Brevet FR2799802A3 — publié le 20010420

FR 2799802 A3 20010420 FR 0007908 A 20000621 Domaine technique invention concerne un équipement accessoire pour la régulation en continu du débit, surtout dans les pom pes à plongeur multiple et à piston multiple, et cela par la régulation débit sans pertes, en ayant la pression de re foulement constante, et lors du fonctionnement pompes couplées en parallèle. Etat de la technique connue Jusqu'à présent, il est possible de reguler en continu le débit des pompes à plongeur ou à piston multiple, et cela par régulation de vitesse par thyristor. appli cation de cette régulation par thyristor est très difficile ou pas du tout réalisable dans le cas de la distribution électrique sous tension de 6 V. Une autre possibilite est la modification continuelle de la course du piston ou plon geur en utilisant une construction spéciale du mécanisme de moteur. Cette deuxième méthode est appliquée surtout dans les pompes à pistons axiaux d'huile, avec glace inclinée sont moins puissantes. Concernant les pompes à eau, il est très difficile d'appliquer ce mécanisme de moteur, et cette solu tion n'est pas pratiquement réalisable, surtout pour une puissance importante. Une autre possibilité de régulation continuelle du débit est la modification du cycle de travail de la pompe à plongeur à piston. La solution selon le document CZ PV 3511-95 est connue et son principe consiste à relier à l'es pace actif la pompe à piston, au moins un piston de régu lation. Ce piston a un taquet d'arrêt stable sur bout et un taquet d'arrêt réglable. Cela permet de modifier le débit de la pompe par régulation. L'inconvénient de cette solution est qu'une butée du piston réglable sur un taquet d'arrêt, modifie soudainement le débit de la pompe et génère un choc. Un autre inconvénient est que l'application de cette cons truction à des pompes à piston à l'eau a une exigence impor tante du point de vue technique. Egalement, il est connu que la réalisation selon le document CZ 233876 basée sur le cou plage pneumatique des espaces actifs particuliers des pompes à plusieurs pistons, est techniquement très difficile du point de vue de l'étanchéité au gaz. Les cylindres support doivent être mis dans la partie supérieure de l'espace actif, et cela génère son remplissage par l'air. L'invention remédie aux inconvénients cités, par un équipement accessoire pour la régulation en continu du dé bit, notamment raccordé aux pompes à plusieurs plongeurs ayant une course d'action déphasée. A l'intérieur du corps hydraulique de la pompe, il y a deux espaces actifs en liai son avec des trous dans lesquels les éléments suivants sont réalisés et logés : le piston plongeur, le n#ud d'aspiration et de refoulement, et le petit piston dont l'espace d'action est connecté à un accumulateur à gaz, par un canal de pas sage. L'invention est caractérisée en ce que chaque espace d'action petit piston est connecté à un accumulateur à gaz, de façon hydraulique par un canal de passage. Selon une autre caractéristique deux compresseurs et une soupape d'échappement à gaz sont connectés parallèle ment à un ou aux plusieurs accumulateurs, couplés parallèle ment. Le compresseur et la soupape sont raccordés l'unité de commande qui est équipée par des détecteurs de la pression en amont et en aval de l'accumulateur. L'invention repose également sur le fait que des espaces action du petit piston dans deux et dans plusieurs pompes à plusieurs plongeurs, sont reliés hydrauliquement à un accumulateur à gaz. En même temps, une pompe de secours et une soupape d'échappement hydraulique sont connectés parallè lement en amont de l'accumulateur à gaz. Le compresseur et la soupape sont raccordés à l'unité de commande équipée de dé tecteurs de pression. L'avantage de cette solution est que l'équipement accessoire de régulation du débit en continu, sans pertes dans les pompes à plusieurs plongeurs et à plusieurs pistons est facilement réalisable du point de vue technique. Il ne demande pas de solution spéciale pour la partie hydraulique de la pompe et il peut se raccorder à tous les types de pom pes citées ci-dessus. Liste des figures Le mode de réalisation de l'équipement accessoire est montré schématiquement sur les dessins ci joints dans lesquels - la figure 1 est une coupe en long par un cy lindre de la pompe à plongeur multiple, connectée à un accu mulateur à gaz ; - la figure 2 est un schéma simplifié de la construction de la figure 1 ; - la figure 3 montre une variation de l'accessoire équipé en plus de l'unité de commande des éléments complémentaires pour utiliser la pression de refou lement en exploitation sur les niveaux arbitraires, selon le raccordement de la technologie d'enchaînement ; - la figure 4 montre la caractéristique P Q de la pompe de la figure 3 ; - la figure 5 montre le schéma du branchement en parallele de trois pompes à plusieurs plongeurs avec l'équipement accessoire ; - la figure 6 montre la caractéristique la somme Q de trois pompes de la figure 5, et - la figure 7 montre une variation du branche ment trois pompes avec un seul accumulateur à gaz. Exemples de réalisation La pièce hydraulique de fond de la pompe à plu sieurs plongeurs ou à plusieurs pistons, pour raccorder l'équipement accessoire afin de réguler le débit de la pompe, comprend un corps hydraulique de fond 1, un corps de refoule ment 2 et un couvercle 3. Ces trois éléments sont connectés mutuellement avec possibilité de démontage, par exemple grâce à un assemblage à vis. A l'intérieur du corps 1, il y a des espaces actifs 101. Dans chaque espace, il y a des trous à l'intérieur desquels, il y a les éléments suivants : la douille de conduite 51 avec le plongeur 5, le n#ud de soupape aspirant 6, le noeud de soupape de refoulement 7 et le petit piston 8 qui se trouve dans la douille de rechange 9. Der rière chaque noeud de soupape d'aspiration 6, il y a un canal d'aspiration 11 dans le corps hydraulique 1, et derrière cha- que n#ud de soupape de refoulement 7, il y a un canal de re foulement 10 dans le corps de refoulement 2. A l'intérieur du couvercle 3, il y a un canal de passage 13 qui relie d'une part chaque espace d'action 14 du petit piston 8, limité de la douille 9, avec l'accumulateur gaz 4 raccordé au couver cle 3, et d'autre part, qui lie mutuellement des espaces d'action 14 du petit piston 8 avec des espaces actifs parti culiers 101 des plongeurs 5. Les espaces d'action 14 et le canal de passage 13 sont remplis de liquide, de préférence de l'eau. Avant la mise en marche de la pompe à plusieurs plongeurs avec l'équipement pour la régulation continuelle du débit, il est nécessaire tout d'abord de remplir d'eau les espaces d'action 14 des petits pistons 8 et le canal de pas sage 13, et ensuite, l'accumulateur 4, avec du gaz à la pres sion de remplissage po. La pression de remplissage po de l'accumulateur 4 est choisie en fonction de la pression d'ex ploitation constante demandée p de la pompe à plusieurs plon geurs. La pression de remplissage po de l'accumulateur représente un point de faille dans la caractéristique P - Q de la- pompe, caractérisé par la valeur po avec le débit nomi nal Qê, et en même temps, le point d'exploitation de la pompe, correspondant au point de faille de la caractéristique po, dépend de la pression d'accumulateur 4 (figure 4). Lors que la pression p dans la tuyauterie raccordée non dessinée, est supérieure à poi, il se produit la diminution brusque, par exemple dans le cas où la caractéristique de résistance R du réseau de refoulement passerait par les coordonnées po et Qc. Les points d'exploitation dans la caractéristique P - Q de la pompe à plusieurs plongeurs résultent de la caractéris tique de la résistance réelle Rs du réseau de refoulement - si RS R....... dans la pompe, il y a une régulation du débit Q gardant la pression de refoulement constante et le débit de la pompe Q po qui est la pression définie du gaz dans l'ac cumulateur 4. Si Rs > R, le petit piston se déplace dans l'espace d'action 14, et cela lors de 1a course de refoule ment et après l'obtention de la pression po dans l'espace ac tif 101. Pendant la phase d'aspiration, le flux pompe est refoulé de l'espace d'action 14 du petit piston 8 à l'espace actif 101, et cela par la pression du gaz. Le transfert du flux pompé aux espaces d'action 14 des petits pistons 8 se présente à l'extérieur par la diminution du débit Q la pompe. I1 peut être nécessaire d'exploiter la pompe à plusieurs plongeurs équipée de l'accessoire pour la régula tion du débit