- tionnement analogue à celui des clapets de retenue, mais en diffèrent en ce qu'elles ne comportent aucune partie mobile et ne nécessitent donc aucun entretien. Ceci est particu- lièrement avantageux lorsque le liquide L qui doit être déplacé est radioactif et lorsque l'exposition du personnel de maintenance doit être évitée. Le tube d'entrée 5 du liquide d'alimentation se sépare en un tube 25 qui forme une liaison entre les deux diodes 20, 23. Un tube 26 à partir duquel part le tube de sortie 6, forme une liaison entre les deux diodes 21, 24. L'ensemble de pompage fonctionne de la manière suivante. L'ensemble est amorcé de manière que le liquide L à pomper remplisse partiellement chacun des réservoirs de charge 1, 2. Le fluide de couplage F remplit le volume restant des réservoirs 1, 2, les tubes 15, 16 et l'inté- rieur de la chambre 7 des deux côtés du piston 8. L'un des enroulements de solénoïde, par exemple l'enroulement 9, est excité par transmission d'énergie électrique provenant de l'alimentation 11 par l'intermédiaire du commutateur 12. Le matériau magnétique du piston 8 est attiré par le champ magnétique établi par l'enroulement excité 9, si bien que le piston se déplace vers l'extrémité gauche de la chambre 7 sur la figure 1. Grâce au liquide F de couplage, le réservoir de charge 1 est mis sous pression si bien que le liquide L est chassé. Le liquide chassé est évacué essen- tiellement par le tube de sortie 6 par l'intermédiaire du tube 17, de la diode 21 et du tube 26. La diode 21 permet le passage du liquide vers le tube de sortie 6, mais la diode 20 résiste au passage du liquide vers le tube d'entrée 5. Simultanément, le récipient de charge 2 est mis hors pression lorsque le piston 8 se déplace vers l'enroulement 9 si bien que le fluide de couplage F circule dans le tube 16 vers la chambre 7. Ceci provoque l'aspiration du liquide d'alimentation par le tube d'entrée 5 dans le réservoir de charge 2 par l'intermédiaire du tube 25, de la diode 23 et du tube 18. La diode 23 permet le passage du liquide dans le réservoir de charge 2, mais la diode 24 s'oppose au passage du liquide à partir du tube de sortie 6. Lorsque le piston 8 se rapproche de l'enroulement 9, sa position est détectée dans le détecteur 13 qui émet un signal destiné à l'organe 14 de commande. En conséquence, cet organe 14 déclenche la manoeuvre du commutateur 12 de manière que la transmission d'énergie électrique par l'alimentation 11 provoque l'excitation de l'enroulement 10 alors que l'enroulement 9 est désexcité. Ceci provoque une inversion du déplacement du piston 8 si bien qu'il se déplace alors sous l'action de l'enroulement 10 vers l'extrémité droite de la chambre 7 comme indiqué sur la5 figure 1. Ainsi, grâce au fluide de couplage F, le réser- voir de charge 2 est alors sous pression. Une partie du liquide L est chassée du réservoir 2 et évacuée par le tube de sortie 6 par l'intermédiaire du tube 18, de la diode 24 et du tube 26. La diode 24 permet la circulation du liquide10 dans ce sens, mais la diode 23 s'oppose à la circulation du liquide vers le tube d'entrée 5. En même temps, le réservoir de charge 1 est mis hors pression si bien que du liquide d'alimentation est aspiré par le tube d'entrée 5 dans le réservoir 1 par l'intermé- diaire du tube 25, de la diode 20 et du tube 19 et 17. Dans ce cas, la diode 20 permet le passage du liquide dans le réservoir de charge 1, mais la diode 21 s'oppose au passage du liquide partant du tube de sortie 6. La présence du piston 8 au voisinage de l'enroulement 10 du solénoïde est détectée par le détecteur 13a qui déclenche l'alimentation de l'autre enroulement 9 si bien que le cycle de pompage se répète. Le nombre, l'emplacement et les connexions à l'organe 14 de commande de la série de détecteurs 13, 13a sont tels que le mouvement alternatif du piston 8 est entretenu. Ainsi, les deux réservoirs de charge 1, 2 sont mis en alternance sous pression et hors pression. Grâce au fonctionnement en opposition de phase, les deux réservoirs de charge, en coopération avec le redresseur 4, assurent l'entretien d'un débit pratiquement constant de liquide dans le tube de sortie 6. La figure 2 représente un autre mode de réalisation de l'invention dans lequel les références correspondant à celles de