Brevet FR2847622A1 — publié le 20040528

La présente invention est relative à un procédé permettant d'aspirer puis de refouler, par rétraction et extension d'un élément souple dans un corps creux, des liquides très chargés en matières en suspension et/ou à forte viscosité allant jusqu'à être pâteux ainsi que le dispositif permettant la mise en oeuvre du procédé. Les techniques de pompage classiques font appel habituellement à la mise en mouvement de turbines centrifuges, de pistons alternatifs, et de mises en contact directes dans un cylindre d'un fluide liquide avec un gaz, généralement de l'air comprimé pour aspirer et injecter des liquides à transférer. Dans les techniques de pompage pneumatiques habituelles, des ensembles de flotteurs ou de capteurs provoquent le fonctionnement cadencé des pompes. De par leur conception, ces pompes ont besoin d'un niveau minimal pour fonctionner et ne permettent pas d'assécher complètement l'espace dans lequel elles sont installées. La mise en contact dans les pompes pneumatiques du fluide moteur avec le fluide à évacuer peut s'avérer être à l'origine de réactions chimiques, d'oxydations, ou même d'incompatibilités dues à des possibilités de dilution, de réactions exothermiques ou endothermiques. De nombreuses solutions de transfert ou de pompage des fluides par voies pneumatiques existent et permettent dans bien des cas de résoudre les difficultés techniques. Toutefois, lorsque les liquides contiennent beaucoup de matières en suspension (ex.: sables, copeaux métalliques, impuretés diverses), ou ont des viscosités importantes, le temps de remplissage du corps de pompe devient dissuasif car trop long, voir impossible. La présente invention se compare à une pompe dont le piston habituellement alternatif serait remplacé par un piston pneumatique à déformations centripète et longitudinale contrôlées provoquant de façon alternative l'aspiration du fluide puis son éjection. L'ensemble du procédé se compose des éléments suivants non-limitatifs: Le corps cylindrique composant l'enveloppe extérieure de la pompe peut être réalisé dans tous les matériaux résistant mécaniquement et chimiquement aux produits à pomper. A titre d'exemple, on peut citer un tube métallique, inox, polypropylène, fibre de verre. Le corps de la pompe a une dimension adaptée au volume et au débit à pomper. Au sommet, ce tube est hermétiquement fermé et comporte deux passages de tuyaux permettant l'évacuation du liquide et l'injection du gaz qui provoquera l'évacuation du liquide pompé. A la base du tube, un clapet anti-retour à battant à boule, à membrane gonflable ou tout autre système, permet au liquide de pénétrer dans le corps de la pompe. A la mise en pression, celui-ci se referme pour empêcher le fluide de s'évacuer vers la base de la pompe. Dans tous les procédés de pompage pneumatiques à flotteurs, il est nécessaire que la pompe reste verticale pour bien fonctionner. Dans le présent procédé, la pompe peut être installée dans n'importe position. Le dispositif d'admission du liquide dans la pompe peut être placé à la base ou au sommet de la pompe. A l'intérieur du tube constituant le corps extérieur, il est fixé un manchon souple longitudinal à la dilatation contrôlée. Le corps gonflable est réalisé pour résister mécaniquement et chimiquement au fluide à pomper. Le corps gonflable est fabriqué pour atteindre, après gonflage, une dimension légèrement inférieure au corps externe de la pompe. Ainsi le liquide est chassé par cet espace vers le haut de la pompe par l'intermédiaire du tube d'évacuation qui comporte un clapet anti-retour. La figure jointe montre un principe de réalisation de la présente invention dans laquelle les liquides pompés passent par un clapet antiretour (8) contenu dans une crépine (7). Lorsque le fluide est à l'intérieur du corps de pompe (6), un dispositif de gonflage (3) provoque l'extension du manchon (5). Lorsque le manchon atteint sa dimension expansée totale (1), le liquide est chassé par un tube d'évacuation (1) contenant un clapet anti-retour (2). Le clapet empêche le liquide de revenir vers l'intérieur du corps de pompe. La mise à l'air libre du manchon gonflable provoque son retour à sa dimension initiale (5). Ce retour énergique provoque l'aspiration dans le corps (7), d'un nouveau volume de fluide à pomper. La partie déformable constituée par l'enveloppe souple provoque par rétraction, l'aspiration, puis par extension, l'éjection du fluide, le fluide pouvant être à l'intérieur ou à l'extérieur de l'enveloppe. L'enveloppe peut être constituée par toute matière déformable résistante au fluide moteur et au fluide à véhiculer. Ainsi l'enveloppe peut être constituée de matières différentes en intérieur et en extérieur. Les coefficients de déformation ne sont pas limitatifs dans la réalisation du procédé. L'enveloppe est caractérisée