à différents niveaux de la pression comme l'exige la technique séquentielle, et cela jusqu'à la pres sion correspondant à la pression nominale du système PN. Dans ce cas (figure 3), il nécessaire d'élargir la version basique de l'équipement par le compresseur 15 et la soupape d'évacua tion gaz 16 raccordés à l'accumulateur à gaz 4 et connectés à l'unité de commande 18 équipée, elle-même, d'un détecteur 17 pour le relevé du gaz en amont et en aval de l'accumula teur 4. L'unité de commande 18 selon l'algorithme, éventuel lement selon les demandes de la conduite ou selon les informations provenant de la technique séquentielle, établit la valeur demandée de la pression de remplissage po de l'ac cumulateur 4 ; ainsi en pratique, elle définit le niveau de pression d'exploitation, à laquelle la pompe à plusieurs plongeurs avec l'équipement de régulation du débit Q sera mise en ceuvre. En même temps, l'unité de commande 18 donne la possibilité de faire le diagnostic des pannes du système de la régulation continuelle du débit. Dans le cas de la demande du fonctionnement pa rallèle des plusieurs pompes à plusieurs plongeurs ou à plu sieurs pistons, équipées par l'équipement, il est nécessaire de connecter mutuellement des espaces intérieurs des accumu lateurs à gaz 4, comme le montre la figure 5 pour trois pom pes débit nominatif Q1ê. Cette connexion assure la même valeur de la pression de remplissage po dans toutes les pom pes et aussi l'étalement uniforme aux pompes avec le débit total QC, selon la technique séquentielle, pour des débits Q1c, comme il est montré dans la caractéristique sommaire P-Q sur la figure 6. Egalement, il est possible d'obtenir le même résultat par la connexion mutuelle des espaces actifs 101 dans toutes les pompes et par le raccordement d'un seul accu mulateur commun 4, et cela quand le compresseur 15 est rem placé par la pompe de secours 19 et quand la soupape d'évacuation à gaz 16 est remplacée par la soupape d'évacua tion hydraulique 20 (figure7). La technique décrite n'est pas une seule solution possible pour l'équipement. Il est aussi possible de rempla cer l'accumulateur à gaz sous vide 4 par le bac de pression, avec la surface libre du liquide et le niveau libre de l'air, ou par l'accumulateur à piston. Application industrielle Les pompes à plusieurs plongeurs ou à plusieurs pistons équipées de l'accessoire de régulation continue du débit sont applicables dans les nombreux domaines, nécessi tant différents débits de pompe avec une pression de refoule ment constante, comme par exemple lors du lavage des pailles des brames de tailles différentes, dans les systèmes de l'ex traction finale du pétrole, dans les systèmes, du pompage de l'eau dans des mines de charbon, etc. R E V E N D I C A T I 0 N S 1 ) Equipement accessoire pour la régulation en continu débit, surtout raccordé aux pompes à plusieurs plongeurs ayant la course d'action déphasée des plongeurs, l'intérieur du corps hydraulique de la pompe ayant au moins deux espaces actifs avec des trous successifs, recevant les éléments sui vants : un plongeur, un n#ud de soupape d'aspiration et celui de refoulement, et le petit piston dont l'espace d'action est connecté avec l'accumulateur à gaz par un canal de passage, caractérisé en ce que chaque espace d'action (14) du petit piston (8) est relié drauliquement l'accumulateur à gaz (4), par un canal de passage (13). 2 ) Equipement selon la revendication 1 caractérisé en ce qu' à un ou plusieurs accumulateurs à gaz connectés parallèlement (4), les éléments suivants sont raccordés en parallèle : un compresseur et une soupape d'évacuation à gaz (16), connectés à l'unité de commande (18) équipée des détecteurs de pression (17) pour le relevé de la pression en amont et en aval de l'accumulateur (4). 3 ) Equipement selon la revendication 1, caractérisé en ce que les espaces d'action (14) sont raccordés à un accumulateur à gaz, ces espaces d'action (14) étant ceux des petits pistons (8) de deux ou plusieurs pompes à plusieurs plongeurs en même temps, en amont et en aval de l'accumulateur à gaz (4), aux quels on raccorde en parallèle la pompe de secours et la sou pape d'évacuation hydraulique (20) connectées à l'unité de commande (18) équipée des détecteurs de pression (17).