la figure 1 désignent des parties analogues. Dans cet autre mode de réalisation, la chambre de l'ensemble de mise sous pression et hors pression est disposée vertica- lement et a un seul enroulement 10 de solénoïde placé à l'extérieur de la chambre, vers son extrémité supérieure. Au cours du fonctionnement, l'enroulement 10 est excité par l'énergie électrique provenant de l'alimentation 11 et transmise par l'intermédiaire du commutateur 12. Le piston5 8 est alors soulevé vers l'extrémité supérieure de la chambre 7 par l'attraction magnétique établie par l'enrou- lement 10 qui est excité. Ceci provoque la mise sous pression du réservoir de charge 2 et la mise simultanée hors pression du réservoir de charge 1. Lorsque le piston 8 se rapproche de l'enroulement 10 de solénoïde, sa présence est détectée par le détecteur 13a qui émet un signal vers l'organe 14 de commande. Cet organe 14 de commande déclenche la manoeuvre du commutateur 12 si bien que l'enroulement du solénoïde est désexcité. Ceci permet au piston 8 de retomber sous l'action de la force de pesanteur vers l'extrémité inférieure de la chambre 7, si bien que le réservoir de charge 1 est mis sous pression et le réservoir de charge 2 est simultanément mis hors pres- sion. Lorsqu'il atteint l'extrémité inférieure de la chambre 7, le piston est détecté par le détecteur 13 et le cycle précité de pompage se répète. Ainsi, comme dans le mode de réalisation décrit en référence à la figure 1, une pression alternative de liquide est appliquée au redresseur 4 si bien qu'il crée un courant continu de liquide dans le tube de sortie 6. Le cas échéant, l'ensemble 3 de mise sous pression et hors pression peut être réalisé afin qu'il commande un ensemble plus simple de pompage assurant une évacuation intermittente du liquide, avec, pendant la phase sans distribution de chaque cycle, une circulation limitée en sens inverse qui dépend des caractéristiques de fonction- nement des diodes à tourbillon. Dans un tel ensemble, seul un réservoir de charge et une paire de diodes à tourbillon complémentaires sont nécessaires. Par exemple, le réservoir de charge 1 peut avoir une paire de diodes à tourbillon associées 20, 21, mais le réservoir de charge 2 et les diodes à tourbillon associées 23, 24 peuvent être omis. Un réservoir raccordé au tube 16 est destiné à recevoir le fluide de couplage F chassé par le piston 8 pendant la course de mise hors pression et à renvoyer le fluide, du fait des fuites inévitables dans l'espace annulaire placé entre le piston 8 et la surface interne de la chambre 7. Le fluide F de couplage utilisé pour la mise sous pression et hors pression des réservoirs de charge est entièrement enfermé. En conséquence, il n'est pas néces- saire de traiter régulièrement le fluide dans une instal- lation active de traitement, contrairement à certains ensembles de la technique antérieure dans lesquels il est nécessaire d'assurer une évacuation régulière de l'air moteur afin qu'il subisse un tel traitement. Il est bien entendu que l'invention n'a été décrite et représentée qu'à titre d'exemple préférentiel et qu'on pourra apporter toute équivalence technique dans ses éléments constitutifs sans pour autant sortir de son cadre. il REVENDICATIONS 1. Ensemble fluidique de pompage, comprenant au moins un réservoir de charge (1, 2) qui contient un liquide (L) à pomper et qui communique avec une sortie de liquide (6) et une entrée de liquide (5), un premier dispositif fluidique (21, 24) placé entre la sortie de liquide (6) et le réservoir de charge (1, 2), un second dispositif flui- dique (20, 23) placé entre l'entrée de liquide (5) et le réservoir de charge (1, 2), le premier et le second dispo- sitif fluidique présentant une faible résistance à l'écou- lement du liquide dans un premier sens et une résistance élevée à l'écoulement du liquide dans l'autre sens, et un ensemble (3) de mise sous pression et hors pression destiné à mettre le réservoir de charge (1, 2) en alternance sous pression et hors pression afin que, lors de la mise sous pression du réservoir de charge, le liquide (L) soit évacué par le premier dispositif fluidique (21, 24) et la sortie de liquide (6), et, lors de la mise hors pression du réservoir de charge, le liquide (L) soit aspiré par l'entrée de liquide (5) et le second dispositif fluidique (20, 23), caractérisé en ce que l'ensemble (3) de mise sous pression et hors pression comporte une chambre (7) commu- niquant avec le réservoir de charge (1, 2), un piston (8) placé dans la chambre, et un dispositif moteur (9, 10) destiné à provoquer un mouvement alternatif du piston (8) sans connexion mécanique à celui-ci, si bien que le dépla- cement du piston (8) dans le premier sens provoque la mise sous pression du réservoir de charge (1, 2), et le déplace- ment du piston (8) dans l'autre sens provoque la mise hors pression du réservoir de charge. 