par le fait que sa forme doit être réalisée pour approcher au plus près la forme de l'enveloppe externe de l'ensemble, sans toutefois entrer en contact étroit, sur toute la surface du corps externe. La distance entre l'enveloppe et la paroi externe permet l'évacuation du fluide à éjecter. Le liquide peut être aspiré dans l'enveloppe puis par compression du fluide moteur entre le corps de la pompe et l'enveloppe, être évacué en pression vers l'extérieur. La mise en pression de l'enveloppe provoque son extension allant jusqu'à occuper de 90 à 95 % du volume total de l'ensemble "corps + enveloppe", ce qui provoque l'évacuation du fluide à pomper. La mise en dépression de l'enveloppe provoque, par rétraction, une succion proportionnelle à sa mise en pression, ce qui remplit le corps de pompe et permet une vidange complète de l'espace dans lequel la pompe est installée. Le remplissage du corps de pompe peut être protégé ou non par une crépine dont les orifices permettent d'éliminer les particules indésirables dans le corps de pompe. La crépine peut être placée en tête de pompe, ceci permettant de récupérer des fluides dont une simple séparation phasique peut sélectionner le type d'effluents pompés comme les huiles, les hydrocarbures ou tout autre fluide de densité inférieure à son fluide porteur. L'éjection et le remplissage du corps de pompes peuvent ou non être provoqués par des clapets à membranes, des clapets à battants, des clapets à billes, des manchons gonflables ou tout autre procédé piloté ou auto-piloté permettant alternativement d'ouvrir et de fermer les organes de remplissage et d'évacuation de l'ensemble "pompe + enveloppe extensible". La déformation longitudinale de l'enveloppe peut servir, par une liaison mécanique à piloter des clapets cadençant le remplissage ou autorisant le remplissage. Cette déformation longitudinale peut être contrôlée par les processus de fabrication de l'enveloppe pour être comprise dans un espace connu et répétitif. Cette déformation étant alternative, elle peut servir à entraîner un dispositif de nettoyage externe de la crépine d'aspiration. Cette déformation peut servir à entraîner un dispositif circulaire de nettoyage interne du corps de pompe (Exemple: un filin circulaire à spires plus ou moins rapprochées peut provoquer par déplacements alternatifs, un raclage mécanique des parois du corps intérieur de la pompe). La déformation circulaire de l'enveloppe est contrôlée par des processus de fabrication qui limitent son diamètre à une circonférence connue à des pressions différentes. Le volume lié à la déformation de l'enveloppe contrôlée permet le remplissage et l'évacuation d'un volume très précis et répétitif de fluides pompés. La déformation contrôlée de l'enveloppe peut provoquer, par déplacements, le nettoyage de la parois intérieure du corps de pompe en contact avec le fluide. Le corps de pompe peut ou non être muni d'un système de commandes de gonflage et de dégonflage de l'enveloppe asservi à un capteur de niveau permettant la mise en service ou l'arrêt du système de pompage. Le système de cadencement du processus de commandes de la pompe peut être externe à la pompe et réalisé par un système de logique pneumatique ou électropneumatique. Le processus de commandes peut être activé par des minuteries dont le réarmement peut être réalisé par un capteur de débit placé ou non sur la canalisation d'évacuation. Il est possible d'utiliser des systèmes d'amortisseurs à membranes ou à pistons à pression compensées pour rendre le flux linéaire plutôt qu'alternatif. Ce procédé de pompage permet de travailler en milieu explosif sans risque, le fluide moteur pouvant être de l'air, de l'azote ou tout autre gaz neutre permettant une sécurisation maximale en milieu déflagrant. Revendications 1. Dispositif de pompage comprenant un piston, caractérisé en ce que ledit piston est un piston pneumatique à déformation centripète et longitudinale contrôlée provoquant de façon alternative l'aspiration du fluide, puis son injection. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend également un corps cylindrique, composant l'extérieur dudit dispositif, réalisé en un matériau résistant mécaniquement et chimiquement aux produits à pomper. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit corps est un tube métallique inox, polypropylène ou fibre de verre. 4. Dispositif selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que ledit corps dudit dispositif a une dimension adaptée au volume et au débit à pomper. 5. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que ledit corps est hermétiquement fermé et comporte deux passages de tuyau permettant l'évacuation du liquide et l'injection du gaz qui provoquera l'évacuation du liquide pompé. 6. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce qu'à la base du corps, un clapet anti-retour par exemple à battant à boule, à membrane gonflante ou analogue, permet au liquide de pénétrer dans le corps de la pompe. 7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le dispositif d'admission du liquide dans ledit dispositif est placé à la base ou au sommet de la pompe. 8. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 7, caractérisé en ce qu'à l'intérieur dudit corps est fixé un manchon souple longitudinal à dilatation contrôlée, réalisé pour résister mécaniquement et chimiquement au fluide à pomper. 9. Dispositif selon l'une des revendicationsl à 8 caractérisé en ce que le manchon souple est fabriqué pour atteindre, après gonflage, une dimension légèrement inférieure au corps externe de la pompe. 10. Procédé de pompage mettant en oeuvre un dispositif comprenant un piston pneumatique à déformation, caractérisé en ce que la partie déformable provoque par rétraction l'aspiration, puis par extension l'éjection du fluide, le fluide pouvant être à l'intérieur ou à l'extérieur de l'enveloppe. 11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que le piston pneumatique à déformation est constitué par toute matière déformable résistante au fluide moteur et au fluide à véhiculer. 12. Procédé selon l'une des revendications 10 ou 11, caractérisé en ce que le liquide est aspiré dans l'enveloppe puis, par compression du fluide moteur entre le corps de la pompe et l'enveloppe, est évacué en pression vers l'extérieur. 13. Procédé selon l'une des revendications 10 à 12, caractérise en ce que la mise en pression de l'enveloppe provoque son extension allant jusqu'à occuper de à 95 % du volume total de l'ensemble "corps + enveloppe", ce qui provoque l'évacuation du fluide à pomper. 14. Procédé selon l'une des revendications 10 à 13, caractérisé en ce que la mise en dépression de l'enveloppe provoque, par rétraction, une succion proportionnelle à sa mise en pression, ce qui remplit le corps de la pompe et permet une vidange complète de l'espace dans lequel la pompe est installée. 15. Procédé selon l'une des revendications 10 à 14, caractérisé en ce que le remplissage du corps de la pompe est protégé par une crépine dont les orifices permettent d'éliminer les particules indésirables dans le corps de la pompe. 16. Procédé selon la revendication 15, caractérisé en ce que la crépine est placée en tête de pompe. 17. Procédé selon l'une des revendications 10 à 16, caractérisé en ce que l'éjection et le remplissage du corps de pompes sont provoqués par des clapets à membranes, des clapets à battants, des clapets à billes, des manchons gonflables ou tout autre moyen piloté ou auto-piloté permettant alternativement d'ouvrir et de fermer les organes de remplissage et d'évacuation de l'ensemble "pompe + enveloppe extensible". 18. Procédé selon les revendications 10 à 17, caractérisé en ce que la déformation longitudinale de l'enveloppe sert, par une liaison mécanique, à piloter les clapets cadençant le remplissage ou autorisant le remplissage. 19. Procédé selon la revendication 18, caractérisé en ce que la déformation longitudinale est contrôlée par les processus de fabrication de l'enveloppe pour être cQmprise dans un espace connu et répétitif et sert à entraîner un dispositif de nettoyage externe de la crépine d'aspiration. 20. Procédé selon la revendication 18, caractérisé en ce que la déformation sert à entraîner un dispositif circulaire de nettoyage interne du corps de pompe. 21. Procédé selon l'une des revendications 10 à 20, caractérisé en ce que la déformation circulaire de l'enveloppe est contrôlée par des processus de fabrication qui limitent son diamètre à une circonférence connue à des pressions différentes. 22. Procédé selon l'une des revendications 10 à 21, caractérisé en ce que la déformation contrôlée de l'enveloppe provoque, par déplacements, le nettoyage de la paroi intérieure du corps de pompe en contact avec le fluide. 23. Procédé selon l'une des revendications 10 à 22, caractérisé en ce que le corps de pompe est muni d'un système de commandes de gonflage et de dégonflage de l'enveloppe asservi à un capteur de niveau permettant la mise en service ou l'arrêt du système de pompage. 24. Procédé selon la revendication 23, caractérisé en ce que le système de cadencement dudit processus de commandes de la pompe est externe à la pompe et réalisé par un système de logique pneumatique ou électropneumatique. 25. Procédé selon l'une des revendications 23 ou 24, caractérisé en ce que le processus de commandes est activé par des minuteries dont le réarmement peut être réalisé par un capteur de débit placé ou non sur la canalisation d'évacuation. 26. Procédé selon l'une des revendications 10 à 25, caractérisé en ce qu'il utilise des systèmes d'amortisseurs à membranes ou à pistons à pressions compensées pour rendre le flux linéaire plutôt qu'alternatif.