2. Ensemble fluidique de pompage selon la revendi- cation 1, caractérisé en ce que le dispositif d'entraine- ment du piston comprend un enroulement de solénoïde (9, 10) et une source d'énergie électrique (11) destinée à alimen- ter l'enroulement du solénoïde, si bien que, lors de l'excitation de l'enroulement du solénoïde, le piston se déplace par attraction magnétique. 3. Ensemble fluidique de pompage selon la revendi- cation 1 ou 2, caractérisé en ce que le dispositif d'entrainement comprend un dispositif de commande qui comporte au moins un détecteur (13, 13a) destiné à détecter5 la présence du piston (8) et à déclencher l'excitation électrique de l'enroulement du solénoïde lors de la détec- tion de la présence du piston. 4. Ensemble fluidique de pompage selon la revendi- cation 3, caractérisé en ce que le dispositif d'entraine- ment comporte un premier enroulement (9) de solénoïde placé à l'extérieur de la chambre (7) près d'une première extré- mité de celle-ci, et un second enroulement de solénoïde (10) placé à l'extérieur de la chambre (7) à son autre extrémité, le dispositif de commande étant destiné à alimenter en alternance les enroulements de solénoïde tour à tour de manière qu'ils provoquent un déplacement alter- natif du piston (8). 5. Ensemble fluidique de pompage selon la revendi- cation 4, caractérisé en ce que le dispositif de commande comprend au moins deux détecteurs destinés à détecter la présence du piston (8), l'un des détecteurs (13) étant disposé vers une première extrémité de la chambre (7) et l'autre détecteur (13a) étant disposé vers l'autre extré- mité de la chambre (7), l'ensemble de mise sous pression et hors pression étant tel que les détecteurs, lorsqu'ils détectent la présence du piston, déclenchent l'excitation de l'enroulement de solénoïde de l'extrémité de la chambre opposée à celle à laquelle le piston est détecté. 6. Ensemble fluidique de pompage selon l'une quel- conque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier et le second dispositif fluidique (20, 21, 23, 24) comportent chacun une diode à tourbillon. 7. Ensemble fluidique de pompage selon l'une quel- conque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'ensemble comporte deux réservoirs de charge (1, 2) dont l'un communique avec une première extrémité de la chambre et l'autre avec l'autre extrémité de la chambre, si bien que le déplacement alternatif du piston provoque en alternance la mise sous pression et la mise hors pression de chacun des réservoirs de charge en opposition de phase. 8. Ensemble fluidique de pompage selon la revendi- cation 7, caractérisé en ce que chaque réservoir de charge (1, 2) communique avec la sortie de liquide par une pre- mière diode à tourbillon (21, 24) et communique avec l'entrée de liquide par une seconde diode à tourbillon (20, 23), les diodes à tourbillon associées à l'un des réser- voirs de charge et les diodes à tourbillon associées à l'autre des réservoirs de charge formant un redresseur fluidique (4) en pont. 9. Ensemble fluidique de pompage selon la revendi- cation 2, caractérisé en ce que la chambre (7) est disposée verticalement et est munie d'un enroulement de solénoïde (10), placé à l'extérieur de la chambre vers son extrémité supérieure, si bien que le piston (8) est soulevé vers l'extrémité supérieure de la chambre lors de l'excitation de l'enroulement de solénoïde et retombe sous l'action des forces de pesanteur vers l'extrémité inférieure de la chambre lors de la désexcitation de l'enroulement du solénoïde. 10. Ensemble fluidique de pompage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le liquide (L) qui doit être pompé contient des substances radioactives.